CN102809399A - 一种智能电子水表以及该水表的正反转计量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电子水表以及该水表的正反转计量方法，其中，智能电子水表包括水表本体、控制器、字轮组和电子计数器，字轮组设在水表本体内，电子计数器和控制器设在水表本体外，电子计数器与控制器电连接；在0.1m3指针转动轴旁边设有与控制器电连接的两个光电传感器，在0.1m3指针转动轴上连接有遮光板，该遮光板的圆周角度大于两个光电传感器相对0.1m3指针转动轴的轴心所形成的角度，遮光板转动可挡住两个光电传感器发射的红外光；两个光电传感器以及遮光板外部套设有遮光外罩；其通过遮光板正转或反转，两个光电传感器输出顺序不同的四种状态来判断电子水表的正反转，使电子计量数值加减一。其能使智能电子水表的电子计量读数与机械字轮读数一致。
Description
技术领域
本发明属于智能仪器仪表技术领域，具体涉及一种智能电子水表以及该水表的正反转计量方法。
背景技术
目前智能电子水表大多采用在保留原机械表的基础上，加上电子计量显示部分，水表的累计用水量同时有机械字轮读数显示和电子计量读数显示。
智能电子水表数据采集一般是用干簧管或霍尔等开关型传感器，在水表机芯的某极转动轴的圆周上布置一颗磁钢，当此轴转动到磁钢使开关闭合时，控制器采集到一次电子信号，即轴转动一周采集到一次电子信号，作为智能电子水表的一次电子计量读数。如果自来水管道中有空气，由于水压力的变化，水表将产生正反转，或其他原因使水表正反转，当正转到磁钢使开关型传感器闭合时，水表将增加一次电子计量，当反转到磁钢使开关型传感器闭合时，水表也要增加一次电子计量，其无法区别水表的正反转；当反转使开关型传感器闭合时，本来应该减少一次电子计量，由于控制器采集到的传感器信号无法判断水表的转动方向，反而多增加了一次电子计量，这样使水表的机械字轮读数与电子计量读数不一致，电子计量读数将大于机械字轮读数，在用户缴纳水费时将产生纠纷。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能电子水表以及该水表的正反转计量方法，以使智能电子水表的电子计量读数与机械字轮读数一致。
本发明所述的智能电子水表，包括水表本体、控制器、字轮组（用于机械字轮读数）和电子计数器（用于电子计量读数），所述字轮组设在水表本体内，所述电子计数器和控制器设在水表本体外，电子计数器与控制器电连接；在0.1m3指针转动轴（即现有的智能电子水表中用于直接带动0.1m3指针旋转的那根轴）旁边设有与控制器电连接的两个光电传感器，在0.1m3指针转动轴上连接有遮光板，该遮光板的圆周角度大于两个光电传感器相对0.1m3指针转动轴的轴心所形成的角度，遮光板转动可挡住两个光电传感器发射的红外光；两个光电传感器以及遮光板外部套设有遮光外罩（遮光外罩用于避免环境光太强照在两个光电传感器上使光电传感器饱和），该遮光外罩可采用黑色的罩子。该智能电子水表能实现正反转计量。
进一步，所述的两个光电传感器为第一红外对管和第二红外对管。红外对管是红外线发射管与红外线接收管配合在一起使用时的总称。红外对管具有精度高、反应快、非接触等优点，并且不受外界磁场干扰。
进一步，为了使控制器有足够的时间判断第一、第二红外对管的接收管的状态变化，所述遮光板为半圆形，所述第一红外对管和第二红外对管相对遮光板轴心所成的夹角为70°～90°；优选的该夹角为76°。
进一步，第一、第二红外对管的发射管焊接在第一电路板上，第一、第二红外对管的接收管焊接在第二电路板上，第一电路板位于遮光板下方，第二电路板位于遮光板上方。
本发明所述的智能电子水表的正反转计量方法，是采用两个与控制器电连接的光电传感器间隔布置在水表0.1m3指针转动轴（即现有的智能电子水表中用于直接带动0.1m3指针旋转的那根轴）旁边，采用一个遮光板布置在该转动轴上，遮光板的圆周角度大于两个光电传感器相对该转动轴轴心形成的角度，通过遮光板正转或反转，其两个光电传感器输出顺序不同的四种状态来判断电子水表的正反转；遮光板正转一圈，控制器获取到两个光电传感器按一定顺序变化的四种状态，电子水表的电子计量数值加一，遮光板反转一圈，控制器获取到两个光电传感器按另一顺序变化的四种状态，电子水表的电子计量数值减一。
进一步，该正反转计量方法具体包括如下步骤：
步骤1：用一块半圆形的遮光板连接在水表0.1m3指针转动轴上，代替水表0.1m3指针（遮光板转一圈，水量加/减1 m3），将第一红外对管和第二红外对管与遮光板轴心呈70°～90°角分布在该转动轴旁边，遮光板转动可挡住第一红外对管和/或第二红外对管的发射管发射的红外光，用遮光外罩将第一、第二红外对管以及遮光板罩住；
步骤2：将第一、第二红外对管的发射管以及接收管的电源线与控制器连接，将第一、第二红外对管的接收管的输出线分别与AD转换器连接，将AD转换器与控制器连接，将控制器与电子计数器连接；
步骤3：控制器给第一、第二红外对管的接收管上电，第一、第二红外对管的接收管输出环境光产生的电压，控制器记录该电压后，给第一、第二红外对管的发射管上电，第一、第二红外对管的接收管输出环境光与发射管产生的红外光叠加产生的电压；
步骤4：0.1m3指针转动轴转动带动遮光板转动，AD转换器采集第一、第二红外对管的接收管输出的电压，并转换为AD值，送入控制器内判断；如果变化状态由第一红外对管被挡住、第二红外对管未被挡住，到第一红外对管被挡住、第二红外对管被挡住，到第一红外对管未被挡住、第二红外对管被挡住，到第一红外对管未被挡住、第二红外对管未被挡住，再到第一红外对管被挡住、第二红外对管未被挡住，则电子水表正转了一圈，机械字轮计数加一，控制器使电子计量数值也加一；如果变化状态由第一红外对管被挡住、第二红外对管未被挡住，到第一红外对管未被挡住、第二红外对管未被挡住，到第一红外对管未被挡住、第二红外对管被挡住，到第一红外对管被挡住、第二红外对管被挡住，再到第一红外对管被挡住、第二红外对管未被挡住，则电子水表反转了一圈，机械字轮计数减一，控制器使电子计量数值也减一。第一、第二红外对管被挡住是指第一、第二红外对管的发射管发射的红外光被遮光板挡住；第一、第二红外对管未被挡住是指第一、第二红外对管的发射管发射的红外光未被遮光板挡住。
本发明通过第一、第二红外对管在遮光板不同转动方向上，其状态变化顺序不同，实现了智能电子水表的正反转计量，使智能电子水表的电子计量读数与机械字轮读数达到了一致，避免了用户缴纳水费时由于机械字轮读数与收费水量（即电子计量读数）不一致而产生纠纷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中安装了第一、第二红外对管的电路板与遮光板位置示意图。
图3为图2的俯视图。
图4为本发明中第一、第二红外对管的A状态示意图。（第一红外对管被挡住，第二红外对管未被挡住）。
图5为本发明中第一、第二红外对管的B状态示意图。（第一红外对管被挡住，第二红外对管被挡住）。
图6为本发明中第一、第二红外对管的C状态示意图。（第一红外对管未被挡住，第二红外对管被挡住）。
图7为本发明中第一、第二红外对管的D状态示意图。（第一红外对管未被挡住，第二红外对管未被挡住）。
图8为本发明中第一、第二红外对管的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1至图8所示的智能电子水表，包括水表本体8、控制器9、字轮组10、电子计数器11和小数位校验指针12（即0.01m3指针、0.001m3指针和0.0001m3指针，用于检验和观察水表运转状况），字轮组10设在水表本体8内与传动齿轮组连接，电子计数器11和控制器9设在水表本体8外，电子计数器11与控制器9电连接；在0.1m3指针转动轴2上连接有半圆形的遮光板1（该遮光板1代替0.1m3指针转动），在0.1m3指针转动轴2旁边设有第一电路板5和第二电路板6，第一电路板5位于遮光板1下方，第二电路板6位于遮光板1上方。第一电路板5上焊接有第一红外对管3的发射管D1和第二红外对管4的发射管D2，第一红外对管3的发射管D1和第二红外对管4的发射管D2相对遮光板1的轴心呈76°夹角,发射管D1通过电阻R3接控制器9提供的电源ENAD1，发射管D2通过电阻R4接控制器9提供的电源ENAD2；第二电路板6上焊接有第一红外对管3的接收管Q1和第二红外对管4的接收管Q2，第一红外对管3的接收管Q1和第二红外对管4的接收管Q2相对遮光板1的轴心呈76°夹角，接收管Q1和接收管Q2接控制器9提供的电源ADVDD，接收管Q1的输出接一AD转换器的AD1，接收管Q2的输出接该AD转换器的AD2，该AD转换器与控制器9连接（用于将接收管Q1和接收管Q2输出的模拟信号转换为数字信号，送入控制器9内处理）。遮光板1转动可挡住第一红外对管3的发射管D1和/或第二红外对管4的发射管D2发射的红外光；第一红外对管3和第二红外对管4以及遮光板1外部套设有黑色的遮光外罩7。该智能电子水表能实现正反转计量。
采用图1至图8所示的智能电子水表进行正反转计量的方法为：
控制器9给第一红外对管3的接收管Q1和第二红外对管4的接收管Q2上电，如果有环境光，则接收管Q1和接收管Q2会输出环境光中的红外光产生的很小的电压，经AD转换后，控制器9记录该电压，控制器9给第一红外对管3的发射管D1和第二红外对管4的发射管D2上电，第一红外对管的接收管Q1输出环境光与发射管D1产生的红外光叠加产生的电压，第二红外对管的接收管Q2输出环境光与发射管D2产生的红外光叠加产生的电压，经AD转换后，控制器9将此叠加的电压与只有环境光中的红外光产生的电压进行比较，判断出第一、第二红外对管的发射管产生的红外光产生的电压，通过该电压的大小，判断第一、第二红外对管的状态（是否被挡住）。第一、第二红外对管被挡住是指第一、第二红外对管的发射管发射的红外光被遮光板1挡住；第一、第二红外对管未被挡住是指第一、第二红外对管的发射管发射的红外光未被遮光板1挡住。
当水管中的水流过水表时，0.1m3指针转动轴2转动带动遮光板1转动， AD转换器采集第一、第二红外对管的接收管Q1、Q2输出的电压，并转换为AD值，送入控制器内判断（遮光板1旋转一周，各状态占的角度为：A状态76°，B状态104°，C状态76°，D状态104°）；如果变化状态为：由A->B->C->D->A（即第一红外对管3被挡住、第二红外对管4未被挡住，到第一红外对管3被挡住、第二红外对管4被挡住，到第一红外对管3未被挡住、第二红外对管4被挡住，到第一红外对管3未被挡住、第二红外对管4未被挡住，再到第一红外对管3被挡住、第二红外对管4未被挡住），则电子水表正转了一圈，机械字轮计数加一（即字轮组10上面显示的数值加一），控制器9使电子计量数值也加一（即电子计数器11上面显示的数值也加一）。如果变化状态为：由A->D->C->B->A（即第一红外对管3被挡住、第二红外对管4未被挡住，到第一红外对管3未被挡住、第二红外对管4未被挡住，到第一红外对管3未被挡住、第二红外对管4被挡住，到第一红外对管3被挡住、第二红外对管4被挡住，再到第一红外对管3被挡住、第二红外对管4未被挡住），则电子水表反转了一圈，机械字轮计数减一（即字轮组10上面显示的数值减一），控制器使电子计量数值也减一（即电子计数器11上面显示的数值也减一）；从而实现了智能电子水表的电子计量读数与机械字轮读数的一致性。
本实施例中，第一红外对管3的发射管D1与第二红外对管4的发射管D2，以及第一红外对管3的接收管Q1与第二红外对管4的接收管Q2相对遮光板1轴心所成的夹角也可以是70°～90°之间的其它数值，比如74°、80°、85°、90°等。
Claims (10)
1.一种智能电子水表，包括水表本体（8）、控制器（9）、字轮组（10）和电子计数器（11），所述字轮组（10）设在水表本体（8）内，所述电子计数器（11）和控制器（9）设在水表本体（8）外，电子计数器（11）与控制器（9）电连接；其特征是：在0.1m3指针转动轴（2）旁边设有与控制器（9）电连接的两个光电传感器，在0.1m3指针转动轴（2）上连接有遮光板（1），该遮光板（1）的圆周角度大于两个光电传感器相对0.1m3指针转动轴（2）的轴心所形成的角度，遮光板（1）转动可挡住两个光电传感器发射的红外光；两个光电传感器以及遮光板（1）外部套设有遮光外罩（7）。
2.根据权利要求1所述的智能电子水表，其特征是：所述的两个光电传感器为第一红外对管（3）和第二红外对管（4）。
3.根据权利要求2所述的智能电子水表，其特征是：所述遮光板（1）为半圆形，所述第一红外对管（3）和第二红外对管（4）相对遮光板轴心所成的夹角为70°～90°。
4.根据权利要求3所述的智能电子水表，其特征是：所述第一红外对管（3）和第二红外对管（4）相对遮光板轴心所成的夹角为76°。
5.根据权利要求2或3或4所述的智能电子水表，其特征是：第一、第二红外对管（3、4）的发射管焊接在第一电路板（5）上，第一、第二红外对管（3、4）的接收管焊接在第二电路板（6）上，第一电路板（5）位于遮光板（1）下方，第二电路板（6）位于遮光板（1）上方。
6.一种智能电子水表的正反转计量方法，其特征是：采用两个与控制器（9）电连接的光电传感器间隔布置在水表的0.1m3指针转动轴（2）旁边，采用一个遮光板（1）布置在该转动轴上，遮光板的圆周角度大于两个光电传感器相对该转动轴轴心形成的角度，通过遮光板正转或反转，其两个光电传感器输出顺序不同的四种状态来判断电子水表的正反转；遮光板正转一圈，控制器获取到两个光电传感器按一定顺序变化的四种状态，电子水表的电子计量数值加一，遮光板反转一圈，控制器获取到两个光电传感器按另一顺序变化的四种状态，电子水表的电子计量数值减一。
7.根据权利要求6所述的智能电子水表的正反转计量方法，其特征是：所述的两个光电传感器为第一红外对管（3）和第二红外对管（4）。
8.根据权利要求7所述的智能电子水表的正反转计量方法，其特征是：包括
步骤1：用一块半圆形的遮光板（1）连接在水表0.1m3指针转动轴（2）上，代替水表0.1m3指针，将第一红外对管（3）和第二红外对管（4）与遮光板轴心呈70°～90°角分布在0.1m3指针转动轴（2）旁边，遮光板转动可挡住第一红外对管和/或第二红外对管的发射管发射的红外光，用遮光外罩（7）将第一、第二红外对管以及遮光板罩住；
步骤2：将第一、第二红外对管的发射管以及接收管的电源线与控制器（9）连接，将第一、第二红外对管的接收管的输出线分别与AD转换器连接，将AD转换器与控制器连接，将控制器与电子计数器（11）连接；
步骤3：控制器（9）给第一、第二红外对管的接收管上电，第一、第二红外对管的接收管输出环境光产生的电压，控制器9记录该电压后，给第一、第二红外对管的发射管上电，第一、第二红外对管的接收管输出环境光与发射管产生的红外光叠加产生的电压；
步骤4：0.1m3指针转动轴（2）转动带动遮光板（1）转动，AD转换器采集第一、第二红外对管的接收管输出的电压，并转换为AD值，送入控制器（9）内判断；如果变化状态由第一红外对管被挡住、第二红外对管未被挡住，到第一红外对管被挡住、第二红外对管被挡住，到第一红外对管未被挡住、第二红外对管被挡住，到第一红外对管未被挡住、第二红外对管未被挡住，再到第一红外对管被挡住、第二红外对管未被挡住，则电子水表正转了一圈，机械字轮计数加一，控制器使电子计量数值也加一；如果变化状态由第一红外对管被挡住、第二红外对管未被挡住，到第一红外对管未被挡住、第二红外对管未被挡住，到第一红外对管未被挡住、第二红外对管被挡住，到第一红外对管被挡住、第二红外对管被挡住，再到第一红外对管被挡住、第二红外对管未被挡住，则电子水表反转了一圈，机械字轮计数减一，控制器使电子计量数值也减一。
9.根据权利要求8所述的智能电子水表的正反转计量方法，其特征是：所述第一红外对管（3）和第二红外对管（4）相对遮光板轴心所成的夹角为76°。
10.根据权利要求7或8或9所述的智能电子水表的正反转计量方法，其特征是：第一、第二红外对管（3、4）的发射管焊接在第一电路板（5）上，第一、第二红外对管（3、4）的接收管焊接在第二电路板（6）上，第一电路板（5）位于遮光板（1）下方，第二电路板（6）位于遮光板（1）上方。
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| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20121205 |