CN205138558U - 适用于智能水表的霍尔开关机电转换传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种适用于智能水表的霍尔开关机电转换传感器，其技术特点是：包括主控模块和霍尔传感器电路，所述霍尔传感器电路包括两个霍尔开关，两个霍尔开关的输入端分别连接到主控模块的两个I/O端口上，两个霍尔开关的输出端分别通过电阻连接到主控模块的一个I/O端口上，两个霍尔开关的接地端口与地相连接；霍尔传感器电路固定安装在水表的磁铁上方，主控模块通过I/O端口检测霍尔传感器电路的电平信号。本实用新型采用低功耗霍尔开关实现水表机械读数的机电转换功能，最大程度上实现了平均功耗的最小，确保智能水表锂电池不小于6年的使用寿命，具有高可靠性和耐用性，有效地降低了成本。

Description

适用于智能水表的霍尔开关机电转换传感器

技术领域

本实用新型属于智能水表技术领域，尤其是一种适用于智能水表的霍尔开关机电转换传感器。

背景技术

目前，智能水表大多都是在机械水表的基础上加装机电转换传感器做为电子计量信号传输给控制电路，从而实现计量计费和阀门控制的功能。传感器做为机械水表和电子控制模块的关键节点，是计量和计费的数据基础，一旦传感器损坏，水表将不再进行机电转换，所配备的控制模块采样不到水表的信号导致整个控制无法实现，智能表变成了普通机械水表，失去了作为智能计量收费的基本功能。

现有智能水表内的机电转换传感器通常采用高灵敏度的干簧管传感器做为机电转换的元件。干簧管传感器基于真空玻璃管密封的合金金属触点，该触点在磁力线作用下实现触点的闭合和断开，从而实现电路的通断，利用该原理采样水表机械转轮的转数来实现机电转换。但是这种元件具有两大缺点：一是真空玻璃壁及其薄易碎易裂、二是有机械疲劳和机械寿命的限制，第一个缺点导致传感器在生产加工过程中对生产工艺要求特别高，一旦受到撞击和挤压很容易产生破碎导致传感器直接报废，特别玻璃微裂造成的损害更大，微裂是肉眼看不到的裂痕，生产检测时候同样产生有效信号，该传感器作为合格品出厂，但是由于微裂使玻璃管内已经不是真空，在经过一段时间的使用之后由于金属触点的氧化导致采样失效。还有就是在成品的运输和安装过程中都要求避免强烈振动和跌落，在目前的市场上的智能水表故障70％都是因为传感器的损坏。而传感器是安装于水表内的部件，一旦损坏必须更换水表，该智能表的维修和使用都带来极大的不便。第二个缺点限制了传感器的使用寿命由于金属疲劳和触点寿命使智能水表在用到几年之后很多都失效。机电转换的可靠性和耐用性问题一直是智能水表厂家最为头痛的问题。此外，由于干簧管做为机电转换传感器要求有高的磁灵敏度和长时间的机械寿命，必须采用高质量的元件，目前国内的干簧管的生产由于技术和基础设备的原因达不到做为传感器的应用要求，至今都是采用进口产品(OKI为主)，这样无形中提高了产品成本，目前市场上单只这样的传感器售价约2元人民币，每套传感器使用2个干簧管成本4元，其成本较高。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、性能稳定、使用寿命长且成本低廉的适用于智能水表的霍尔开关机电转换传感器。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种适用于智能水表的霍尔开关机电转换传感器，包括主控模块和霍尔传感器电路，所述霍尔传感器电路包括两个霍尔开关，两个霍尔开关的输入端分别连接到主控模块的两个I/O端口上，两个霍尔开关的输出端分别通过电阻连接到主控模块的一个I/O端口上，两个霍尔开关的接地端口与地相连接；霍尔传感器电路固定安装在水表的磁铁上方，主控模块通过I/O端口检测霍尔传感器电路的电平信号。

进一步，所述主控模块采用PIC16F1947单片机，所述霍尔开关采用YS13S霍尔元件。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本实用新型采用低功耗霍尔开关实现水表机械读数的机电转换功能，由于霍尔开关是一种COMS无极性高灵敏度的低功耗元件，在低磁场环境下仍然能感应并且输出电子信号的元件，特别是在水表这种长期使用的计量仪表方便的使用，由于水表的使用年限很长(更换周期国家标准6年)作为传感器的磁铁会在使用中逐渐退磁，对于低灵敏度的磁传感器会由于磁铁的消磁而逐渐失效或者转换不准确，而高灵敏度的霍尔开关能够在低磁条件下正常工作。

2、本实用新型具有机电转换应用的低功耗特点：由于智能水表是采用锂电池供电并且要求电池使用寿命是不低于6年，所以对传感器的功耗要求很苛刻，采用霍尔开关元件工作电流<5uA，并且采用定时循环方式查询传感器开关信号，巧妙地利用了霍尔开关的电平状态保持特性和机械水表的最大转动周期时间定时查询传感器开关信号，最大程度上实现了平均功耗的最小，确保智能水表锂电池不小于6年的使用寿命。

3、本实用新型具有高可靠性和耐用性：霍尔开关元件是电子器件有别于目前机械开关的干簧管元件，由于给该元件供电的电源是低压稳定的锂电池并且工作在极低电流条件下，不存在机械开关的使用次数的寿命问题和机械开关的金属疲劳问题，同时霍尔开关是塑封器件有别于干簧管元件的真空玻璃封装存在的易碎易裂的屋里损伤，所以具有非常高的可靠性和耐用性，特别适合水表、燃气表等常年长期工作的使用。

4、本实用新型相对于传统的干簧管传感器具有较低的成本，现有进口OKI干簧管的成本一套约4.0元(2只)，而霍尔开关每套不到1.0元(2只)，有效地降低了成本。

附图说明

图1是本实用新型的电路方框图；

图2是本实用新型的电路图；

图3是本实用新型的采样控制工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种适用于智能水表的霍尔开关机电转换传感器，如图1及图2所示，包括主控模块和霍尔传感器电路，所述的主控模块采用PIC16F1947单片机(U1),所述的霍尔传感器电路包括两个霍尔开关(U2、U3)，两个霍尔开关的输入端(Vin)分别连接到PIC16F1947单片机的两个I/O端口上，两个霍尔开关的输出端(Vout)分别通过电阻R1和电阻R2与PIC16F1947单片机的一个I/O端口相连接，两个霍尔开关的GND端口与地相连接。在本实施例中，霍尔开关采用YS13S霍尔元件作为机电转换传感器，所述的霍尔传感器电路采用一块独立的电路板并固定安装在水表的磁铁上方。PIC16F1947单片机通过I/O端口检测霍尔传感器电路的电平信号。

本实用新型的工作原理为：

1、机电转换原理：将YS13S霍尔开关安装于水表转动轮上方，水表转动轮上面的指针是一边带有磁性，一边为无磁，当带有磁性的指针一方转动到霍尔开关感应范围的时候，传感元件的输出由高电平转换为低电平，当单片机的I/O端口检测到这个低电平时候代表一个机械转换完成。

2、采样控制：如图3所示，单片机采用定时查询方式控制和检测采样，由于智能水表是电池供电的仪表，要求设备工作在低功耗的条件下，以满足使用寿命的要求，所以该机电转换传感器采用周期定时供电的工作方式，供电采用单片机的I/O端口作为工作电源供电，当采用周期时间到时候，控制供电的I/O端口设置为高电平，启动霍尔传感器工作，并检测是否有低电平信号，如果有低电平信号说明采样有效，单片机进行计量和存储，如果是高电平说明没有转换信号，单片机控制I/O端口为低电平，断开传感器的供电，使传感器功耗降到0功耗，根据机械水表转动轮的转动周期本设计采样周期为3秒。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型包括并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (2)

1.一种适用于智能水表的霍尔开关机电转换传感器，其特征在于：包括主控模块和霍尔传感器电路，所述霍尔传感器电路包括两个霍尔开关，两个霍尔开关的输入端分别连接到主控模块的两个I/O端口上，两个霍尔开关的输出端分别通过电阻连接到主控模块的一个I/O端口上，两个霍尔开关的接地端口与地相连接；霍尔传感器电路固定安装在水表的磁铁上方，主控模块通过I/O端口检测霍尔传感器电路的电平信号。

2.根据权利要求1所述适用于智能水表的霍尔开关机电转换传感器，其特征在于：所述主控模块采用PIC16F1947单片机，所述霍尔开关采用YS13S霍尔元件。