CN113670416A - 湿式采样圈检测工装 - Google Patents

Abstract

本发明属于智能水表检测技术领域，具体涉及一种湿式采样圈检测工装。该检测工装包括面板、处理模块和驱动模块；面板上设有至少一个检测插座，一个检测插座用于装配一个待测的装有两个干簧管的采样圈，且每个检测插座上设有一个磁针，磁针用于模拟水表中的指针；驱动模块驱动连接所述磁针；处理模块采样连接采样圈上的两个干簧管，以获取两个干簧管的输出信号；处理模块控制连接所述驱动模块，使驱动模块带动磁针转动。该检测工装工作原理简单，使用方便，不仅可以检测出采样圈上的单个干簧管是否故障，还可对采样圈上的两个干簧管能否配合工作进行检测，确保采样圈可安全可靠工作，保证了采用该采样圈的水表的计量精度。

Description

湿式采样圈检测工装

技术领域

本发明属于智能水表检测技术领域，具体涉及一种湿式采样圈检测工装。

背景技术

水资源是和人类联系最为紧密的资源，水资源的日益匮乏严重影响社会和经济发展。水表作为水的计量装置，能够为节约用水提供准确的度量指标和量化依据。

现有的智能水表计量方式有两种，一种是机械式，另一种是通过传感器进行计量。第二种方式中使用最广的一种传感器为干簧管，具有体积小、成本低、重量轻、转换使用方便等优点。其主要原理是待测介质推动叶轮转动，同时带动了同轴的指针转动，指针上镶嵌有永磁铁，这样每转一圈，两个干簧管在永磁铁的作用下依次闭合，从而产生计量信号。

现有的智能水表计量一般采用双干簧管进行计量。根据两个干簧管的不同的闭合状态，可进行脉冲计数或者判定存在干扰。例如，当两个干簧管都断开、或者一个断开一个闭合，则认为智能水表处于正常工作状态，且当两个干簧管各闭合一次，记做一个脉冲；当两个干簧管同时闭合时，则存在外界磁场干扰。而且，采用该种方式可有效避免因干簧管抖动造成的多计脉冲的现象。

在智能水表生产过程中首先需要整形，由生产人员根据经验将两个干簧管置入采样圈中，两个干簧管与采样圈装配好后，固定在智能水表内即可。为了保证智能水表计量的准确性，需要对采样圈进行检测，不仅要求采样圈上的每一个干簧管本身是能够正常可靠工作的，而且需要采样圈上的两个干簧管能够相互配合工作，两个干簧管的位置，两者之间的距离等因素同样会影响智能水表能否准确可靠计量。现有技术中的检测工装，大多是针对一个干簧管进行检测，以确定其性能和质量，包括干簧管的触点接触是否稳定、是否出现粘连等，而没有针对采样圈进行检测，故需要对采样圈是否合格进行检测，也即采样圈上的两个干簧管能否配合工作进行检测。

发明内容

本发明提供了一种湿式采样圈检测工装，用以提供一种简单、方便的检测工装对水表中的采样圈是否合格进行检测。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案包括：

本发明提供了一种湿式采样圈检测工装，包括面板、处理模块和驱动模块；

所述面板上设有至少一个检测插座，一个检测插座用于装配一个待测的装有两个干簧管的采样圈，且每个检测插座上设有一个磁针，所述磁针用于模拟水表中的指针；

所述驱动模块驱动连接所述磁针；

所述处理模块采样连接采样圈上的两个干簧管，以获取两个干簧管的输出信号；所述处理模块控制连接所述驱动模块，使驱动模块带动磁针转动。

上述技术方案的有益效果为：本发明的检测工装，包括与待测的装有两个干簧管的采样圈装配的检测插座、以及模拟水表中转动的指针的磁针。将待测的装有两个干簧管的采样圈与检测插座装配后，通处理模块控制磁针转动，使磁针模拟水表中指针转动，从而便可根据采样圈上的两个干簧管的输出信号的持续时间来判断待测采样圈是否合格。该检测工装工作原理简单，使用方便，不仅可以检测出采样圈上的单个干簧管是否故障，还可对采样圈上的两个干簧管能否配合工作进行检测，确保采样圈可安全可靠工作，保证了采用该采样圈的水表的计量精度。而且，检测工装包括至少两个检测插座时，可实现多个采样圈的批量检测。

作为检测工装的进一步改进，每个检测插座的表面上设有红外光电传感器，所述处理模块采样连接所述红外光电传感器，以根据红外光电传感器的信号确定启动/停止测试。采用红外光电传感器可自动触发检测，自动化程度高。

作为检测工装的进一步改进，所述面板上还设有指示灯，所述处理模块控制连接所述指示灯，用于指示待测采样圈的检测结果是否合格。采用指示灯对采样圈的检测结果进行显示，方便检测人员知晓检测结果。

作为检测工装的进一步改进，所述处理模块包括与检测插座数量相同的单片机，驱动模块包括与检测插座数量相同的电机，一个单片机控制连接一个电机，一个电机驱动连接一个磁针。使用多个单片机和多个电机，可实现每个检测插座上的每个采样圈的单独检测。

作为检测工装的进一步改进，所述指示灯包括报警指示灯和合格指示灯。设置两个指示灯，使检测人员一目了然的知道检测是否合格的结果。

附图说明

图1是本发明的湿式采样圈检测工装的结构示意图；

图2是本发明的采样圈的结构示意图；

图3是本发明的采样圈和检测插座插装后的结构图；

图4是的发明的检测控制单元的结构框图；

图5是本发明的单片机电路图；

图6是本发明的电源电路图；

图7-1是本发明的第一干簧管对应的采样检测电路图；

图7-2是本发明的第二干簧管对应的采样检测电路；

图8-1是本发明的电机控制电路图；

图8-2是本发明的电机正反转电路图；

图9是本发明的红外检测电路图；

图10-1是本发明的报警指示灯对应的指示灯电路图；

图10-2是本发明的合格指示灯对应的指示灯电路图；

图11是本发明的程序下载口的电路图；

图12是本发明的采样圈检测方法的流程图；

图13是本发明的磁针行程示意图；

其中，1-面板，2-检测插座，3-电路板，4-指示灯，5-采样圈，51-第一干簧管，52-第二干簧管，6-磁针。

具体实施方式

本发明的湿式采样圈检测工装的检测对象是采样圈5，采样圈5为安装了两个干簧管的采样圈。在水表生产过程中首先需要整形，由生产人员根据经验将两个干簧管(分别为第一干簧管51和第二干簧管51)安装在采样圈上，形成如图2所示的结构。

下面结合附图及实施例对本发明进行进一步的详细说明。

检测工装实施例：

本发明的一种湿式采样圈检测工装，如图1所示，该检测工装包括一个面板1，面板1上设有12个检测插座2，检测插座2用于装配待测采样圈。在采样圈和检测插座插装后，采样圈的电气接口和插座的电气接口可适配连接起来，插装后的结构图如图3所示。

该检测工装还包括12个检测控制单元，每个检测控制单元与一个检测插座对应。如图4所示，每个检测控制单元均包括单片机、磁针、电机、指示灯、红外光电传感器、以及采样检测电路、红外检测电路、指示灯电路、电机驱动电路。

磁针6设置在检测插座上，可产生磁场。磁针6可以转动，用于模拟实际水表中指针的转动情况。

电机为减速箱电机，通过螺丝固定在面板的下面，用于带动磁针转动。

指示灯包括合格指示灯和报警指示灯，均设置在与其对应的检测插座的旁边。而且，合格指示灯被点亮时显示为绿色，报警指示灯被点亮时显示为红色。

红外光电传感器设置在检测插座的表面上，在采样圈和检测插座插装后，红外光电传感器被采样圈遮住，从而使红外光电传感器输出的信号不同于红外光电传感器未被采样圈遮住时输出的信号，根据该信号可触发对采样圈的检测。

单片机和与其对应的采样检测电路、红外检测电路、指示灯电路、电机驱动电路设置在一块电路板3上，电路板通过四个铜柱固定在与其对应的检测插座的旁边。

下面对采样检测电路、电机驱动电路、红外检测电路和指示灯电路，以及单片机电路、电源电路进行详细说明。

单片机电路：单片机采用ATMEGA88PA型单片机，如图5所示，其主要作用包括：干簧管闭合和断开状态的采集、电机和指示灯的控制、红外光电传感器信号的采集。对应的程序下载口的电路图如图11所示。

电源电路：采用集成供电的方式对整个检测工装的12块电路板进行供电，变压器采用的是YK4828-4 250V/(16V/1A)，其电路如图6所示，产生的5V电源用于给单片机、指示灯、光耦、电机驱动芯片供电。

采样检测电路：采样检测电路是将第一干簧管51和第二干簧管52的闭合、断开情况转化为高低电平输入到单片机的I/O口来获得干簧管的状态。如图7-1和7-2所示，分别为第一干簧管51和第二干簧管52的采样检测电路，两个电路的原理相同，CON2为第一干簧管的接口，CON4为第二干簧管的接口。当干簧管断开时，光耦断开，右边电路为短路，输出端口与地直接相连，为低电平；当干簧管闭合后，光耦导通，输出端口输出的为高电平。这样便将干簧管的状态转化成了高低电平被单片机检测了出来。在插装后，电路板上的电气接口能够与干簧管的输出端子形成电连接。

电机驱动电路：包括电机控制电路和电机正反转电路，分别如图8-1和8-2所示。电机驱动电路的原理是用单片机的I/O口周期性(2ms)的输出一个矩形脉冲电平(H:L＝7:3)控制电机芯片的输出端口AOUT与BOUT电压差5*0.7V＝3.5V。

红外检测电路：如图9所示，单片机的红外检测端口在电路板不检测采样圈时是高电平，在采样圈放置在检测工位1上以后红外光电传感器被采样圈5遮住，电路板上的红外检测电路开始工作，单片机的红外检测端口变成低电平，等红外检测端口的电平变低5s后单片机的电机驱动端口开始工作。

指示灯电路：分别如图10-1和10-2所示，分别控制报警指示灯和合格指示灯点亮与否。在测试结果为合格后，单片机输出信号，Q2导通，合格指示灯LED2被点亮，显示为绿色；测试结果为不合格时，单片机输出信号，Q1导通，报警指示灯LED1被点亮，显示为红色。根据不合格的原因，可控制红灯一直处于被点亮状态，或者闪烁点亮。

基于上述检测工装，可对采样圈进行检测，其原理为：测试时，将采样圈和检测插座插装，红外光电传感器被采样圈遮住，电路板上的红外检测电路开始工作，单片机的红外检测端口变成低电平，在单片机的红外检测端口电平变成低电平5s后单片机的电机驱动端口开始工作，控制磁针转动，在磁针转动过程中，干簧管处于磁针的磁场中时，干簧管闭合，不处于磁针的磁场中时，干簧管断开，单片机通过采样检测电路检测到这些信号，并根据这些信号的持续时间判断采样圈是否合格，并通过指示灯显示检测结果。测试结束后，将采样圈拿走，单片机的红外检测端口由低变高，电机停止转动，单片机自动复位，等待新一轮的检测。而且，如果在检测过程中，检测到单片机的红外检测端口的电平由低变高，电机也停止转动，单片机自动复位，等待新一轮检测。具体检测手段后边内容会介绍。

本发明可对采样圈进行检测，不仅可检测出采样圈上的单个干簧管是否故障，还可对采样圈上的两个干簧管设置的位置是否合适进行检测，确保样圈上的两个干簧管可配合工作，从而保证了采用该采样圈的水表的计量精度。而且，该检测工装包括多个检测插座，可实现多个采样圈的批量检测。

在本实施例中，采用指示灯对检测结果进行显示。作为其他实施方式，可通过显示屏将检测结果进行显示，此时不仅显示质量合格与否的结果，还可在检测结果为不合格时将具体的出现问题的原因进行显示，例如，具体哪一个干簧管出现了问题、问题在于两个干簧管之间的距离有问题，等等，从而便于检测人员更有目的性的去更换干簧管或者调整两个干簧管之间的距离。

在本实施例中，采用红外光电传感器来自动触发检测。作为其他实施方式，可设置一个测试按钮，单片机检测该测试按钮的状态来确定是否进行检测，在按钮被按下时，触发采样圈检测。

在本实施例中，一个检测插座对应一个单片机，一个检测插座对应一个电机。作为其他实施方式，可一个单片机控制多个电机的启停，同时检测多个采样圈的干簧管信号，从而可减少单片机的数量，减少硬件设备的数量。例如，可设置四个单片机和四个电机，一个单片机控制一个电机，一个电机控制一排的三个磁针转动，但此时触发检测的方式需要改变，不再采用红外光电传感器来自动触发检测，可采用上一段落介绍的按钮触发检测方式。

基于上述湿式采样圈检测工装，可实现一种采样圈检测方法，其实质在于，将装有两个干簧管的采样圈与检测插座插装后便可并控制磁针转动，以模拟水表中指针转动；根据磁针转动过程中两个干簧管的输出信号的持续时间来确定待测采样圈是否合格。

在磁针转动时，在转动一周中，定义第一干簧管闭合时间为T1，第二干簧管闭合时间为T3，两个干簧管均断开的时间为T2，T4为转动一周的时间，各个时间对应的磁针行程如图13所示。但需说明的是，T4被分成四部分，分别为第一干簧管闭合时间T1、第二干簧管闭合时间T3、以及两个干簧管均断开的时间T2、两个干簧管均断开的时间T2’。T2较小，T2’相对大一些，在本实施例的采样圈检测方法中，所使用的两个干簧管均断开的时间为T2。

单片机对干簧管的闭合、断开状态进行采集，单个干簧管共有少采样、不采样、一直采样、抖动、正常五种状态，下面以第一干簧管为例来说明：

少采样：第一干簧管闭合时间T1与转动一周的时间T4的比值小于0.15，且大于等于0.02，0.02≤T1/T4<0.15。

不采样：检测结束时仍然没有检测到I/O端口的变化情况，并且I/O端口的电平一直为低，即第一干簧管闭合时间T1为0。

一直采样：检测结束时仍然没有检测到I/O端口的变化情况，并且I/O端口的电平一直为高，即第一干簧管闭合时间T1为T4。

抖动：I/O检测到第一干簧管的闭合时间远小于正常闭合时间，即T1/T4<0.02。

正常：第一干簧管闭合时间T1与转动一周的时间T4的比值大于等于0.15，T1/T4≥0.15。

下面结合图12，对该方法进行详细说明。

首先，将安装有两个干簧管的采样圈与检测插座插装设置，并与磁针装配，装配后相对位置如图3所示。装配后，红外光电传感器被采样圈遮住，电路板上的红外检测电路开始工作，单片机的检测端口变成低电平，在单片机的红外检测端口电平变成高电平5s后单片机的电机驱动端口开始工作，控制磁针转动两周。

然后，控制磁针转动两圈，在磁针转动过程中，单片机对时间进行记录，包括：在转动一周的过程中，第一干簧管闭合时间T1、第二干簧管闭合时间T3、两个干簧管均断开的时间T2、磁针转动一周时间T4。

接着，根据第一干簧管闭合时间T1、第二干簧管闭合时间T3、磁针转动至两个干簧管之间时两个干簧管均断开的时间T2、磁针转动一周时间T4对采样圈进行检测：

若每周记录的时间均满足以下情况：T1/T4≥0.15、T2/T4≥0.07和T3/T4≥0.15，表明此时磁针转动一圈的过程中，存在两个干簧管交替闭合的时间，并存在两个干簧管均断开的时间，则确定采样圈是合格的；

只要其中一个干簧管处于少采样或者两个干簧管均断开的时间较小，即0.02≤T1/T4<0.15、T2/T4<0.07、或者0.02≤T3/T4<0.15，则确定设置采样圈是不合格的，且采样圈上的两个干簧管设置位置存在问题，需要调整干簧管的位置；

对于两个干簧管，只要其中一个干簧管一直处于不采样、一直采样、或者抖动，则说明该干簧管坏了，即若T1/T4<k3、T1＝0、或者T1＝T4，则确定采样圈不合格，且第一个干簧管已坏；T3/T4<k3、T3＝0、或者T3＝T4，则确定采样圈不合格，且第二个干簧管已坏。此时需要对已坏的干簧管进行更换。

最后，根据检测结果控制指示灯进行显示，以告知检测人员该轮检测的结果。若检测结果为合格，则控制绿灯常亮；若检测结果为两个干簧管位置存在问题，则统一用红灯每隔0.5s闪一下表示；若检测结果为某一或者两个干簧管坏掉，则控制红灯常亮。

Claims (5)

1.一种湿式采样圈检测工装，其特征在于，包括面板、处理模块和驱动模块；

所述面板上设有至少一个检测插座，一个检测插座用于装配一个待测的装有两个干簧管的采样圈，且每个检测插座上设有一个磁针，所述磁针用于模拟水表中的指针；

所述驱动模块驱动连接所述磁针；

所述处理模块采样连接采样圈上的两个干簧管，以获取两个干簧管的输出信号；所述处理模块控制连接所述驱动模块，使驱动模块带动磁针转动。

2.根据权利要求1所述的湿式采样圈检测工装，其特征在于，每个检测插座的表面上设有红外光电传感器，所述处理模块采样连接所述红外光电传感器，以根据红外光电传感器的信号确定启动/停止测试。

3.根据权利要求1所述的湿式采样圈检测工装，其特征在于，所述面板上还设有指示灯，所述处理模块控制连接所述指示灯，用于指示待测采样圈的检测结果是否合格。

4.根据权利要求1所述的湿式采样圈检测工装，其特征在于，所述处理模块包括与检测插座数量相同的单片机，驱动模块包括与检测插座数量相同的电机，一个单片机控制连接一个电机，一个电机驱动连接一个磁针。

5.根据权利要求3所述的湿式采样圈检测工装，其特征在于，所述指示灯包括报警指示灯和合格指示灯。

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