CN107204642A - 流量计无线抄表仪器的供电方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种流量计无线抄表仪器的供电方法及装置，它通过接入流体管道上的水轮驱动装置和供电箱内的电机、充电电池、电压比较电路和电压稳压电路将流体的动能转换成电能对充电电池进行自动充电或者直接给流量计无线抄表仪器进行供电，从而延长了仪器供电电池的使用寿命和更换周期，广泛适用于自来水、煤气、天然气，液体燃油等液体物料的供应和使用场合。本发明的方法构思巧妙，步骤简短，容易推广实施，装置结构简单，结构合理，工作稳定可靠，性能优良，对于气体类和液体类流体流量计的无线抄表仪器可以直接供电，或对充电电池进行自动充电，延长充电电池使用寿命，为液体物料供应商或者用户节约成本，提高效率。
Description
技术领域
本发明是一种流量计无线抄表仪器的供电方法及装置。
背景技术
由于使用环境和安全的限制，大多数的无线抄表仪器采用自带电池的供电方式，因此电池的更换成了无线抄表仪器维护工作的主要内容，而且造成大量的人力和物力的耗费。因此，研发一种相应的仪器供电技术加以改进具有重在的现实意义。
发明内容
为此，本发明提出一种流量计无线抄表仪器的供电方法及装置，利用液体产生的轴向推力发出电力给充电电池充电或者直接供电，以此延长充电电池的更换周期，节省人力和物力，以此弥补现有技术的不足。
本发明的目的通过如下手段实现。
本发明提出的这种流量计无线抄表仪器的供电方法，其特征在于：
（1）在流量计无线抄表仪器的相应管道上接入装有水轮驱动装置的管段，让流体推动水轮转动，水轮驱动装置包括螺旋叶轮、轮轴、伞齿轮组和输出轴，轮轴通过轴承安装在管段内，轴承通过辐条固定在管段壁上，伞齿轮组的两个伞齿轮分别安装在轮轴和输出轴上啮合传动，输出轴密封地伸出管段壁；
（2）在管段上安装供电箱，供电箱内装有充电电池、电压比较电路、电压稳压电路、直流发电机和变速器，变速器与输出轴连接传动，进而带动直流发电机工作，直流发电机输出端、充电电池、比较电路和电压稳压电路之间有电连接；
（3）设定电压比较电路参数，使之自动比较直流发电机输出电压和充电电池输出电压大小并按下列条件导通，对外供电：
当直流发电机输出电压高于充电电池输出电压时，直流电机对充电电池充电，同时通过电压稳压电路对仪器供电，当直流发电机输出电压低于可充电池输出电压时，由充电电池通过电压稳压电路对仪器供电。
一种流量计无线抄表仪器的供电装置，它有与流体管道连接的管段，水轮驱动装置和供电箱，其特征在于所述水轮驱动装置包括螺旋叶轮、轮轴、伞齿轮组和输出轴，轮轴通过轴承安装在管段内，轴承通过辐条固定在管段壁上，伞齿轮组的两个伞齿轮分别安装在轮轴和输出轴上啮合传动，输出轴密封地伸出管段壁，供电箱安装在管段上，供电箱内装有充电电池、电压比较电路、电压稳压电路、直流发电机和变速器，变速器与输出轴连接传动，进而带动直流发电机工作，直流发电机输出端、充电电池、电压比较电路和电压稳压电路之间有电连接，电连接关系为：
直流发电机输出端接电压比较电路的输入端in1、二极管D1正极和三极管Q1的集电极；二极管D1负极接充电电池正极；充电电池正极接电压比较电路的输入端in2和三极管Q2的发射极；电压比较电路的输出端接三极管Q2和Q1的基极；三极管Q2的集电极接极性电容器C1和C2的正极端，同时接三极管Q1的发射极和稳压器件AMS1117的输入端3；三极管Q1的发射极接极性电容器C1和C2的正极端，以及稳压器件AMS1117的输入端3；极性电容C1和C2的负极端接稳压器件AMS1117的输出端1；稳压器件AMS1117的输出端2接极性电容器C3和C4的正极端；极性电容器C3和C4的负极端接稳压器件AMS1117的输出端1；极性电容器C4的正极和负极端为电压稳压电路的输出端；直流发电机负极充电电池负极、电压比较电路负极和极性电容器C4负极端均接地。
所述直流发电机是空心杯直流发电机。
供电箱与管段之间有密封材料，以防止液体泄漏。
所述变速器为变速齿轮组，以提高直流电机的转速。
三极管Q1为NPN型三极管。
三极管Q2为PNP型三极管。
本发明的工作原理如下：
将本发明的装置接入流量计所在的管道中，让流体推动水轮转动。当流体从本装置的管段流入端流入，流体的定向运动带动水轮旋转，通过齿轮组将水轮的旋转改变方向后传动到变速器，变速器将转速提高带动连接其上的直流发电机旋转发电，从而产生电能，直流发电机产生的电能，通过电压比较电路对直流发电机的输出电压和充电电池电压进行比较，最终确定是使用充电电池还是直流发电机向电压稳压电路输电，将电压稳压电路的输出与外部的流量计无线抄表仪器连接，实现对流量计无线抄表仪器的供电。
本发明的方法构思巧妙，步骤简短，容易推广实施，装置结构简单，结构合理，工作稳定可靠，性能优良对于气体类和液体类流体流量计的无线抄表仪器可以直接供电，或对充电电池进行自动充电，延长充电电池的更换周期和使用寿命，为流体物料供应商或者用户节约成本，提高效率。
附图说明
图1是本发明装置的结构示意图。
图2是本发明的电路图。
图1中各部分的标号如下：
1-充电电池；2-密封材料；3-水轮驱动装置；4-流体入端；5-供电引出端；6-电压稳压电路；7-电压比较电路；8-直流发电机；9-变速器；10-伞齿轮组；11-流体出端；12-输出轴；13-供电箱；14-辐条；15-轴承；16-螺旋叶轮；17-管段；18-轮轴。
具体实施方式
下面结合附图和实例进一步说明本发明。
如图1-2示，螺旋叶轮16、轮轴18、伞齿轮组10和输出轴12构成水轮驱动装置3。轮轴通过轴承15和辐条14安装在管段17内，伞齿轮组将轮轴的轴向转动转换成输出轴的径向转动，通过供电箱13内的变速器9变成驱动直流电机8的动力。
供电箱一般是与管段连接固定为一体，两者间用密封材料2进行动态密封。以避免输出轴与管段间缝隙渗漏液液体或气体。
充电电池1、电压比较电路7和电压稳压电路6均采用现成的市售商品，直流发电机8为空心杯直流电机，它们之间的电连接关系，如图2所示。供电箱的供电引出端5与流量计无线抄表仪器直接连接供电。
管段一般是用与安装流量计的管子大小一致的管子做成。以便接入时管径一致，方便连接。管段的流体入端4让流体进入，而流体出端11为流体流出端，这样才能保证螺旋叶轮为正向转动。
按照图2所示的电路结构，其工作的过程是：in1+是空心杯直流发电机的电压输出端，若二极管D1的1端比2端电压高，则二极管导通后向电池充电，反之则不会进行充电；电压比较器的in1+为发电机的输出端和in2+为电池的输出端，若in1+的电压大于in2+的电压，则电压比较器输出高电平，使得PNP型三极管Q2关断，NPN型三极管Q1导通，从而发电机的输出通过Q1连接到稳压器件AMS1117的输入端3，从而实现发电机对外部进行供电，若in1+的电压小于in2+的电压，则电压比较器输出低电平，使得PNP型三极管Q2导通，NPN型三极管Q1关断，电池的输出通过Q2连接到稳压器件AMS1117的输入端3，从而实现电池对外部进行供电。
通常情况下，充电电池电压为5伏，水或煤气等流体从流入端流入，带动水轮旋转，伞齿轮组将旋转运动改变方向后传动到变速齿轮组，将转速提高后使空心杯直流发电机产生电能：
（1）空心杯直流发电机产生的电压为6伏，则D1导通，发电机向电池充电，电压比较器的输入端in1+电压6伏高于in2+电压5伏，其输出端产生高电平，使得Q2截至和Q1导通，从而空心杯直流发电机的输出接入到稳压电路的输入，最后通过外部端口，实现发电机向流量计无线抄表仪器供电；
（2）空心杯直流发电机产生的电压为3伏，则D1截至，发电机不能向电池充电，电压比较器的输入端in1+电压3伏低于in2+电压5伏，其输出端产生低电平，使得Q1截至和Q2导通，从而电池的输出接入到稳压电路的输入，最后通过外部端口，实现电池向流量计无线抄表仪器供电。
本发明经单位实际制作实物在自来水、煤气及天然气的供用管线系统中试用，效果很好，流量计无线抄表的使用寿命平均一倍以上。得到供应商和用户的普遍欢迎。
Claims (6)
1.一种流量计无线抄表仪器的供电方法，其特征在于：
（1）在流量计无线抄表仪器的相应管道上接入装有水轮驱动装置的管段，让流体推动水轮转动，水轮驱动装置包括螺旋叶轮、轮轴、伞齿轮组和输出轴，轮轴通过轴承安装在管段内，轴承通过辐条固定在管段壁上，伞齿轮组的两个伞齿轮分别安装在轮轴和输出轴上啮合传动，输出轴密封地伸出管段壁；
（2）在管段上安装供电箱，供电箱内装有充电电池、电压比较电路、电压稳压电路、直流发电机和变速器，变速器与输出轴连接传动，进而带动直流发电机工作，直流发电机输出端、充电电池、比较电路和电压稳压电路之间有电连接；
（3）设定电压比较电路参数，使之自动比较直流发电机输出电压和充电电池输出电压大小并按下列条件导通，对外供电：
当直流发电机输出电压高于充电电池输出电压时，直流电机对充电电池充电，同时通过电压稳压电路对仪器供电，当直流发电机输出电压低于可充电池输出电压时，由充电电池通过电压稳压电路对仪器供电。
2.一种流量计无线抄表仪器的供电装置，它有与流体管道连接的管段，水轮驱动装置和供电箱，其特征在于所述水轮驱动装置包括螺旋叶轮、轮轴、伞齿轮组和输出轴，轮轴通过轴承安装在管段内，轴承通过辐条固定在管段壁上，伞齿轮组的两个伞齿轮分别安装在轮轴和输出轴上啮合传动，输出轴密封地伸出管段壁，供电箱安装在管段上，供电箱内装有充电电池、电压比较电路、电压稳压电路、直流发电机和变速器，变速器与输出轴连接传动，进而带动直流发电机工作，直流发电机输出端、充电电池、电压比较电路和电压稳压电路之间有电连接，电连接关系为：
直流发电机输出端接电压比较电路的输入端in1、二极管D1正极和三极管Q1的集电极；二极管D1负极接充电电池正极；充电电池正极接电压比较电路的输入端in2和三极管Q2的发射极；电压比较电路的输出端接三极管Q2和Q1的基极；三极管Q2的集电极接极性电容器C1和C2的正极端，同时接三极管Q1的发射极和稳压器件AMS1117的输入端3；三极管Q1的发射极接极性电容器C1和C2的正极端，以及稳压器件AMS1117的输入端3；极性电容C1和C2的负极端接稳压器件AMS1117的输出端1；稳压器件AMS1117的输出端2接极性电容器C3和C4的正极端；极性电容器C3和C4的负极端接稳压器件AMS1117的输出端1；极性电容器C4的正负极端为电压稳压电路的输出端；直流发电机负极、充电电池负极、电压比较电路负极和极性电容器C4负极端均接地。
3.根据权利要求2所述流量计无线抄表仪器的供电装置，其特征在于直流发电机为空心杯直流发电机。
4.根据权利要求2所述流量计无线抄表仪器的供电装置，其特征在于供电箱与管段之间有密封材料，以防止液体泄漏。
5.根据权利要求2所述流量计无线抄表仪器的供电装置，其特征在于变速器为变速齿轮组，以提高直流电机的转速。
6.根据权利要求2所述流量计无线抄表仪器的供电装置，其特征在于三极管Q1为NPN型三极管，三极管Q2为PNP型三极管。
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