CN205785367U - 电磁水表 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种电磁水表，包含：一供电电池、一电磁传感器，一MCU，连接于MCU并由MCU控制产生交变励磁信号的一励磁电路、一流速测量电路、一存储模块、一键盘、以及一显示模块，电磁传感器包含电磁线圈和一对电极，其特征在于，电磁水表还包含和MCU相连来收发数据的一短程通信模块和一远程通信模块。采用本实用新型的电磁水表它无需布线，无需人工到现场即可对电磁水表的测量数据进行查阅，还能把数据上传到远程数据中心做为结算依据，并且在安装调试时也不需要开盖。
Description
技术领域
本实用新型涉及流量测量领域，特别涉及电磁水表。
背景技术
电磁水表为供水用水企业实际要求而专门设计的计量仪表,其可以优化供水用水和确保准确的水贸易计量结算。
现有的电磁水表安装在水路中，一般集中设置在水表井中，由人工定期抄表，或者在水路沿线布线，进行远程控制、以及读数抄表等操作。这就导致了要么耗费大量人工定期沿线抄表，要么耗费大量人力物力沿水路布线，提高了安装成本，增加了故障风险。电磁水表在安装及维护时，经常需要调试。现有的电磁水表调试通常要打开水表井盖及打开电磁水表盖一边看水表的显示屏一边调试，很不方便，尤其有的电磁水表的安装位置可能不便于接近，或者有防水要求不便于开盖。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种电磁水表，它无需布线，无需人工到现场对电磁水表测量的数据进行查阅，还能把数据上传到远程数据中心做为结算依据，并且在安装调试时，也不需要开盖。
为实现上述目的，本实用新型的电磁水表包含：一供电电池、一电磁传感器，一MCU，连接于MCU并由MCU控制产生交变励磁信号的一励磁电路、一流速测量电路、一存储模块、一键盘、以及一显示模块，电磁传感器包含电磁线圈和一对电极，其特征在于，电磁水表还包含和MCU相连来收发数据的一短程通信模块和一远程通信模块。
进一步地，短程通信模块为一蓝牙模块
进一步地，远程通信模块为GPRS模块和CDMA模块的二者之一。
进一步地，MCU为32位Cortex-M0+内核微控制器。
进一步地，MCU与一外部晶振相连。
进一步地，励磁电路包含四个开关元件组成的开关桥路、与开关桥路相连的一恒流源电路。
进一步地，恒流源电路包含一场效应管,一接地的采样电阻,以及一运算放大器。
本实用新型的另一个目的是提供一种电磁水表，即可进行流量测量，也可进行压力测量。
进一步地，电磁水表还包含一测量管道压力的压力测量电路，压力测量电路与MCU相连。
本发明还有一个目的是提供一种电磁水表，可以外接电源。
进一步地，电磁水表还包含一外接电源接口。
进一步地，电磁水表还包含一空管检测电路。
通过采用短程通信模块和远程通信模块，本实用新型的电磁水表安装时不需要未将来的远程数据传输而布线，在安装和维护调试时，也可以实现不开盖调试，方便用户操作，扩大了电磁水表的使用场合。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步描写和阐述。
图1是本实用新型首选实施方式的电磁水表的硬件结构框图。
图2是该首选实施方式的电磁水表与数据中心连接的连接方案示意图。
图3是该首选实施方式的电磁水表的电源切换示意图。
图4是该首选实施方式的电磁水表的励磁电路图。
图5是该首选实施方式的电磁水表的信号采集处理电路示意框图。
具体实施方式
如图1所示的是本实用新型的首选实施方式的电磁水表1的硬件结构框图。电磁水表1包含MCU(MCU：Microcontroller Unit，微控制单元)11、励磁电路12、电磁传感器13、流速测量电路14、压力测量电路15、存储模块16、键盘17、显示模块18、空管检测电路19。MCU11与励磁电路12、压力测量电路15、流速测量电路14、空管检测电路19相连，处理这些电路传送到MCU 11中的信号，产生的测量数据存入与MCU11相连的存储模块16，并根据需要或指令在与MCU 11相连的显示模块18上显示。键盘17与MCU 11相连，安装调试或维护人员可以通过键盘17向MCU 11输入选择或指令，设置电磁水表1的运行参数，查看瞬时流量、累计流量等信息。其中电磁水表的各项配置参数和累计流量值都存储在存储模块16中。MCU 11还连接有485接口20。
电磁传感器13上装有励磁线圈和一对测量电极。MCU 11产生四路信号控制砺磁电路12给砺磁线圈加一定的交变电流。励磁线圈通过流经励磁线圈的交变电流在安装电磁水表的管道周围产生相应的磁场。导电流体，例如水，在管道中流动切割磁感线,因此测量电极上产生感应电动势,并将该感应电动势接入至放大电路,以供MCU 11进行相应处理,得到流速信号，由于导电流体通过的管道内径已知，从而可以计算水流量。
MCU 11上还连接有一短程通信模块21，以及一远程通信模块22。
通过短信通信模块21，可以与短程通信范围内的智能设备(例如平板电脑、智能手机等)进行通信，实现在这些智能设备上操作就能对电磁水表1进行读数查看和参数调试。优选地，短程通信模块21为蓝牙模块，在电磁水表1和智能设备之间采取一对一握手的通信应答方式建立数据通信，并采用CRC16通信包校验方法，提高通信数据的可靠性。
通过远程通信模块22，可以通过外接天线公网数据中心发生数据交互，实现电磁水表读数的远程采集或参数的远程调整。优选地，远程通信模块22为GPRS模块或CDMA模块，MCU 11还包含一UART接口，通过UART接口访问GPRS模块或CDMA模块。如图2所示的是电磁水表与数据中心的连接方案的示意图。
优选地，MCU 11采用低功耗、高性能的32位Cortex-M0+内核微控制器，带有乘法指令，可以以低功耗模式运行，具有优化的动态和停止电流并提供出色的处理性能，而且还提供多种片上闪存密度以及丰富的模拟模块、连接功能和HMI(HMI：Human MachineInterface，人接接口)外设。
优选地，MCU使用外部晶振23，以便于MCU 11进入睡眠模式时，时钟能够保持运行。
电磁水表1还包含一电池30，给上述各种电路或电子模块供电。电磁水表1还提供一外接电源接口，以便于连接外接电源，例如外挂电池，太阳能发电组，风能发电组等，以增加电磁水表的续航时间。在外接电源通过外接电源接口连接到电磁水表1上时，MCU 11控制自动切换电源，优先使用外部电源，以解决电池30的电量。如图3所示。当电池30和外接电源都接通时，MCU 11判断两种电源同时接通，输入一个切换控制信号到切换电路，切换到外接电源供电，再通过电源变换电路给负载，以及上述各种电路或电子模块供电。
如图4所示，电磁水表1的励磁电路12由四个开关S1、S2、S3、S4，MOSFET管D1,运算放大器OP1，采样电阻Rs，线圈L1组成。四个开关S1、S2、S3、S4相连组成一开关桥路，通过四个开关不同的两两接通组合，控制流过线圈L1的电流Is方向。场效应管D1,接地连接的采样电阻Rs,运算放大器OP1组成了恒电源电路，砺磁电流Is的大小由基准电压Er和采样电阻Rs决定，Is＝Er/Rs,其中需要注意的是Er不能大于VCC。
当开关S1、S4接通，S2、S3断开时，电流经VCC，开关S1，线圈L1，开关S4到D1，Rs；反过来，当S2，S3开通，S1，S4断开时，电流经VCC，S2，L1，S3到D1，Rs；实现了电流方向的切换；励磁频率由单片机进行控制,所以具有很好的可调性,根据所测导电流体的不同,可以选择不同的励磁频率。MCU产生四路信号控制四个开关S1、S2、S3、S4，使L1上产生方波电流，进一步产生交变磁场。在其他实施方式中，四个开关S1、S2、S3、S4，可以是MOSFET管也可以是其它开关元件。
信号采集处理电路是电磁传感器13与MCU 11相联系的枢纽,它的作用是将电磁传感器13产生的感应电动势经过滤波、差分放大处理,然后送到A/D转换器进行转换,转换后的数字信号送到单片机内进行进一步的处理。信号采集处理电路原理框图如图5所示。
上述具体实施方式仅仅对本实用新型的优选实施方式进行描述，而并非对本实用新型的保护范围进行限定。在不脱离本实用新型设计构思和精神范畴的前提下，本领域的普通技术人员根据本实用新型所提供的文字描述、附图对本实用新型的技术方案所作出的各种变形、替代和改进，均应属于本实用新型的保护范畴。本实用新型的保护范围由权利要求确定。
Claims (10)
1.一种电磁水表，包含一供电电池、一电磁传感器，一MCU，连接于所述MCU并由所述MCU控制产生交变励磁信号的一励磁电路、一流速测量电路、一存储模块、一键盘、以及一显示模块，所述电磁传感器包含电磁线圈和一对电极，其特征在于，所述电磁水表还包含和所述MCU相连来收发数据的一短程通信模块和一远程通信模块。
2.如权利要求1所述的电磁水表，其特征在于，所述短程通信模块为一蓝牙模块。
3.如权利要求1所述的电磁水表，其特征在于，所述远程通信模块为GPRS模块和CDMA模块的二者之一。
4.如权利要求1所述的电磁水表，其特征在于，所述MCU为32位Cortex-M0+内核微控制器。
5.如权利要求1所述的电磁水表，其特征在于，所述MCU与一外部晶振相连。
6.如权利要求1所述的电磁水表，其特征在于，所述励磁电路包含四个开关元件组成的开关桥路、与所述开关桥路相连的一恒流源电路。
7.如权利要求6所述的电磁水表，其特征在于，所述恒流源电路包含一场效应管,一接地的采样电阻,以及一运算放大器。
8.如权利要求1所述的电磁水表，其特征在于，所述电磁水表还包含一测量管道压力的压力测量电路，所述压力测量电路与所述MCU相连。
9.如权利要求1所述的电磁水表，其特征在于，所述电磁水表还包含一外接电源接口。
10.如权利要求1所述的电磁水表，其特征在于，所述电磁水表还包含一空管检测电路。
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