一種小口徑差壓式智能水表的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種小口徑差壓式智能水表，屬于智能水表領(lǐng)域。它包括基表本體和控制端，基表本體上設(shè)有進(jìn)水口、閥門、差壓式流量檢測模塊、水位檢測模塊和出水口，差壓式流量檢測模塊包括數(shù)字式壓力傳感器一和數(shù)字式壓力傳感器二，數(shù)字式壓力傳感器一和數(shù)字式壓力傳感器二分別安裝在正取壓孔和負(fù)取壓孔上，檢測孔位于基表本體的上管壁，且開孔方向與水流方向垂直，水位檢測模塊包括水位檢測傳感器，水位檢測傳感器位于檢測孔上，控制端分別和兩個(gè)數(shù)字式壓力傳感器、水位檢測傳感器相連接。本實(shí)用新型計(jì)量原理簡單，采用數(shù)字壓力傳感器和水位傳感器，提高了智能水表的計(jì)量精度和計(jì)量范圍。
【專利說明】一種小口徑差壓式智能水表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于水表【技術(shù)領(lǐng)域】，具體地說涉及一種小口徑差壓式智能水表。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人口的增長與水資源的枯竭，高精度的水計(jì)量儀表成為城市公共事業(yè)的急需。伴隨著科技的進(jìn)步與城市的智能化，原有的機(jī)械水表逐步被各種智能水表所取代。目前市場現(xiàn)有的智能水表按測量方式可主要分為帶電子裝置的機(jī)械水表和電子水表。帶電子裝置的機(jī)械水表主要是在原有機(jī)械水表的基礎(chǔ)上安裝霍爾原件、干簧管、紅外接收管等裝置將葉輪、齒輪等旋轉(zhuǎn)的流量信息轉(zhuǎn)化為電信號進(jìn)行流量檢測的水表，該技術(shù)方案較為成熟，成本較低，易于安裝，但其固有的機(jī)械結(jié)構(gòu)使得測量結(jié)果具有一定的機(jī)械誤差。電子水表是通過自身電子測量裝置進(jìn)行流量測量的一類水表，其克服了帶電子裝置的機(jī)械水表產(chǎn)生的機(jī)械誤差，具有更高計(jì)量精度，主要有電磁水表、超聲波水表等，然而該類水表一般成本較高，主要應(yīng)用于大口徑場合且應(yīng)用范圍較窄。
[0003]差壓式流量計(jì)歷史悠久，種類繁多，是以伯努利方程和流體連續(xù)性方程為依據(jù)，根據(jù)節(jié)流原理，當(dāng)流體流經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)流裝置時(shí)(如標(biāo)準(zhǔn)孔板、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長徑噴嘴、經(jīng)典文丘利管、文丘利噴嘴等)，在其前后產(chǎn)生壓差，此差壓值與該流量的平方成正比，而且一般差壓式流量計(jì)存在著至少一種下列弊端:1)機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜，安裝要求高，需定期維護(hù)；2)只適合大孔徑、滿管場合；3)壓力損失大；4)采用模擬信號傳輸壓力信息，干擾較大；5)測量范圍較窄。在小口徑智能水表領(lǐng)域，由于基表本體管徑較小，差壓式流量計(jì)應(yīng)用受到限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]1.要解決的問題
[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)中機(jī)械水表固有的機(jī)械結(jié)構(gòu)使得測量結(jié)果具有一定的機(jī)械誤差，而電子水表成本較高導(dǎo)致應(yīng)用范圍較窄的不足，本實(shí)用新型提供了一種小口徑差壓式智能水表，提高了智能水表的計(jì)量精度和計(jì)量范圍，并通過顯示模塊、通信模塊、閥門和IC卡模塊等實(shí)現(xiàn)了水表的智能化，符合智能城市的發(fā)展要求。
[0006]2.技術(shù)方案
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0008]一種小口徑差壓式智能水表，包括基表本體和控制端，所述的基表本體上設(shè)有進(jìn)水口、閥門、差壓式流量檢測模塊、水位檢測模塊和出水口，所述的閥門設(shè)置在進(jìn)水口端，所述的水位檢測模塊設(shè)置在出水口端，所述的差壓式流量檢測模塊位于閥門和水位檢測模塊之間，差壓式流量檢測模塊包括數(shù)字式壓力傳感器一和數(shù)字式壓力傳感器二，在所述的基表本體管壁上設(shè)置有負(fù)取壓孔、正取壓孔和檢測孔，所述的負(fù)取壓孔位于基表本體下管壁且取壓孔方向與水流方向垂直，所述的正取壓孔位于基表本體下管壁弧形彎道的右側(cè)末端且取壓孔方向與水流方向平行，所述的數(shù)字式壓力傳感器一和數(shù)字式壓力傳感器二分別安裝在正取壓孔和負(fù)取壓孔上，所述的檢測孔位于基表本體的上管壁，且開孔方向與水流方向垂直，所述的水位檢測模塊包括水位檢測傳感器，水位檢測傳感器位于檢測孔上，所述的控制端分別和兩個(gè)數(shù)字式壓力傳感器、水位檢測傳感器相連接。
[0009]所述的水位檢測傳感器通過檢測孔插入基表本體的水管中并接觸下管壁，水位檢測傳感器檢測面與水流方向平行。
[0010]所述的兩個(gè)數(shù)字式壓力傳感器感應(yīng)面表面防水。
[0011]其控制端包括顯示模塊、IC卡模塊、蜂鳴器、通信模塊和控制器，所述的顯示模塊、IC卡模塊、蜂鳴器、通信模塊分別與所述的控制器連接。
[0012]所述的兩個(gè)數(shù)字式壓力傳感器采用MS5541C壓力傳感器。
[0013]原理:本實(shí)用新型的智能水表的計(jì)量采用的是差壓式流量計(jì)量，在位于基表本體正取壓孔和負(fù)取壓孔的位置處分別安裝數(shù)字式壓力傳感器一和數(shù)字式壓力傳感器二，當(dāng)水流流過差壓式流量檢測模塊時(shí)，由于數(shù)字式壓力傳感器一受力面與水流方向垂直，受到水流沖擊，當(dāng)水流速越大，傳感器所檢測的水壓越大，水流越慢，傳感器所檢測的水壓越小，同時(shí)數(shù)字式壓力傳感器二的感應(yīng)面與水流方向平行，水流速越大，傳感器所檢測的水壓越小，水流越小，傳感器所檢測的水壓越大。根據(jù)此原理，水管中水流流速越大，兩壓力傳感器的壓差越大，水流流速越小，兩傳感器的壓差越小。同時(shí)，考慮到家用小口徑水管中可能會(huì)出現(xiàn)水流未充滿水管的情況，因此在檢測孔中放置水位檢測傳感器，為了防止水壓損耗，水位檢測傳感器檢測面和水流方向平行?？刂贫酥械目刂破魍ㄟ^與兩個(gè)數(shù)字壓力傳感器和水位傳感器通信并獲取壓力數(shù)據(jù)和水位數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)在控制端的其他模塊中加以顯示或處理。
[0014]3.有益效果
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下特點(diǎn):
[0016](I)本實(shí)用新型采用一種差壓式流量檢測方式，計(jì)量原理簡單，采用數(shù)字式壓力傳感器和水位傳感器，將差壓式原理應(yīng)用于小口徑，降低了原有差壓式流量計(jì)模擬信號傳輸?shù)母蓴_，同時(shí)提高了智能水表的計(jì)量精度和計(jì)量范圍；
[0017](2)本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于安裝制造，成本較低，適合應(yīng)用于家用智能水表；
[0018](3)本實(shí)用新型采用MS5541C壓力傳感器，可同時(shí)提供水管中的數(shù)字壓力信號和溫度信號，可同時(shí)實(shí)現(xiàn)流量監(jiān)控和溫度監(jiān)控；
[0019](4)通過差壓式流量檢測模塊、水位檢測模塊、顯示模塊、通信模塊、閥門和IC卡模塊等實(shí)現(xiàn)了流量檢測、數(shù)據(jù)監(jiān)控、顯示、計(jì)費(fèi)控制等功能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1.本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖中標(biāo)號:1、差壓式流量檢測模塊；2、負(fù)取壓孔；3、正取壓孔；4、弧形彎道；5、基表本體；6、進(jìn)水口 ；7、出水口 ；8、閥門；9、水位檢測模塊；10、檢測孔；11、控制端。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地介紹。
[0023]實(shí)施例1
[0024]為進(jìn)一步了解本實(shí)用新型的內(nèi)容，結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型作詳細(xì)描述。
[0025]結(jié)合圖1，本實(shí)施例中的一種小口徑差壓式智能水表包括基表本體5，基表本體5上從左至右依次設(shè)置有進(jìn)水口 6、閥門8、差壓式流量檢測模塊1、水位檢測模塊9和出水口7，所述的閥門8靠近進(jìn)水口 6端，所述的水位檢測模塊9靠近出水口 7端，水位檢測模塊9包括水位檢測傳感器。所述的差壓式流量檢測模塊I位于閥門8和水位檢測模塊9之間。
[0026]差壓式流量檢測模塊I包括設(shè)置在負(fù)取壓孔2上的數(shù)字式壓力傳感器二、正取壓孔3上的數(shù)字式壓力傳感器一。所述的負(fù)取壓孔2位于基表本體5下管壁且取壓孔方向與水流方向垂直，所述的正取壓孔3位于基表本體5下管壁弧形彎道4的右側(cè)末端且取壓孔方向與水流方向平行，檢測孔10位于基表本體5的上管壁,且開孔方向與水流方向垂直，水位檢測傳感器位于檢測孔10上，控制端11分別和兩個(gè)數(shù)字式壓力傳感器、水位檢測傳感器相連接。
[0027]控制端11包括顯示模塊、IC卡模塊、蜂鳴器、通信模塊和控制器，顯示模塊、IC卡模塊、蜂鳴器、通信模塊均與控制器連接。本實(shí)施例中的控制器采用MSP430F5529單片機(jī)，供電方式采用兩節(jié)1.5V干電池或者3.3V電源供電。
[0028]本實(shí)施例中的差壓式流量檢測模塊I包括數(shù)字式壓力傳感器一、數(shù)字式壓力傳感器二，其感應(yīng)面表面防水可與水流接觸，并且可以與控制器進(jìn)行通信，采用MS5541C，數(shù)字式壓力傳感器一的VDD、GND、MCLK、SCLK、DIN、DOUT引腳分別和MSP430F5529單片機(jī)的DVCC1、DVSSl、ACLK、P3.0、Ρ2.3、Ρ4.0 連接，數(shù)字式壓力傳感器二的 VDD、GND、MCLK、SCLK、DIN、DOUT引腳分別和MSP430F5529單片機(jī)的DVCCl、DVSSl、ACLK、P3.0、Ρ2.4、Ρ4.0連接，數(shù)字式壓力傳感器與控制器可進(jìn)行SPI通信。
[0029]本實(shí)施例中的水位檢測傳感器通過檢測孔插入水管中并接觸下管壁，水位檢測傳感器檢測面與水流方向平行；水位檢測傳感器的VCC、GND、S分別和控制器的DVCC2、DVSS2、P6.0連接。
[0030]本實(shí)施例中的通信模塊采用ZigBee通信模塊，采用CC2430芯片，且與控制器SPI通信，控制器定時(shí)通過ZigBee通信模塊將流量、工作狀態(tài)等信息傳送至總控端以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控同時(shí)控制器通過ZigBee通信模塊從總控端獲取階梯水價(jià)等信息。
[0031]本實(shí)施例中的蜂鳴器的一端輸入信號為控制器的P3.1輸出信號同時(shí)另一端接控制器的GND，在用戶購水量用盡時(shí)控制器控制P3.1輸出高電平驅(qū)動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，在用戶重新購水后控制器控制P3.1輸出低電平取消報(bào)警。
[0032]本實(shí)施例中的顯示模塊的IXD顯示屏輸入信號為控制器的輸出信號，采用102*64點(diǎn)陣液晶模塊，采用在外部電容按鍵觸發(fā)后控制器開啟LCD顯示。
[0033]本實(shí)施例中的IC卡模塊采用非接觸式IC卡或者接觸式IC卡進(jìn)行用戶信息讀取，與控制器之間可實(shí)現(xiàn)雙向通訊，控制器通過與用戶IC卡通信獲取用戶的流量等信息。
[0034]本實(shí)施例中的閥門由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，米用球形閥，控制器的P2.5、P2.6輸出信號是閥門三極管S8050的輸入信號，在用戶用水量用盡時(shí)控制器通過P2.5輸出高電平、P2.6輸出低電平控制電機(jī)關(guān)閉閥門，在用戶重新購水后通過P2.6輸出高電平、P2.5輸出低電平開啟閥門。
[0035]實(shí)施例2
[0036]本實(shí)施例中的一種小口徑差壓式智能水表，與實(shí)施例1相比，其不同之處在于通信模塊采用CC2530芯片。
[0037]以上示意性地對本發(fā)明創(chuàng)造及其實(shí)施方式進(jìn)行了描述，該描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明創(chuàng)造的實(shí)施方式之一，實(shí)際的結(jié)構(gòu)并不局限于此。所以，如果本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實(shí)施例，均應(yīng)屬于本專利的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種小口徑差壓式智能水表，包括基表本體(5)和控制端(11)，其特征在于:所述的基表本體(5)上設(shè)有進(jìn)水口 (6)、閥門(8)、差壓式流量檢測模塊(I)、水位檢測模塊(9)和出水口(7)，所述的閥門(8)設(shè)置在進(jìn)水口(6)端，所述的水位檢測模塊(9)設(shè)置在出水口(7)端，所述的差壓式流量檢測模塊(I)位于閥門(8)和水位檢測模塊(9)之間，差壓式流量檢測模塊(I)包括數(shù)字式壓力傳感器一和數(shù)字式壓力傳感器二，在所述的基表本體(5)管壁上設(shè)置有負(fù)取壓孔(2)、正取壓孔(3)和檢測孔(10)，所述的負(fù)取壓孔(2)位于基表本體(5)下管壁且取壓孔方向與水流方向垂直，所述的正取壓孔(3)位于基表本體(5)下管壁弧形彎道(4)的右側(cè)末端且取壓孔方向與水流方向平行，所述的數(shù)字式壓力傳感器一和數(shù)字式壓力傳感器二分別安裝在正取壓孔(3)和負(fù)取壓孔⑵上，所述的檢測孔(10)位于基表本體(5)的上管壁，且開孔方向與水流方向垂直，所述的水位檢測模塊(9)包括水位檢測傳感器，水位檢測傳感器位于檢測孔(10)上，所述的控制端(11)分別和兩個(gè)數(shù)字式壓力傳感器、水位檢測傳感器相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種小口徑差壓式智能水表，其特征在于:所述的水位檢測傳感器通過檢測孔(10)插入基表本體(5)的水管中并接觸下管壁，水位檢測傳感器檢測面與水流方向平行。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種小口徑差壓式智能水表，其特征在于:所述的兩個(gè)數(shù)字式壓力傳感器感應(yīng)面表面防水。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小口徑差壓式智能水表，其特征在于，所述的控制端(11)包括顯示模塊、IC卡模塊、蜂鳴器、通信模塊和控制器，所述的顯示模塊、IC卡模塊、蜂鳴器、通信模塊分別與 所述的控制器連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種小口徑差壓式智能水表，其特征在于，所述的兩個(gè)數(shù)字式壓力傳感器采用MS5541C壓力傳感器。
【文檔編號】G01F1/34GK203745011SQ201420132388
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年3月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月21日
【發(fā)明者】劉揚(yáng), 劉曉東, 方煒, 胡勇, 徐瑞 申請人:安徽工業(yè)大學(xué)