CN210036854U - 一种基于光影传感的智能水表计数装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光影传感的智能水表计数装置，包括传感轮和数据采集端，传感轮按水表设计精度安装在水表基表的对应字轮上，数据采集端安装于水表基表上，位于传感轮的正上方。具有以下优点：采用了光敏传感的方式，通过检测传感轮1返回的光敏信号来确定字轮转动圈数和转动角度，进而读取水表数据；在单位时间内，每个光敏元件只开启一次，每个光敏元件的耗电量极低，可以极大的降低设备功耗，增强电池的使用寿命，进而提高远传水表的使用寿命。

Description

一种基于光影传感的智能水表计数装置

技术领域

本实用新型是一种基于光影传感的智能水表计数装置，属于智能水表的计量采集领域。

背景技术

在智能水表的计量采集领域，由于水表所处的工作环境以及工作方式的特殊性，大多数在其他产品上可以精确计量的传感计数设备在水表上很难正常使用，目前正被普遍采用的一些方案也存在一些问题不能完全满足所有用户的需求。

水表出于防水的需要，电池和其他电子元器件均需要做防水处理，对于电池容量和电池使用频率提出了较高要求，多数的光电水表，需要不断的发射并接收光电信号进行分析，对于电池等硬件的要求较高，在成本和使用寿命上有一定的局限。而采取磁感应方式来进行计数的远传水表，对于磁攻击的防御性较差，如果有外来磁攻击，可能使该技术装置不计数或者少计数，在数据安全方面不尽如人意。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种基于光影传感的智能水表计数装置，采用了光敏传感的方式，通过检测传感轮返回的光敏信号来确定字轮转动圈数和转动角度，进而读取水表数据；在单位时间内，每个光敏元件只开启一次，每个光敏元件的耗电量极低，可以极大的降低设备功耗，增强电池的使用寿命，进而提高远传水表的使用寿命。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种基于光影传感的智能水表计数装置，包括传感轮和数据采集端，传感轮按水表设计精度安装在水表基表的对应字轮上，数据采集端安装于水表基表上，位于传感轮的正上方；

所述传感轮以圆形表面任意一条直径为界平均划分为白色反光区域和黑色吸光区域；

所述数据采集端包括光敏对管，光敏对管包括接收管和发光管。

进一步的，所述传感轮的白色反光区域涂刷有高反射性能的涂料，或是涂刷有高反光效果的涂料；传感轮的黑色吸光区域涂刷有超低反射率的暗黑涂料。

进一步的，所述光敏对管的数量为三组，光敏对管可采用可见光微功耗电子传感元件、红外线微功耗电子传感元件、激光微功耗电子传感元件中任意一种。

进一步的，三组所述光敏对管的分布范围为95°～105°。

进一步的，所述数据采集端的安装区域位于传感轮正上方并在不超出传感轮外径的情况下尽量靠近外沿，三组光敏对管在传感轮上的投影应处于半圆范围之内。

进一步的，所述数据采集端上三个光敏对管中的发光管定时依次向表面涂有不同反光性能涂料的传感轮发送光电信号，通过光敏对管中的接收管检测到返回信号的不同状态，可以判断此时传感轮所处的角度。

进一步的，所述智能水表计数装置还包括单片机，单片机连接有开关电路和AD采集电路，开关电路连接有数据采集端的发光管，AD采集电路连接有数据采集端的接收管，发光管发射光线到传感轮，传感轮反射光线到接收管。

进一步的，所述高反射性能的涂料或高反光效果的涂料采用玻璃微珠高反光涂料。

进一步的，所述超低反射率的暗黑涂料采用Vantablack低反射率暗黑涂料。

进一步的，所述传感轮的整体上涂覆有纳米防污涂层，可以预防水锈与杂质的沉积。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

1、采用分体式结构，方便安装和维护；

2、在信号采集方面，不采取常用的磁感应方式，采用了光敏传感的方式，信号转换直接通过接收端接收光敏信号，避免了外界磁场干扰；

3、在信号检测方面，采取循环检测的机制，在单位时间内每个光敏元件只开启一次，每个光敏元件的耗电量极低，可以极大的降低设备功耗。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1 为本实用新型实施例中传感轮及传感轮在水表基表安装示例图；

图2 为本实用新型实施例中光敏元件和传感轮俯视时相对位置示意图；

图3 为本实用新型实施例中计数装置剖面图；

图4为本实用新型实施例中单片机控制结构框图；

图5-7为本实用新型实施例中传感轮转动的状态示意图。

具体实施方式

实施例1，如图1至图4所示，一种基于光影传感的智能水表计数装置，包括传感轮1和数据采集端2，传感轮1按水表设计精度安装在水表基表的对应字轮上，数据采集端2安装于水表基表上，位于传感轮1的正上方。

所述传感轮1以圆形表面任意一条直径为界在传感轮1的表面平均分配涂刷两种颜色，一是涂刷有高反光颜色的白色反光区域11，另一是涂刷有低反光颜色的黑色吸光区域12。

所述传感轮1的白色反光区域11涂刷有高反射性能的涂料，或是涂刷有高反光效果的涂料，以此保证与传感元件的配合效果。

所述传感轮1的黑色吸光区域12涂刷有超低反射率的暗黑涂料，以此保证在传感头照射时能吸收工作光线，同时也避免环境光产生的干扰。

所述高反射性能的涂料或高反光效果的涂料采用玻璃微珠高反光涂料。

所述超低反射率的暗黑涂料采用Vantablack低反射率暗黑涂料。

所述传感轮1的整体上涂覆有纳米防污涂层，可以预防水锈与杂质的沉积，进一步保证产品可靠性。

所述数据采集端2包括三组光敏对管21，光敏对管21包括接收管和发光管，光敏对管21可以是可见光、红外线或激光等微功耗的电子传感元件，三组光敏对管的分布范围为95°～105°，优选的为100°，三组光敏对管分别标示为光敏对管A、光敏对管B、光敏对管C，数据采集端2的安装区域位于传感轮1正上方并在不超出传感轮1外径的情况下尽量靠近外沿，三组光敏对管在传感轮1上的投影应处于半圆范围之内。

所述数据采集端2上三个光敏发光管定时依次向表面涂有不同反光性能涂料的传感轮1发送光电信号，通过光敏对管的接收管检测到返回信号的不同状态，可以判断此时传感轮1所处的角度。

所述智能水表计数装置还包括单片机，单片机连接有开关电路和AD采集电路，开关电路连接有数据采集端2的发光管，AD采集电路连接有数据采集端2的接收管，发光管发射光线到传感轮1，传感轮1反射光线到接收管。

所述数据采集端2的三组光敏对管在水表转轮上投影点为投影点A、投影点B、投影点C，初始状态时，投影点A、投影点B、投影点C与传感轮1的高反射区和低反射区的相对位置是最短的直线距离，三个投影点与圆心形成的最小夹角为α，夹角α为为常量固定值，参与计算的是传感轮1转动该夹角角度所需的时间，以水表在最高转速的情况下，传感轮1转动角度α所需时间的一半作为光敏对管的开关时间间隔t，并在单片机上进行设定，按照设定的时间间隔，单片机定时通过开关电路来控制依次打开光敏对管A、光敏对管B、光敏对管C三个光敏对管，并且在每打开一个发光管后AD采集电路检测该发光管对应的接收管的返回数值，当返回值大于门限值时，说明进入了传感轮1的高反射区，返回值简化表示为1，当返回值小于门限值时，说明处在传感轮1的低反射区，返回值简化表示为0。

如图5所示，传感轮1由位置1到位置2，位置1为传感轮1初始位置，经历两个时间间隔2t，可检测三组返回值，光敏对管A、光敏对管B、光敏对管C首次和末次信号接收值为0、0、0和1、0、0，即光敏对管A区域对应点由低反射区转动到高反射区，传感轮1正向转动，检测完3组对管后就可以根据3个返回值的大小确定传感轮1所处的位置，循环不停地检测就可以得到传感轮1转动的圈数。

如图5-图7所示，传感轮1顺时针转动时会开关电路依次激活光敏对管A，光敏对管B，光敏对管C,光敏对管A.......如此循环，传感轮1逆时针转动时激活顺序为光敏对管C，光敏对管B，光敏对管A，光敏对管C......如此循环，程序通过分析判断这3组光敏对管的激活顺序来确定是传感轮1正转还是反转，当管道内水流正向流动时，三组光敏对管接收到的信号最大返回值的顺序为A-B-C-A，当管道内水流倒流时，三组光敏对管接收到信号的最大返回值的顺序为C-B-A-C，因此，多次监测后，将光敏对管所接收到的返回值进行分析，可以判断出传感轮1的转动方向。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (10)

1.一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：包括传感轮（1）和数据采集端（2），传感轮（1）按水表设计精度安装在水表基表的对应字轮上，数据采集端（2）安装于水表基表上，位于传感轮（1）的正上方；

所述传感轮（1）以圆形表面任意一条直径为界平均划分为白色反光区域（11）和黑色吸光区域（12）；

所述数据采集端（2）包括光敏对管（21），光敏对管（21）包括接收管和发光管。

2.如权利要求1所述的一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：所述白色反光区域（11）涂刷有高反射性能的涂料，或是涂刷有高反光效果的涂料；所述黑色吸光区域（12）涂刷有超低反射率的暗黑涂料。

3.如权利要求1所述的一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：所述光敏对管（21）的数量为三组，光敏对管（21）可采用可见光微功耗电子传感元件、红外线微功耗电子传感元件、激光微功耗电子传感元件中任意一种。

4.如权利要求1所述的一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：三组所述光敏对管（21）的分布范围为95°～105°。

5.如权利要求1所述的一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：所述数据采集端（2）的安装区域位于传感轮（1）正上方并在不超出传感轮（1）外径的情况下尽量靠近外沿，三组光敏对管（21）在传感轮（1）上的投影应处于半圆范围之内。

6.如权利要求1所述的一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：所述数据采集端（2）上三个光敏对管中的发光管定时依次向表面涂有不同反光性能涂料的传感轮（1）发送光电信号，通过光敏对管中的接收管检测到返回信号的不同状态，可以判断此时传感轮（1）所处的角度。

7.如权利要求1所述的一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：所述智能水表计数装置还包括单片机，单片机连接有开关电路和AD采集电路，开关电路连接有数据采集端（2）的发光管，AD采集电路连接有数据采集端（2）的接收管，发光管发射光线到传感轮（1），传感轮（1）反射光线到接收管。

8.如权利要求2所述的一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：所述高反射性能的涂料或高反光效果的涂料采用玻璃微珠高反光涂料。

9.如权利要求2所述的一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：所述超低反射率的暗黑涂料采用Vantablack低反射率暗黑涂料。

10.如权利要求1所述的一种基于光影传感的智能水表计数装置，其特征在于：所述传感轮（1）的整体上涂覆有纳米防污涂层，可以预防水锈与杂质的沉积。

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