CN206618452U - 一种智能控制超声波水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种智能控制超声波水表，包括水表外壳以及置于水表外壳内的控制电路板、流量采集器、控制阀门、电机和管道，控制阀门和流量采集器集成在管道内，控制电路板包括MCU控制单元和分别与MCU控制单元连接的时间数字转换芯片、电机驱动电路，时间数字转换芯片与流量采集器电连接，时间数字转换芯片用于实现超声波时间差信号采集和流量计算；电机驱动电路与电机电连接，电机连接控制阀门，电机用于驱动控制阀门进行流量调节，MCU控制单元采用MSP430系列低功耗芯片。其具有计量准确、管理方便、运行稳定、抗污防腐能力强、使用寿命长、安全可靠、经济实用等优点。

Description

一种智能控制超声波水表

技术领域

本实用新型涉及水表技术领域，尤其涉及一种智能控制超声波水表。

背景技术

目前民用水表市场，主要是普通机械式水表、电子远传水表、阀控水表为主，基本都是基于机械式方式实现水量测量的，其准确度、压力损失、防护性、数据通讯等方面都有不理想之处。

1、由于机械式水表存在机械运动特性，所以长时间使用会产生磨损，因此其准确度低、始动流量高、量程比小、压损大；

2、市场上的大部分阀控水表其防护性都不理想，电机不防水、外壳不防水，所以整体防护性不强，容易漏水、生锈，进而无法使用；

3、很多机械式水表没有电子部分，无法实现数据的远程集抄，所以不同通讯接口、多通讯协议、多任务接口更无法实现。

4、由于阀控超声波水表电池消耗比较大，而以往的仪表都不能外部更换电池。

实用新型内容

基于此，本实用新型的目的在于提供一种智能控制超声波水表，其具有计量准确、管理方便、运行稳定、抗污防腐能力强、使用寿命长、安全可靠、经济实用的优点。为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种智能控制超声波水表，包括水表外壳以及置于水表外壳内的控制电路板、流量采集器、控制阀门、电机和管道，所述控制阀门和所述流量采集器集成在所述管道内，所述控制电路板包括MCU控制单元和分别与所述MCU控制单元连接的时间数字转换芯片、电机驱动电路，所述时间数字转换芯片与所述流量采集器电连接，所述时间数字转换芯片用于实现超声波时间差信号采集和流量计算；所述电机驱动电路与所述电机电连接，所述电机连接所述控制阀门，所述电机用于驱动所述控制阀门进行流调节量，所述MCU控制单元采用MSP430系列低功耗芯片。

作为一种优选方案，所述控制电路板还包括远传通讯模块，所述远传通讯模块连接所述MCU控制单元。

作为一种优选方案，所述远传通讯模块包括无线远传通讯模块和/或有线远传通讯模块。

作为一种优选方案，所述电机采用防水电机。

作为一种优选方案，所述流量采集器为位于管道左右两边的两个换能器，所述两个换能器的中心间距为70mm，所述换能器的直径为10mm。

作为一种优选方案，所述水表外壳壁厚3mm。

作为一种优选方案，所述水表外壳包括上壳、下壳和底座，所述控制电路板固定在所述上壳，所述电机固定在所述下壳，所述管道固定在所述下壳和所述底座之间。

作为一种优选方案，所述上壳和所述下壳的连接处设置有密封平垫圈，所述下壳的固定管道处设置有灌胶密封槽。

作为一种优选方案，所述控制电路板整体灌胶密封于所述上壳内。

作为一种优选方案，所述上壳内还设置有电池仓，所述电池仓中安装有电池，所述电池采用防水电池，所述上壳上还设置有用于盖合所述电池仓的电池盖，所述电池盖扣合在所述上壳上。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型的智能控制超声波水表，所述控制阀门和所述流量采集器集成在所述管道上，其阀门驱动、控制、计算部分与计量部分统一集成在控制电路板上，克服了超声波水表只测量无管理的缺点；产品具有外型美观、计量准确、管理方便、运行稳定、抗污防腐能力强、使用寿命长、安全可靠、经济实用等特点，可广泛应用于自来水公司供水计量、控制、收费上，节省运营成本。

附图说明

图1为本实用新型一施例的智能控制超声波水表分解示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本实用新型的智能控制超声波水表进行进一步详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，以下各实施例及实施例中的特征可以相互组合。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1，本实用新型一实施例的智能控制超声波水表，包括水表外壳以及置于水表外壳内的控制电路板22、流量采集器、控制阀门、电机13和管道4，控制阀门和流量采集器集成在管道4内。

控制电路板22包括MCU控制单元和分别与MCU控制单元连接的时间数字转换芯片、电机驱动电路，时间数字转换芯片与流量采集器电连接，时间数字转换芯片用于实现超声波时间差信号采集和流量计算；电机驱动电路与电机电连接，电机连接控制阀门，电机用于驱动控制阀门进行流调节量，MCU控制单元采用MSP430系列低功耗芯片。

本实施例中，流量采集器为位于管道4左右两边的两个换能器7，两个换能器7的中心间距为70mm，换能器7的直径为10mm。电机13采用防水电机。水表外壳壁厚3mm。

作为一种可优选方式，水表外壳包括上壳21、下壳9和底座3。控制电路板22固定在上壳21，电机13固定在下壳9，管道4固定在下壳9和底座3之间。较佳地，上壳21和下壳9连接处有密封平垫圈10，下壳9的固定管道处设有灌胶密封槽。在其它实施例中，控制电路板22可整体灌胶密封于上壳21内。

上壳21内还设置有电池仓，电池仓中安装有电池，电池采用防水电池，上壳上还设置有用于盖合电池仓的电池盖16，电池盖16扣合在上壳21上。优选地，在电池盖16与上壳21之间设置防水垫圈。

本实施例中，控制电路板还包括远传通讯模块，远传通讯模块连接MCU控制单元。远传通讯模块包括无线远传通讯模块和/或有线远传通讯模块。

以上实施例的智能控制超声波水表装配过程如下：

步骤1：将第一O型密封圈5装配到换能器7上，第二O型密封圈6装配到NTC温度传感器27上，再将换能器7和NTC温度传感器27放置到管道4上对应的插孔中，然后放置压板26，用M4*6平头螺丝25和压板26将换能器7和NTC温度传感器27固定管道4上；

步骤2：将第三O型密封圈8安装到管道4的阀门底座上，然后将下壳9安装到管道4上并用M4*8圆头螺丝11和M3*6圆头螺丝24固定；

步骤3：将阀杆转接头12安装到管道4的阀杆上，然后将电机13的轴对应阀杆转接头12和下壳9上的固定孔位，并用M3*12圆头螺丝14固定电机13；

步骤4：将换能器7和NTC温度传感器27的信号线焊接到电路板22上，电池二23接入电路板，将电路板22和电池二23安装在上壳21上，电池二23采用型号为ER26500的锂电池；

步骤5：将平垫密封圈10安装到下壳9的密封槽上，然后将上壳21通过M2.5*6圆头螺丝2与下壳9固定，电池一15放入上壳21的电池仓中并与电路板22的电池延长线连接，安装电池盖16，电池一15采用型号为ER14505的锂电池；

步骤6：将软胶塞子20安装到上壳21的螺丝孔上，再将面贴一17、面贴二19及翻盖18安装到上壳21相应位置上；

步骤7：整表测试完成后无问题，最后将底座3用M2.5*6圆头螺丝2与下壳9固定，并将软胶塞子1安装到底座3螺丝孔中。

以上各实施例的智能控制超声波水表，将超声波测量与阀门控制集成到管道4上，同时通过小尺寸的换能器7来实现超声波计量，DN15-DN20的管道4上的超声波测量段的中心间距统一定为70mm，实现了多种口径水表可使用同一外壳，降低了费用和成本。

控制电路板22内的嵌入式可程序预设三种口径的程序；阀控部分采用防水电机，其阀门驱动、控制、计算部分与计量部分统一集成在控制电路板22上，阀控部分与流量计量部分进行数据交互，根据预设条件及功能需要控制阀门开关；通过以上设计将超声波计量与阀控完美结合，外壳、管道、电路板、程序统一化、集成化，智能型超声波水表计量与阀门控制装置，克服了超声波水表只测量无管理的缺点，还可实现远程开关阀、预付费的功能。

由于水表的使用环境不确定度比较大，所以以往很多常规电子式水表在使用一段时间后就因潮湿、进水造成水表电池没电、不显示、电机生锈无法工作等现象和故障。

以上实施例的智能控制超声波水表从各方面考虑其密封性、防护性。1、电池二23和电池一15采用防水电池；2、电机13采用防水电机；3、上壳21和下壳9连接处有平垫密封，下壳9与管道4固定处预留灌胶密封槽，同时塑料外壳壁厚增加到3mm，提升密封面和密封强度；4、控制电路板22安装到上壳21后，可整体灌胶密封，使电子部分与水、汽、尘完全隔离。通过以上几种手段，即使仪表内进入水、汽，也能够保证水表正常运行。防水电机、防水电池的使用，提升产品的可靠性、防护性、耐久性。

以上实施例的智能控制超声波水表还可进行模块化的通讯设计，控制电路板22上的通讯接口预留了红外、MBUS、RS485、脉冲、TTL、无线470MHz、无线GPRS、wifi、4-20mA、射频卡通讯，内部可嵌入多种通讯协议，通过这些接口可以实现有线、无线数据通讯、数据分析、数据收费，也可远程控制阀门的开关，提高供水公司的服务效率、节省运营成本。实现了多功能、多任务接口，多种通讯模式，可模块化定制，满足不同客户的需求。

超声波水表采用超声波换能器在中传导的原理，分别在进水和出处安装一只超声波换能器，通过交替激励换能器采集超声波时间值；MCU采用MSP430系列低功耗片，超声波时间采集芯片为专用时间数字转换芯片，实现超声波时间差信号采集和流量计算；水表内部无机械运动部件，具有较高的使用年限。

以上各实施例的智能控制超声波水表，采用超声波时差法采集超声波在介质中传播速度的原理来计算流量，实现了低功耗、始动流量低、量程比宽、压损低等技术突破；同时，由于是基于全电子式的方式，其可方便的实现远程数据采集、能够嵌入多种通讯协议、模块化通讯接口；合理的外壳设计解决了阀门电池可更换，提高了密封性和美观性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种智能控制超声波水表，其特征在于，包括水表外壳以及置于水表外壳内的控制电路板、流量采集器、控制阀门、电机和管道，所述控制阀门和所述流量采集器集成在所述管道内，所述控制电路板包括MCU控制单元和分别与所述MCU控制单元连接的时间数字转换芯片、电机驱动电路，所述时间数字转换芯片与所述流量采集器电连接，所述时间数字转换芯片用于实现超声波时间差信号采集和流量计算；所述电机驱动电路与所述电机电连接，所述电机连接所述控制阀门，所述电机用于驱动所述控制阀门进行流量调节，所述MCU控制单元采用MSP430系列低功耗芯片。

2.根据权利要求1所述的智能控制超声波水表，其特征在于，所述控制电路板还包括远传通讯模块，所述远传通讯模块连接所述MCU控制单元。

3.根据权利要求2所述的智能控制超声波水表，其特征在于，所述远传通讯模块包括无线远传通讯模块和/或有线远传通讯模块。

4.根据权利要求1所述的智能控制超声波水表，其特征在于，所述电机采用防水电机。

5.根据权利要求1所述的智能控制超声波水表，其特征在于，所述流量采集器为位于管道左右两边的两个换能器，所述两个换能器的中心间距为70mm，所述换能器的直径为10mm。

6.根据权利要求1-5任一项所述的智能控制超声波水表，其特征在于，所述水表外壳壁厚为3mm。

7.根据权利要求1-5任一项所述的智能控制超声波水表，其特征在于，所述水表外壳包括上壳、下壳和底座，所述控制电路板固定在所述上壳，所述电机固定在所述下壳，所述管道固定在所述下壳和所述底座之间。

8.根据权利要求7所述的智能控制超声波水表，其特征在于，所述上壳和所述下壳的连接处设置有密封平圈垫，所述下壳的固定管道处设置有灌胶密封槽。

9.根据权利要求7所述的智能控制超声波水表，其特征在于，所述控制电路板整体灌胶密封于所述上壳内。

10.根据权利要求7所述的智能控制超声波水表，其特征在于，所述上壳 内还设置有电池仓，所述电池仓中安装有电池，所述电池采用防水电池，所述上壳上还设置有用于盖合所述电池仓的电池盖，所述电池盖扣合在所述上壳上。