專利名稱：光伏供電預付費智能水表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及流體流量測量儀器領(lǐng)域，確切的說是一種光伏供電的預付費防水智能水表。
背景技術(shù)：
目前，公知的預付費領(lǐng)域的技術(shù)方式為普通IC卡或RFID射頻卡為交換媒體的預付費方式、鍵盤為媒體的預付費方式。由于都沒有設計再充電電路，一次性鋰電池使用到一定時間后，將無法為控制電路提供能量，不得不更換電池。上門為用戶更換電池或水表， 對于水表生產(chǎn)廠家或供水公司來說是一件繁瑣的事。普通水表大部分安裝在室外地面以下 (有時有水)的水表箱里，智能IC卡或RFID射頻卡無法安裝，只有將其裝在居民家里(或樓道內(nèi))增加了人為盜水的可能性，且入戶檢查、維修不方便。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種以光伏電池作為主要電能來源的預付費智能水表，不僅可以裝在地下水表箱里實現(xiàn)用戶在家中即可了解用水信息，還大幅度延長更換電池的周期，機械、電子同時計量可靠性提高，而且具有防止私自拆卸的功能。本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)的光伏供電預付費智能水表，包括設置于表箱內(nèi)的基表、流量脈沖傳感器、微控制器及其外圍電路、電動閥門和供電儲能電池，所述流量脈沖傳感器裝于基表上，微控制器及其外圍電路、電動閥門和供電儲能電池組成機電一體裝于基表的進水側(cè)，其特征是，表箱外設有一個光伏電池盒，所述光伏電池盒內(nèi)裝有光伏電池、無線射頻電路和天線，光伏電池、無線射頻電路通過電纜與微控制器電路連接，光伏電池向供電儲能電池充電。所述流量脈沖傳感器包括裝于殼體內(nèi)的電路板、相對設置的兩個防拆磁鐵、相對設置的兩個干簧管及一個裝于基表指針位的指針磁鐵，所述干簧管焊裝于所述電路板上， 電路板與微控制器通過通訊電纜電連接。所述電動閥門由電動機、減速箱、相對設置的兩付陶瓷閥芯及閥體構(gòu)成，所述減速箱的輸出軸上設置一個整圓的連續(xù)四分之一弧為齒輪，其余四分之三弧為鎖止圓弧的不完全齒輪，所述不完全齒輪置于兩付陶瓷閥芯的齒輪之間并與兩付陶瓷閥芯的齒輪先后交替性嚙合構(gòu)成不完全齒輪機構(gòu)。所述的微控制器及其外圍電路裝于電動閥門的齒輪箱上，微控制器為低功耗混合信號控制器，外圍電路包括電壓檢測芯片、穩(wěn)壓芯片、射頻芯片、三極管和電路板。所述的低功耗混合信號控制器為MSP430F2121型單片機。所述減速箱的下方安裝一個閥位傳感器，所述閥位傳感器由紅外光電耦合管和圓形遮光片組成，所述遮光片安裝在電動機減速箱的輸出軸上，遮光片上設有透光縫隙。本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下積極效果(1)利用光伏電池向供電儲能電池充電作為電能的重要來源，大幅度延長了直接利用鋰電池作為電源的電池更換周期，直接使用鋰電池，正常是三年左右需要更換一次，采用本實用新型的光伏電池充電方式，鋰電池的更換周期在十年以上，提高了運行的可靠性，降低使用成本。(2)采用本實用新型中的流量脈沖傳感器，當指針旋轉(zhuǎn)一周兩干簧管分別閉合一次為有效脈沖，防止指針抖動干擾； 當有非法旋松螺栓拆卸本傳感器時防拆磁鐵會一起旋轉(zhuǎn)使得兩個干簧管同時閉合；當有人為外磁場干擾時也會使兩個干簧管同時閉合，據(jù)此，微控制器做出永久性關(guān)閥的判斷，因此具有良好的防拆防干擾功能。(3)水量充值采用射頻密碼傳輸，射頻卡上顯示屏可以顯示由水表返回的剩余水量和剩余水量過少提示以及冬季防凍報警(可選)，(4)防水，可以安裝在地面下水表箱里，因此巡視、維修不需要入戶。(5)機械、電子同時計量可靠性提高。因此本表的使用大大降低了抄查表人員工作量，增加了居民觀察剩余水量的方便性和用水的透明性。

圖1為本實用新型實施例的工藝結(jié)構(gòu)圖；圖2為本實用新型實施例的控制結(jié)構(gòu)框圖；圖3為本實用新型實施例中陶瓷閥芯的齒輪配合原理示意圖；圖4為流量脈沖傳感器裝配示意圖；圖5為圖4的A— A剖視結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為閥位傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為圖6的B— B剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明如圖1、4、5所示，本實用新型提供的光伏供電預付費智能水表包括設置于表箱內(nèi)的基表17 (現(xiàn)有普通水表)、流量脈沖傳感器16、微控制器及其外圍電路12、電動閥門和供電儲能鋰離子電池11，流量脈沖傳感器16裝于基表17上，流量脈沖傳感器16包括裝于殼體沈內(nèi)的電路板四、相對設置的兩個防拆磁鐵觀、相對設置的兩個干簧管30及一個裝于基表指針32上的指針磁鐵33，指針磁鐵33裝于基表17的0. 1立方米的指針32上(或其它指針位)，兩個干簧管30分別垂直插入嵌有鑲套25的基表玻璃M孔內(nèi)(孔間距16mm)，通過螺栓27和鎖扣螺母31將流量脈沖傳感器16固定在基表玻璃M上，螺栓27上鑲有兩個防拆磁鐵觀，干簧管30焊裝于電路板四上，電路板四與微控制器通過通訊電纜15電連接。 指針32轉(zhuǎn)一周兩干簧管30分別閉合一次為有效脈沖，防止指針抖動干擾；當有非法旋松螺栓拆卸本傳感器時防拆磁鐵會一起旋轉(zhuǎn)使得兩個干簧管同時閉合，當有人為外磁場干擾時也會兩個干簧管同時閉合，據(jù)此，微控制器做出永久關(guān)閥的判斷，因此具有防止人為外磁場干擾和人為私自拆除的功能。基表需要校驗時，流量脈沖傳感器16拆卸也非常方便。微控制器及其外圍電路12、電動閥門和供電儲能鋰離子電池11組成機電一體裝于基表17的進水側(cè)的控制器盒10內(nèi)，表箱外設有一個光伏電池盒2，光伏電池盒2內(nèi)裝有非晶硅光伏電池 4、無線射頻電路2和天線1，非晶硅光伏電池4、無線射頻電路2與微控制器通過通訊電纜 5電連接，非晶硅光伏電池4在微控制器及其外圍電路12的控制下向供電儲能鋰離子電池 11充電。微控制器及其外圍電路12主要包括超低功耗的混合信號控制器(MSP430F2121
4型單片機)、兩片電壓檢測芯片(R3111H301C、R3111H421C各一片)、穩(wěn)壓芯片(RH5R30AA)、射頻芯片A7102、三極管8050和電路板。平時可將MSP430F2121置于省電模式，以中斷方式喚醒，可以使器件達到最低的功率消耗，它被用來(1)對脈沖計數(shù)并計算為水量，(2)控制以 A7102為核心的射頻模塊的收發(fā)，(3)對射頻碼解密，(4)鋰離子電池的電壓檢測和保護，(5) 水量的核減和控制閥門開關(guān)。預付費水表電源由非晶硅光伏電池2(面積為60*150，200Lux 光照下開路電壓5. 5V短路電流66uA)和供電儲能電池鋰離子電池9 (3. 7V，800mAH)組成， 白天散射光照大于llOLux由非晶硅光伏電池4供電并向鋰離子電池11充電。微控制器通過兩片測壓芯片測得系統(tǒng)電壓，當電壓達到4. 2V時則控制旁路電路工作，停止充電以保護鋰離子電池；當電壓低于3. OV (故障)時則控制閥門永久性關(guān)閉(用水戶無法打開)。微控制器及其外圍電路12的控制原理及結(jié)構(gòu)如圖2所示，水流脈沖信號被微控制器計數(shù)轉(zhuǎn)換為用水量、對表內(nèi)剩余水量核減；根據(jù)剩余水量的有無自動控制電動機6使閥門打開或關(guān)閉。無線射頻電路2用來與本水表配套的有源射頻卡雙向無線通訊，用于完成購水充值，并在用戶手中射頻卡的顯示屏上顯示剩余水量。水量充值采用射頻密碼傳輸，射頻卡向水表發(fā)送加密購水量數(shù)據(jù)。在購水時其用戶信息及購水量通過加密規(guī)則形成了加密碼，由售水營業(yè)廳的充值盒寫入射頻卡，用戶持卡向水表發(fā)送購水量密碼數(shù)據(jù)。水表按規(guī)則解密得到購水量。購水信息碼由用戶編號碼+水量碼+隨機碼+密鑰組成，每次購水寫入的加密碼只能對本水表充值一次，可有效防止解密竊水。電動閥門由電動機6 (電壓3V轉(zhuǎn)速4 IOrpm扭矩8kg/cg)、減速箱7和相對設置的兩付陶瓷閥芯13和閥體14構(gòu)成，減速箱的輸出軸22上設置一個整圓的連續(xù)四分之一弧為齒輪，其余四分之三弧為鎖止圓弧的不完全齒輪19 (主動齒輪)，不完全齒輪19置于兩付陶瓷閥芯的齒輪(被動齒輪)18、20之間并與兩付陶瓷閥芯的齒輪18、20先后交替性嚙合構(gòu)成不完全齒輪機構(gòu)9，如圖3所示。電動機6通過減速盒7帶動不完全齒輪機構(gòu)9使閥芯13 (雙閥芯)旋轉(zhuǎn)。開或關(guān)閥時減速箱的輸出軸22作單向360°的旋轉(zhuǎn)，通過不完全齒輪嚙合帶動兩閥芯軸21、23輪流作90°的旋轉(zhuǎn)，從而完成一次開閥或關(guān)閥動作。如圖6、7所示，閥位傳感器8主要由一只紅外光電耦合管34和圓形遮光片36組成，遮光片裝于電動機減速箱的輸出軸22上，遮光片36上開有1. 5mm寬的縫隙(或反之為 1. 5mm的針狀)，當電動機轉(zhuǎn)動時，微控制器不斷讀取遮光片位置，當再次從縫隙透光(針為遮光)時則表示已經(jīng)旋轉(zhuǎn)360°，則停止電機轉(zhuǎn)動。上述實施例僅是本實用新型的較佳實施方式，詳細說明了本實用新型的技術(shù)構(gòu)思和實施要點，并非是對本實用新型的保護范圍進行限制，凡根據(jù)本實用新型精神實質(zhì)所作的任何簡單修改及等效結(jié)構(gòu)變換或修飾，均應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.光伏供電預付費智能水表，包括設置于表箱內(nèi)的基表、流量脈沖傳感器、微控制器及其外圍電路、電動閥門和供電電池，所述流量脈沖傳感器裝于基表上，微控制器及其外圍電路、電動閥門和供電儲能電池組成機電一體裝于基表的進水側(cè)，其特征在于表箱外設有一個光伏電池盒，所述光伏電池盒內(nèi)裝有光伏電池、無線射頻電路和天線；光伏電池、無線射頻電路通過電纜與微控制器電連接；光伏電池向供電儲能電池充電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏供電預付費智能水表，其特征在于所述流量脈沖傳感器包括裝于其殼體內(nèi)的電路板、相對設置的兩個防拆磁鐵、相對設置的兩個干簧管及一個裝于基表指針位的指針磁鐵，所述干簧管焊裝于所述電路板上，電路板與微控制器通過通訊電纜電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光伏供電預付費智能水表，其特征在于所述的電動閥門由電動機、減速箱、相對設置的兩付陶瓷閥芯及閥體構(gòu)成，所述減速箱的輸出軸上設置一個整圓的連續(xù)四分之一弧為齒輪，其余四分之三弧為鎖止圓弧的不完全齒輪，所述不完全齒輪置于兩付陶瓷閥芯的齒輪之間并與兩付陶瓷閥芯的齒輪先后交替性嚙合構(gòu)成不完全齒輪機構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏供電預付費智能水表，其特征在于所述的微控制器及其外圍電路裝于電動閥門的減速箱上，微控制器為低功耗混合信號控制器，外圍電路包括電壓檢測芯片、穩(wěn)壓芯片、三極管和電路板。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光伏供電預付費智能水表，其特征在于所述減速箱的下方安裝一個閥位傳感器，所述閥位傳感器由紅外光電耦合管和圓形遮光片組成，所述遮光片安裝在電動機減速箱的輸出軸上，遮光片上設有透光縫隙。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的光伏供電預付費智能水表，其特征在于所述的低功耗混合信號控制器為MSP430F2121型單片機。
專利摘要本實用新型公開一種光伏供電預付費智能水表，基表上裝有流量脈沖傳感器，微控制器及其外圍電路、電動閥門及供電儲能電池裝于基表的進水側(cè)，表箱外設有光伏電池、無線射頻電路和天線，光伏電池、無線射頻電路通過通訊電纜與微控制器電連接，光伏電池向供電儲能電池充電，流量脈沖傳感器包括裝于其殼體內(nèi)的電路板、相對設置的兩個防拆磁鐵、相對設置的兩個干簧管及一個裝于基表指針位的指針磁鐵，干簧管裝于其電路板上，電路板與微控制器通過通訊電纜電連接。本實用新型大幅度延長了更換電池的周期，提高水表的運行可靠性，而且具有防止私自拆裝的功能。
文檔編號G07F15/06GK202067343SQ20112015909
公開日2011年12月7日 申請日期2011年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月18日
發(fā)明者唐萬春, 唐娜娜 申請人:唐萬春