CN114383682A - 一种基于磁阻传感器的物联网水表 - Google Patents

一种基于磁阻传感器的物联网水表 Download PDF

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费战波
张毅
张永辉
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Abstract

本发明涉及一种基于磁阻传感器的物联网水表，包括表盘，表面上设有至少一个旋转的字轮，还包括处理器和物联网模块；一个字轮的指针具有两个翼部，两翼部上分别固定一个磁体，两个磁体沿指针转轴方向的磁性相反；围绕所述字轮设有两个磁阻传感器，所述磁阻传感器为双极锁存型开关磁阻传感器；使得指针在旋转一周过程中，两个磁阻传感器产生四种采样状态；两个磁阻传感器输出连接所述处理器。本发明采用了一种新的磁阻传感器安装方式，安装相对简单，而且能够非常容易的采样得到正向流量和反向流量。

Description

一种基于磁阻传感器的物联网水表
技术领域
本发明涉及物联网水表领域，特别是一种基于磁阻传感器的物联网水表。
背景技术
水表一般安装在用户室内，入户抄表给用户带来很多麻烦，抄表人员也很不便。为了解决该问题，应用物联网技术的智能水表应运而生。
窄带物联网智能水表可实现自动采集水表数据并可基于自动采集水表数据进行大数据分析，可有效避免人工抄表费时、住户不在家无法获取数据、人工抄表的误读漏报等问题。物联网技术可显著提高自来水公司自动化和现代化程度，同时窄带物联网具有超强覆盖能力、超大容量、低功耗和低成本的优势从技术上支持了物联网水表市场的爆发。
现有技术中，水表内流量采集方式大多采用干簧管、霍尔元件，但是二者都有着较为明显的缺点，干簧管一旦出现故障，检测故障相当困难，且由于误差较大，并不适合对误差要求高的产品设计，而且产品寿命低，不适合生产；霍尔元件在工作的时候容易被磁场和电场干扰。
近年来，随着磁阻传感器的技术发展，也有利用磁阻传感器在电子式水表中进行应用的设计思路，能够克服水表中干簧管作为脉冲发讯装置在计量过程中可靠性低、响应速度慢、功耗大等缺点，实现水表计量输出精确，整机降低功耗的目的。例如公开号为CN202853675U的中国专利申请“一种智能水表开关磁阻传感器的安装结构”，公开号为CN203929136U的中国专利申请“基于磁阻传感器的计量水表”等专利均利用了磁阻传感器。
发明内容
本申请的目的在于提供一种新结构的基于磁阻传感器的物联网水表。
为实现上述目的，本发明提出了一种基于磁阻传感器的物联网水表，包括表盘，表面上设有至少一个旋转的字轮，还包括处理器和物联网模块；
一个字轮的指针具有两个翼部，两翼部上分别固定一个磁体，两个磁体沿指针转轴方向的磁性相反；
围绕所述字轮设有两个磁阻传感器，使得指针在旋转一周过程中，两个磁阻传感器产生四种采样状态；所述磁阻传感器为双极锁存型开关磁阻传感器；
两个磁阻传感器输出连接所述处理器。
进一步的，所述两个磁体相对于所述指针中心对称设置，两个磁体呈180°。
进一步的，所述两个磁体的磁场沿指针轴向设置。
进一步的，所述两个磁阻传感器之间夹角小于60°
进一步的，所述四种采样状态为：10，11，01，00，当该四种采样状态正向循环一次，记为单位流量加1，当该四种采样状态反向循环一次，记为单位流量减1。
进一步的，所述物联网水表还包括液晶显示器和按键。
本发明的有益效果是：本发明采用了一种新的磁阻传感器安装方式，安装相对简单，而且能够非常容易的采样得到正向流量和反向流量。
附图说明
图1是本发明的物联网水表结构图。
具体实施方式
如图1所示的物联网水表，包括处理器，液晶显示器，按键，物联网模块(本实施例中采用上海移远BC95或BC35模块)，红外通信模块等，字轮以及传动部分(用于带动字轮中的指针转动)和采样部分。
处理器，液晶显示器，按键，物联网模块，红外通信模块、传动部分等均属于物联网水表中的常见部件，在此不再赘述。本发明主要介绍采样部分。
采样部分包括磁阻传感器、磁体以及相关接口电路。如图1所示，表盘上有4个字轮，精度分别为0.0001、0.001、0.01、0.1，单位为立方米m3。本实施例中，以0.001m3为最小刻度。
0.001m3指针上镶嵌有两个小磁体，如图中A和B，其NS极沿指针转轴方向(垂直于纸面方向)设置，分别N极和S极朝上，且两个磁体成180度，且两磁体的中心为0.001m3字轮的中心。如图1所示，0.001m3指针具有两翼部，呈T型，两个磁体固定在指针的两翼部，且相对于指针中心对称。
两磁阻传感器固定设置在0.001m3字轮外部，围绕0.001m3字轮，之间夹角α小于60度，具体位置见图中C和D。
所述磁阻传感器为双极锁存型开关磁阻传感器；两磁阻传感器输出开关量信号，磁阻传感器输出与处理器即可。
其工作原理如下：
字轮转动过程中，当S极(南极)朝上的磁体靠近磁阻传感器，磁阻输出低电平并锁存保持，直到N极(北极)朝上的磁体靠近磁阻传感器，磁阻输出高电平并锁存保持。因此，两磁阻传感器的采样状态包括四种：SA(10)，SB(11)，SC(01)，SD(00)。而且，字轮旋转过程中，这四种采样状态(SB--SC--SD--SA--SB)循环一次，则表示0.001m3指针正向旋转了一周，则程序判断为1个正向脉冲，正向流量加10L，(SB--SA--SD--SC--SB)循环一次，则表示0.001m3指针反向旋转了一周，程序判断为1个反向脉冲，反向流量加10L。这样，通过记录磁阻传感器的采样状态，即可对流量不断累加，从而实现水表的计量功能。
采样过程中定义一个全局变量Sam_Count，初始值为0x0A；定义全局变量Sam_Last_State记录最后一次的有效稳定采样状态，初始值为SB。
采样状态为SB时，如果上一次有效采样状态为SA，Sam_Count变量+1，如果Sam_Count>＝0X0E(说明指针正向旋转一周),则Sam_Count＝0X0A(初值)，正向流量+10L，同时修改最后一次的有效采样状态为SB；如果上一次有效采样状态为SC，Sam_Count变量-1，如果Sam_Count<＝0X06(说明指针反向旋转一周),则Sam_Count＝0X0A，反向流量+10L，同时修改最后一次的有效采样状态为SB。
采样状态为SC时，如果上一次有效采样状态为SB，Sam_Count变量+1，同时修改最后一次的有效采样状态为SC；如果上一次有效采样状态为SD，Sam_Count变量-1，同时修改最后一次的有效采样状态为SC。
采样状态为SD时，如果上一次有效采样状态为SC，Sam_Count变量+1，同时修改最后一次的有效采样状态为SD；如果上一次有效采样状态为SA，Sam_Count变量-1，同时修改最后一次的有效采样状态为SD。
采样状态为SA时，如果上一次有效采样状态为SD，Sam_Count变量+1，同时修改最后一次的有效采样状态为SA；如果上一次有效采样状态为SB，Sam_Count变量-1，同时修改最后一次的有效采样状态为SA。
作为其他实施方式，若以0.01为最小刻度，则可以将磁体安装到0.01指针上，磁阻传感器安装到0.01字轮外部。
指针上的两个磁体产生的磁场应当相反，因此，作为其他实施方式，两磁体的NS极也可以沿字轮径向设置，所产生磁场方向相反即可。
两个磁体的夹角，以及两个磁阻传感器的夹角(或者说距离)可以根据实际字轮大小、磁体磁性强弱进行设计，角度不能过小也不能过大(避免出现四个采样状态占比差别较大导致丢状态则不能识别正负流量)，需要保证指针旋转过程中，能够产生上述四种采样状态。

Claims (5)

1.一种基于磁阻传感器的物联网水表，包括表盘，表面上设有至少一个旋转的字轮，还包括处理器和物联网模块；其特征在于，
一个字轮的指针具有两个翼部，两翼部上分别固定一个磁体，两个磁体沿指针转轴方向的磁性相反；
围绕所述字轮设有两个磁阻传感器，使得指针在旋转一周过程中，两个磁阻传感器产生四种采样状态；所述磁阻传感器为双极锁存型开关磁阻传感器；
两个磁阻传感器输出连接所述处理器。
2.根据权利要求1所述的物联网水表，其特征在于，所述两个磁体相对于所述指针中心对称设置，两个磁体呈180°。
3.根据权利要求2所述的物联网水表，其特征在于，所述两个磁体的磁场沿指针轴向设置。
4.根据权利要求1所述的物联网水表，其特征在于，所述两个磁阻传感器之间夹角小于60°
根据权利要求1所述的物联网水表，其特征在于，所述四种采样状态为：10，11，01，00，当该四种采样状态正向循环一次，记为单位流量加1，当该四种采样状态反向循环一次，记为单位流量减1。
5.根据权利要求1-4任一项所述的物联网水表，其特征在于，所述物联网水表还包括液晶显示器和按键。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114877956A (zh) * 2022-05-31 2022-08-09 浙江威星智能仪表股份有限公司 一种机电分离的智能水表

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