CN109489757A - 一种具备远程监控功能的电子水表 - Google Patents
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Abstract
本发明一种具备远程监控功能的电子水表，属于具备远程监控功能的电子水表技术领域；所要解决的技术问题为：提供一种具备远程监控功能的电子水表；采用的技术方案为：水表壳体的顶部设置有内表盖，内表盖的外侧设置有外表盖，水表壳体的内部设置有涡轮流量计；内表盖的内侧设置有两个内凹腔；涡轮流量计的旋转轴测量端向上延伸形成测量挡臂，测量挡臂伸入内表盖内侧设置的两个内凹腔之间；两个内凹腔内部分别设置有光信号发射模块和光信号接收模块；水表壳体的内部设置有控制电路板，控制电路板上的中央控制器分别与光信号发射模块、光信号接收模块、无线通信模块、LED显示屏、键盘相连；本发明用于提高查表效率。
Description
技术领域
本发明一种具备远程监控功能的电子水表，属于具备远程监控功能的电子水表技术领域。
背景技术
目前电子式水表已经初步普及，其具有检测灵敏度高，读数准确，远程监控等优点，但仍有大量机械式水表尚未完成更新替换，老式机械型水表智能化程度较低，其包括水表壳体及其内部设置的机械型涡轮流量计，传动机构和传动机构驱动的表盘上的指针，现有的机械式水表必须安装在用户家中，不利于查表员进行查表读数，对于高层住户，每轮查表工作都要耗费大量人力时间，查表效率较低，给用户和自来水公司带来诸多不便；且目前更新替换机械式水表的工作量大，因此有必要直接对现有水表的结构进行改进，使其更为智能化。
发明内容
本发明为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种具备远程监控功能的电子水表；为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种具备远程监控功能的电子水表，包括水表壳体，所述水表壳体的顶部设置有内表盖，所述内表盖的外侧还设置有外表盖，所述水表壳体的内部设置有涡轮流量计；
所述内表盖的内侧设置有两个内凹腔和；
所述涡轮流量计的旋转轴测量端向上延伸形成测量挡臂，所述测量挡臂伸入内表盖内侧设置的两个内凹腔和之间；
所述两个内凹腔和内部分别设置有光信号发射模块和光信号接收模块；
所述水表壳体的内部设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有中央控制器，所述中央控制器通过导线分别与光信号发射模块、光信号接收模块、无线通信模块、LED显示屏、键盘相连，所述中央控制器的电源输入端还与电源模块相连；
所述中央控制器使用的芯片为控制芯片U1，所述中央控制器的电路结构为：
所述控制芯片U1的7脚并接电阻R4的一端后与复位开关S1的一端相连，所述复位开关S1的另一端接地；
所述控制芯片U1的13脚并接电阻R4的另一端后与VCC输入电源相连；
所述控制芯片U1的48脚依次并接电容C8的一端，电容C7的一端，电容C6的一端后与电容C5的一端相连，所述控制芯片U1的12脚依次并接电容C8的另一端，电容C7的另一端，电容C6的另一端，电容C5的另一端后接地；
所述控制芯片U1的8脚、11脚、38脚、52脚、53脚、2脚分别与无线通信模块相连。
所述无线通信模块使用的芯片为通信芯片U2，所述无线通信模块的电路结构为：
所述通信芯片U2的2脚、7脚、8脚、14脚接地；
所述通信芯片U2的9脚与控制芯片U1的8脚相连；
所述通信芯片U2的10脚与控制芯片U1的11脚相连；
所述通信芯片U2的1脚与3.3V输入电源相连；
所述通信芯片U2的3脚与控制芯片U1的52脚相连；
所述通信芯片U2的4脚与控制芯片U1的53脚相连；
所述通信芯片U2的5脚与控制芯片U1的2脚相连；
所述通信芯片U2的6脚与控制芯片U1的38脚相连。
所述电源模块使用的芯片为稳压器U3，所述电源模块的电路结构为：
所述稳压器U3的1脚并接稳压器U3的3脚，有极电容C10的正极后与系统输入电源相连；
所述稳压器U3的2脚并接有极电容C10的负极后接地；
所述稳压器U3的5脚并接有极电容C11的正极后与VCC电源输出端相连，所述有极电容C11的负极接地。
所述控制芯片U1的型号为STM32L476；所述通信芯片U2的型号为E28-2G4M12S；所述稳压器U3的型号为MIC5205。
本发明相对于现有技术具备的有益效果为：本发明通过对现有机械式水表功能结构进行改进，有效解决入户查表，不方便读数等问题；通过在现有机械式水表中安装设置相应的控制模块与通信模块，使水表具备对水流量数据的智能采集，并将采集数据进行远程传输的功能，配合用户及查表人员监控终端上安装的管理软件，可以方便快速的实时了解当前用水状态；本发明结构简单，安装简便，可以极大提高查表效率，可推广使用。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的电路结构示意图；
图3为本发明中央控制器的电路图；
图4为本发明无线通信模块的电路图；
图5为本发明电源模块的电路图；
图中：1为水表壳体、2为内表盖、3为外表盖、4为涡轮流量计、5和6为内凹腔、7为测量挡臂、8为光信号发射模块、9为光信号接收模块、10为中央控制器、11为无线通信模块、12为LED显示屏、13为键盘、14为电源模块。
具体实施方式
如图1至图5所示，本发明一种具备远程监控功能的电子水表，包括水表壳体1，所述水表壳体1的顶部设置有内表盖2，所述内表盖2的外侧还设置有外表盖3，所述水表壳体1的内部设置有涡轮流量计4；
所述内表盖2的内侧设置有两个内凹腔5和6；
所述涡轮流量计4的旋转轴测量端向上延伸形成测量挡臂7，所述测量挡臂7伸入内表盖2内侧设置的两个内凹腔5和6之间；
所述两个内凹腔5和6内部分别设置有光信号发射模块8和光信号接收模块9；
所述水表壳体1的内部设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有中央控制器10，所述中央控制器10通过导线分别与光信号发射模块8、光信号接收模块9、无线通信模块11、LED显示屏12、键盘13相连，所述中央控制器10的电源输入端还与电源模块14相连；
所述中央控制器10使用的芯片为控制芯片U1，所述中央控制器10的电路结构为：
所述控制芯片U1的7脚并接电阻R4的一端后与复位开关S1的一端相连，所述复位开关S1的另一端接地；
所述控制芯片U1的13脚并接电阻R4的另一端后与VCC输入电源相连；
所述控制芯片U1的48脚依次并接电容C8的一端，电容C7的一端，电容C6的一端后与电容C5的一端相连，所述控制芯片U1的12脚依次并接电容C8的另一端，电容C7的另一端，电容C6的另一端，电容C5的另一端后接地；
所述控制芯片U1的8脚、11脚、38脚、52脚、53脚、2脚分别与无线通信模块11相连。
所述无线通信模块11使用的芯片为通信芯片U2，所述无线通信模块11的电路结构为：
所述通信芯片U2的2脚、7脚、8脚、14脚接地；
所述通信芯片U2的9脚与控制芯片U1的8脚相连；
所述通信芯片U2的10脚与控制芯片U1的11脚相连；
所述通信芯片U2的1脚与3.3V输入电源相连；
所述通信芯片U2的3脚与控制芯片U1的52脚相连；
所述通信芯片U2的4脚与控制芯片U1的53脚相连；
所述通信芯片U2的5脚与控制芯片U1的2脚相连；
所述通信芯片U2的6脚与控制芯片U1的38脚相连。
所述电源模块14使用的芯片为稳压器U3，所述电源模块14的电路结构为：
所述稳压器U3的1脚并接稳压器U3的3脚，有极电容C10的正极后与系统输入电源相连；
所述稳压器U3的2脚并接有极电容C10的负极后接地；
所述稳压器U3的5脚并接有极电容C11的正极后与VCC电源输出端相连，所述有极电容C11的负极接地。
所述控制芯片U1的型号为STM32L476；所述通信芯片U2的型号为E28-2G4M12S；所述稳压器U3的型号为MIC5205。
本发明提供的水表壳体1安装在进出水管上，壳体与内表盖之间形成一封闭区域，在壳体底部设置有用于监测水流量的涡轮流量计4，当水流过涡轮流量计4时，其测量端设置的测量挡臂7动作，使光信号发射与接收模块之间的光路形成通断，以此来记录水的流量，所述光信号接收模块9将采集到的挡臂动作的模拟信号，通过模数转换发送至中央控制器10，所述中央控制器10通过对数据的接收与处理，可以将当前用水数据显示在LED显示屏12上，用户或查表人员同时可以远程控制中央控制器10将采集数据进行远程发送，将数据显示在相应的监控终端上，方便记录。
本发明在水表壳体1内部封闭设置有中央控制器10，所述中央控制器10具体采用型号为STM32L476的控制器作为控制芯片U1，该类型控制芯片具备良好信号采集处理与外设扩展功能，可以提供USB与SD卡接口作为数据存储模块，并对水流量数据进行快速准确的采集；所述无线通信模块11具体为LORA无线通信模块，规格为2.4GHz射频收发模块，具备中远程通信功能，实现在一片小区内，或一栋高层中对所有的水表数据的采集与传输，所述通信芯片U2的尺寸小、功耗低，自带高性能PCB板载天线与IPEX接口，采用52MHz工业级高精度低温漂有源晶振，可以保证传输信号的稳定。
所述通信芯片U2是纯射频收发模块，需要使用MCU驱动或使用专用的SPI调试工具，实测通信距离可达3km，最大发射功率18mW，软件多级可调，兼容 BLE 协议，支持免许可ISM 2.4GHz频段，支持0.476kbps-2Mbps的数据传输速率，支持多种调制模式(GFSK Mode ，FLRC Mode，LoRa Mode)；芯片控制电压一般为1.8V-3.6V供电，大于3.3V供电可保证最佳性能；其具备IPEX接口、PCB可选，便于用户二次开发，利于集成，工作时的数据传输速率可调，在FLRC调制方式下数据传输速率最高可达1.3Mbps；为提高信号传输质量，所述通信芯片引出的天线一般设置在水表壳体的外侧，可以减少信号传输过程中的能量损失。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (4)
1.一种具备远程监控功能的电子水表，其特征在于：包括水表壳体（1），所述水表壳体（1）的顶部设置有内表盖（2），所述内表盖（2）的外侧还设置有外表盖（3），所述水表壳体（1）的内部设置有涡轮流量计(4)；
所述内表盖（2）的内侧设置有两个内凹腔（5）和（6）；
所述涡轮流量计（4）的旋转轴测量端向上延伸形成测量挡臂（7），所述测量挡臂（7）伸入内表盖（2）内侧设置的两个内凹腔（5）和（6）之间；
所述两个内凹腔（5）和（6）内部分别设置有光信号发射模块（8）和光信号接收模块（9）；
所述水表壳体（1）的内部设置有控制电路板，所述控制电路板上集成有中央控制器（10），所述中央控制器（10）通过导线分别与光信号发射模块（8）、光信号接收模块（9）、无线通信模块（11）、LED显示屏（12）、键盘（13）相连，所述中央控制器（10）的电源输入端还与电源模块（14）相连；
所述中央控制器（10）使用的芯片为控制芯片U1，所述中央控制器（10）的电路结构为：
所述控制芯片U1的7脚并接电阻R4的一端后与复位开关S1的一端相连，所述复位开关S1的另一端接地；
所述控制芯片U1的13脚并接电阻R4的另一端后与VCC输入电源相连；
所述控制芯片U1的48脚依次并接电容C8的一端，电容C7的一端，电容C6的一端后与电容C5的一端相连，所述控制芯片U1的12脚依次并接电容C8的另一端，电容C7的另一端，电容C6的另一端，电容C5的另一端后接地；
所述控制芯片U1的8脚、11脚、38脚、52脚、53脚、2脚分别与无线通信模块（11）相连。
2.根据权利要求1所述的一种具备远程监控功能的电子水表，其特征在于：所述无线通信模块（11）使用的芯片为通信芯片U2，所述无线通信模块（11）的电路结构为：
所述通信芯片U2的2脚、7脚、8脚、14脚接地；
所述通信芯片U2的9脚与控制芯片U1的8脚相连；
所述通信芯片U2的10脚与控制芯片U1的11脚相连；
所述通信芯片U2的1脚与3.3V输入电源相连；
所述通信芯片U2的3脚与控制芯片U1的52脚相连；
所述通信芯片U2的4脚与控制芯片U1的53脚相连；
所述通信芯片U2的5脚与控制芯片U1的2脚相连；
所述通信芯片U2的6脚与控制芯片U1的38脚相连。
3.根据权利要求2所述的一种具备远程监控功能的电子水表，其特征在于：所述电源模块（14）使用的芯片为稳压器U3，所述电源模块（14）的电路结构为：
所述稳压器U3的1脚并接稳压器U3的3脚，有极电容C10的正极后与系统输入电源相连；
所述稳压器U3的2脚并接有极电容C10的负极后接地；
所述稳压器U3的5脚并接有极电容C11的正极后与VCC电源输出端相连，所述有极电容C11的负极接地。
4.根据权利要求3所述的一种具备远程监控功能的电子水表，其特征在于：所述控制芯片U1的型号为STM32L476；所述通信芯片U2的型号为E28-2G4M12S；所述稳压器U3的型号为MIC5205。
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