一种远传智能电子水表的制作方法

1.本实用新型属于水表技术领域，涉及一种远传智能电子水表。


背景技术：

2.截止目前，在国内乃至国际上使用的水表，几乎都是应用了数百年的清一色的机械水表，机械水表是通过水流推动叶轮旋转，经多级齿轮变速，转换成水表表盘转轮的水量指示；但是由于轴承、齿轮的多级耦合，各种不同转速的叠加，造成水表的质量和精度都比较低。
3.随着物联网技术的发展，为了方便读表，远传水表的应用越来越多，但是市场上的物联网远传水表主要采取在机械水表的表体内加装电磁发讯器，通过表体上加装的无线收发系统将水量信息取出，在此又增加了电子线路传输过程的误差，以及由于发讯器只能采用磁钢、电感线圈等模式，这种模式极易受人为及环境干扰，精度低、稳定性差。另外，由于水表表体上加装了无线收发系统，需要锂电池作为能源保障，但是基于锂电池的质量、性能、寿命、体积等诸多因素影响，带来了锂电池不断更换的问题，使的物联网智能水表很难获得广泛应用，与社会进步和产品实际需求不相适应。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的是针对现有技术存在的上述问题，提出了一种远传智能电子水表，其所要解决的技术问题是：如何提高水量数据远传的精确度。
5.本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种远传智能电子水表，包括安装在水表管路内的发电机以及与所述发电机电连接的数传控制模块，所述数传控制模块包括锂电池、电池充电电路、控制电路、无线通信电路、用于采集发电机发电过程中脉冲波次数的脉冲采集电路以及与所述发电机连接的整流电路，所述整流电路通过电池充电电路与锂电池连接，所述电池充电电路还连接有电压采集电路，所述脉冲采集电路、电压采集电路和无线通信电路均与控制电路连接，所述控制电路与无线通信电路的供电端之间还连接有用于控制无线通信电路是否得电工作的开关电路，所述开关电路还分别连接锂电池和电池充电电路，所述控制电路用于将脉冲采集电路采集的脉冲波次数和电压采集电路采集的电压值进行处理进而换算成流过管路的水量数据并通过无线通信电路进行远传。
6.本远传智能电子水表在应用时，首先将发电机安装在水表管路内，在用户用水时，发电机经水流推动后发电，产生的电能通过整流电路整流处理后获得稳定的直流电，之后通过电池充电电路给锂电池充电，以此来获得整个数传控制模块的工作电能，在工作过程中，发电机是不断给锂电池充电，解决了锂电池更换问题，避免了锂电池由于长时间工作导致电量耗尽，影响水表计量的问题，为用水量的实时远传监测提供了电能保障。在发电机工作时，脉冲采集电路实时采集发电机的脉冲波次数并将脉冲波次数信号发送给控制电路，电压采集电路获取整流电路输出的电压信号并发送给控制电路，控制电路将脉冲波次数信号和电压信号进行处理进而换算成流过管路的水量参数，之后控制电路控制开关电路闭
合，从而使无线通信电路得电进入工作状态，通过无线通信电路将实时计算的水量参数远传给管理平台，方便了管理人员对每户用水情况的实时监测，在无线通信完成后，控制电路又可以控制开关电路断开，使无线通信电路在有需要的时候才进入工作，可有效起到节约电能的作用，而且水量数据的采集，由于采集的是发电机的脉冲波次数，而脉冲波次数整齐规范，通过计算转换处理后，水表输出的就是电子数据，不需要任何转换，也没有外界其它器件的影响和干扰，远传的水量数据精度高、稳定性好，有效提高了水量数据远传的精确度。
7.在上述的远传智能电子水表中，所述发电机采用电感线圈骨架为非导磁材料的三相微型发电机，所述脉冲采集电路包括二极管d5、电阻r12和电阻r13，所述二极管d5的正极与发电机的w相连接，所述二极管d5的负极与电阻r12的一端连接，所述电阻r12的另一端分别连接控制电路和电阻r13的一端，电阻r13的另一端接整流电路中二极管d6的正极、二极管d7的正极和二极管d8的正极相连的连接点，所述控制电路用于通过二极管d5和电阻r12接收发电机输出的正负全周期波形并进行处理。作为优选，锂电池和电池充电电路的连接点与电阻r12和电阻r13的连接点之间还连接有二极管d10，二极管d10的正极与电阻r12和电阻r13的连接点连接，二极管d10的负极与锂电池和电池充电电路的连接点连接。
8.其中，发电机采用电感线圈骨架为非导磁材料的发电机，线圈绕在非导磁材料上，避免了叶轮上的磁钢与线圈骨架产生吸力影响转速，水流推动叶轮旋转，线圈切割叶轮上磁钢发出的磁力线而发电；脉冲采集电路中的二极管d5的正极与发电机的w相连接，三相电v、u、w的负脉冲经整流电路到达地端，发电机输出的交流电加载到脉冲采集电路的二极管d5上，将发电机输出的正负全周期波形转换为两倍数的正相脉冲后，二极管d5的负极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端分别连接控制电路和电阻r13的一端进行降幅，并由二极管d10钳位后的正相脉冲连接到控制电路进行驱动，使正弦波转换为标准计量方波，清除了正弦波中的截止失真和饱和失真，用以提高计量精度。
9.在上述的远传智能电子水表中，所述整流电路包括二极管d1、二极管d6、二极管d2、二极管d7、二极管d3和二极管d8，所述二极管d1的负极、二极管d2的负极和二极管d3的负极连接后与电池充电电路连接，所述二极管d1的正极与二极管d6的负极连接并连接三相微型发电机的u相，所述二极管d2的正极与二极管d7的负极连接并连接三相微型发电机的v相，所述二极管d3的正极和二极管d8的负极连接并连接三相微型发电机的w相，所述二极管d6的正极、二极管d7的正极和二极管d8的正极均接地。当水管管路的龙头被打开时，水流经管路推动发电机叶片产生旋转，发电机输出120度相位的u、v、w三相交流电，经整流电路整流后得到不间断的直流电，该直流电比单相全桥整流的直流电效能更高，并且具备不间断性。
10.在上述的远传智能电子水表中，所述电池充电电路包括降压芯片u2、电容c8、电容c9、电容c10、电阻r9、电阻r11和充电芯片u1，所述降压芯片u2的输入脚分别连接电容c8的正极和整流电路，所述降压芯片u2的输出脚分别连接电容c9的正极、电容c10的正极、电阻r9的一端和充电芯片u1的5脚，所述电容c9的负极和电容c10的负极均接地，所述电阻r9的另一端与充电芯片u1的1脚连接，所述充电芯片u1的4脚接电阻r11后接地，所述充电芯片u1的3脚与锂电池的正极连接，所述充电芯片u1的2脚接地。通过整流电路整流后的直流电通过电容c8滤波后输入给降压芯片u2，通过降压芯片u2降压后输出给充电芯片，通过充电芯
片给锂电池充电，其中降压芯片u2输出端连接的电容c9和电容c10起到滤波的作用，为锂电池的稳定充电提供了障。
11.在上述的远传智能电子水表中，所述电池充电电路还包括电阻r16、电容c15、电容c12和电容c13，所述电阻r16的一端与降压芯片u2的输入脚连接，所述电阻r16的另一端依次串联连接电容c15、电容c12和电容c13后接地。作为优选，电容c15、电容c12和电容c13均采用法拉电容，电路中，电容c15、电容c12和电容c13的设置，经整流电路过来的直流电除通过充电芯片u1给锂电池充电外，还给电容c15、电容c12和电容c13充电，当发电机停止输出后，电容c15、电容c12和电容c13会继续输出电能并经降压芯片u2后给充电芯片u1，实现锂电池继续充电，起到了延长充电和保障驱动的作用。
12.在上述的远传智能电子水表中，所述开关电路包括mos管q1、mos管q2、电阻r14、电容c16和电容c18，所述mos管q1的3脚与无线通信电路的供电端连接，所述mos管q1的2脚分别连接电阻r14的一端、电容c16的正极、锂电池的正极和充电芯片u1的3脚，所述电容c16的负极与电容c18连接后接地，所述mos管q1的1脚分别连接mos管q2的3脚和电阻r14的另一端，所述mos管q2的1脚通过电阻r15和控制电路的输出端连接，所述mos管q2的2脚接地。在需要远程传输时，控制电路输出高电平控制mos管q2导通，进而促使mos管q1导通，充电芯片u1产生的电能或锂电池输出的电能通过导通的mos管q1给无线通信电路提供电能，促使无线通信电路得电实现数据传输。
13.在上述的远传智能电子水表中，所述电压采集电路包括电阻r8和电阻r10，所述电阻r8和电阻r10串联连接后一端连接电池充电电路，另一端接地，所述电阻r8和电阻r10的连接点与控制电路的输入端连接。作为优选，电阻r8和电阻r10的连接点还连接有二极管d9，二极管d9的正极与电阻r8和电阻r10的连接点连接，二极管d9的负极与锂电池和电池充电电路的连接点连接。
14.在上述的远传智能电子水表中，所述控制电路包括控制芯片ic1和电容c1，所述控制芯片ic1的3脚与开关电路连接，所述控制芯片ic1的7脚与脉冲采集电路连接，所述控制芯片ic1的8脚与电压采集电路连接，所述控制芯片ic1的2脚与锂电池和电池充电电路的连接点连接，所述控制芯片ic1的2脚还连接电容c1的正极，电容c1的负极接地，所述控制芯片ic1的5脚和6脚均与无线通信电路连接。
15.在上述的远传智能电子水表中，所述无线通信电路包括无线芯片ic3、电阻r1、电阻r3和电阻r6以及与所述无线芯片ic3连接的电话卡芯片ic2，所述无线芯片ic3的1脚通过电阻r1与控制芯片ic1的5脚连接，所述无线芯片ic3的2脚通过电阻r3与控制芯片ic1的6脚连接，所述无线芯片ic3的2脚还与电阻r6连接后接地，所述无线芯片ic3的28脚还连接有天线p1和电容c3。无线芯片ic3能够通过天线p1将控制电路传输过来的水量参数传输给管理平台，使管理平台能够实时获取每个用户的用水情况。
16.在上述的远传智能电子水表中，所述远传智能电子水表还包括显示屏，所述显示屏与所述数传控制模块中的控制电路连接。
17.与现有技术相比，本远传智能电子水表具有以下优点：
18.1、本实用新型通过设置于水管处的发电机，使用户在用水时，能够实现自主发电，保证在水量数据远传和显示时，有充足的电能供使用，不用担心锂电池耗尽从而影响水量检测实时性和准确性的问题，有效保证了水量的实时监测。
19.2、本实用新型的无线通信电路的工作由开关电路控制，在需要远程传输时开启，不需要时可实现关闭，有效节约了水表的电能，避免长时间供电，消耗不必要的电能，有效节约了能源。
20.3、本实用新型通过脉冲波采集电路实时检测发电机w相的脉冲波次数以及通过电压采集电路实时采集通过三相整流后的电压值，控制电路则根据脉冲波次数和电压值进行处理进而换算获得流过自来水管的水量参数，水量计算精确，在远传时能够将获得的水量参数进行直接传输，免受环境和人为的干扰，远传数据的精确度高且稳定性好。
附图说明
21.图1是本实用新型的结构示意图。
22.图2是本实用新型的电路结构示意图。
23.图中，1、发电机；2、数传控制模块；21、整流电路；22、电池充电电路；23、锂电池；24、脉冲采集电路；25、控制电路；26、无线通信电路；27、电压采集电路；28、开关电路；3、显示屏。
具体实施方式
24.以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
25.如图1所示，本远传智能电子水表包括安装在水表管路内的发电机1、与发电机1电连接的数传控制模块2以及与数传控制模块2连接的显示屏3，显示屏3用于显示累计用水量，便于用户实时查看，其中，数传控制模块2包括锂电池23、电池充电电路22、控制电路25、无线通信电路26、用于采集发电机1发电过程中脉冲波次数的脉冲采集电路24以及与发电机1连接的整流电路21，整流电路21通过电池充电电路22与锂电池23连接，电池充电电路22还连接有电压采集电路27，脉冲采集电路24、电压采集电路27和无线通信电路26均与控制电路25连接，控制电路25与无线通信电路26的供电端之间还连接有用于控制无线通信电路26是否得电工作的开关电路28，开关电路28还分别连接锂电池23和电池充电电路22。
26.如图2所示，本远传智能电子水表在应用时，将发电机1放置于自然水管的出水口处，在本实施例中，发电机1采用微型三相发电机1，该发电机1的三相均连接数传控制模块2中的整流电路21，整流电路21包括二极管d1、二极管d6、二极管d2、二极管d7、二极管d3和二极管d8，二极管d1的负极、二极管d2的负极和二极管d3的负极连接后与电池充电电路22中降压芯片u2的输入脚连接，二极管d1的正极与二极管d6的负极连接并连接发电机1的u相，二极管d2的正极与二极管d7的负极连接并连接发电机1的v相，二极管d3的正极和二极管d8的负极连接并连接发电机1的w相，二极管d6的正极、二极管d7的正极和二极管d8的正极均接地，发电机1的w相还连接脉冲采集电路24中的二极管d5的正极，二极管d5的负极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端分别连接控制电路25中控制芯片ic1的7脚、二极管d10的正极和电阻r13的一端，电阻r13的另一端接整流电路21中二极管d6的正极、二极管d7的正极和二极管d8的正极相连的连接点，二极管d10的负极与锂电池23和电池充电电路22的连接点连接。
27.电池充电电路22除降压芯片u2外，还有电容c8、电容c9、电容c10、电阻r9、电阻
r11、充电芯片u1、电阻r16、电容c15、电容c12和电容c13，其中，降压芯片u2的输入脚连接电容c8的正极和电阻r16的一端，电阻r16的另一端连接电容c15的正极，电容c15的负极连接电容c12的正极，电容c12的负极连接电容c13的正极后，电容c13的负极接地，降压芯片u2的输出脚分别连接电容c9的正极、电容c10的正极、电阻r9的一端和充电芯片u1的5脚，电容c9的负极和电容c10的负极均接地，电阻r9的另一端与充电芯片u1的1脚连接，充电芯片u1的4脚接电阻r11后接地，充电芯片u1的3脚与锂电池23的正极连接后引出供电电压vcc，用于与控制芯片ic1的2脚连接，给控制芯片ic1提供电能，充电芯片u1的2脚接地。该供电电压vcc还与二极管d10的负极以及二极管d9的负极连接，二极管d9的正极连接电压采集电路27中电阻r8和电阻r10相连的连接点，电阻r8的未连接的一端与降压芯片u2的输入脚连接，电阻r10未连接的一端接地，电阻r8和电阻r10相连的连接点与控制芯片ic1的8脚连接，控制芯片ic1的3脚与开关电路28中的电阻r15的一端连接，电阻r15的另一端与mos管q2的1脚连接，mos管q2的2脚接地，mos管q2的3脚分别连接mos管q1的1脚和电阻r14的一端，mos管q1的3脚与无线通信电路26中无线芯片ic3的24脚和25脚连接，mos管q1的2脚分别连接电阻r14的另一端、电容c16的正极、锂电池23的正极和充电芯片u1的3脚，电容c16的负极与电容c18连接后接地，控制芯片ic1的2脚连接电容c1的正极，电容c1的负极接地，控制芯片ic1的5脚和6脚均与无线通信电路26连接，控制芯片ic1的1脚与显示屏3连接。
28.无线通信电路26包括无线芯片ic3、电阻r1、电阻r3和电阻r6以及与无线芯片ic3连接的电话卡芯片ic2，其中，无线芯片ic3的11脚与电话卡芯片ic2的8脚连接，无线芯片ic3的12脚通过电阻r5与电话卡芯片ic2的6脚连接，无线芯片ic3的13脚通过电阻r2与电话卡芯片ic2的7脚连接，无线芯片ic3的10脚通过电阻r7与电话卡芯片ic2的2脚和3脚连接，无线芯片ic3的8脚与电话卡芯片ic2的1脚连接，电话卡芯片ic2的1脚与8脚之间还连接有电容c2，电话卡芯片ic2的1脚与7脚之间还连接有电容c6，电话卡芯片ic2的1脚与6脚之间还连接有电容c5，电话卡芯片ic2的1脚与2脚之间还连接有电容c4。无线芯片ic3的1脚通过电阻r1与控制芯片ic1的5脚连接，无线芯片ic3的2脚通过电阻r3与控制芯片ic1的6脚连接，无线芯片ic3的2脚还与电阻r6连接后接地，无线芯片ic3的28脚连接有天线p1后接地以及连接电容c3后接地。
29.其中，在本实施例中，降压芯片u2采用型号为asm117
‑
5的芯片，充电芯片u1采用型号为se9016的芯片，控制芯片ic1采用型号为stc8g1k08a
‑
sop8的芯片，无线芯片ic3采用型号m5310的芯片。
30.工作原理为：在本实施例中，发电机1选用的是电感线圈骨架采用非导磁材料的三相微型发电机，该三相微型发电机为现有发电机，线圈绕在非导磁材料上，当水管管路的龙头被打开时，水流推动叶轮旋转，线圈切割叶轮上磁钢发出的磁力线而发电；发电机1输出120度相位的u、v、w三相交流电给整流电路21，整流电路21进行整流后得到不间断的直流电，该直流电比单相整流的直流电效能更高，并且具备不间断性，之后该直流电给电容c15、电容c12和电容c13充电，在本实施例中，电容c15、电容c12和电容c13选用法拉电容，在充电的同时，直流电经降压芯片u2降压后经过充电芯片u1给锂电池23充电。
31.与此同时，发电机1输出的交流电加载到脉冲采集电路24的二极管d5上，将发电机1输出的正负全周期波形转换为两倍数的正相脉冲后，二极管d5的负极与电阻r12的一端连接，电阻r12的另一端分别连接控制电路25和电阻r13的一端进行降幅，并由二极管d10钳位
后的正相脉冲连接到控制芯片ic1的7脚进行驱动，使正弦波转换为标准计量方波，清除了正弦波中的截止失真和饱和失真，用以提高计量精度；电压采集电路27实时采集电阻r8和电阻r10的分压信号并输送给控制芯片ic1，控制芯片ic1将标准计量方波和分压信号进行积分、水量转换处理进而使计量转换为0～2048的数据。该换算技术为现有技术，采用的控制芯片ic1由其内部这里不详细进行叙述。在用户用水时，控制芯片ic1控制开关电路28中的mos管q2导通，从而使mos管q1导通，进而使供电电压vcc与无线芯片ic325脚的供电线路导通，唤醒无线通信电路26进入发送状态。控制芯片ic1在计算获得水量数据后，一路通过无线通信电路26实时将计算的水量、电池电压等参数发送给管理平台，管理平台可以是设置于物业处的pc机、用户的移动智能设备，如手机、平板等，无线通信电路26具备双工通信能力，除对外发送水量参数外，还能够接收管理平台发回的指令信息，如远程设置、修改水表的收发频率、收发间隔等控制指令，这些都是现有技术，这里不详细叙述，这样的应用，随时满足了外界对信息实际使用需求，实现了智能远传电子水表的计量、监测、远传功能；另一路则发送到显示屏3中，显示水表的累计用水量，供用户查看，为了节约电能，显示屏3为具有触发并定时显示功能的显示屏3，可避免长时间显示消耗不必要的能量，实现节能。
32.当发电机1停止工作后，则由法拉电容c15、电容c12和电容c13继续输出经降压芯片u2后给充电芯片u1，实现锂电池继续充电，以实现本远传智能电子水表能够在充电少、用电多的环境中正常工作。
33.本实用新型通过发电机1输出电能对锂电池23进行充电，电路中采用多个法拉电容，起到了延长充电和保障驱动的作用，而且本实用新型在需要远程传输时，控制芯片ic1才控制无线通信电路26的店，然后控制无线通信电路26实现通信，通信完成后及时关闭无线通信电路26，由于无线通信电路26需要稳定的电流功率，发电机1产生的电能可为无线通信提供可靠能源，使通信可靠性更高。
34.本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。