CN210833724U - 一种高精度计量水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种高精度计量水表，包括控制装置、水表壳体和安装于水表壳体内的水表芯，水表芯包括以能够转动的方式安装于水表壳体上的转动齿轮，控制装置包括射频片和集成有控制电路的控制电路板，射频片以能够转动的方式安装于水表壳体上，射频片包括相拼接的感应片和非感应片，射频片与转动齿轮转动配合；控制电路包括信号发射单元、信号接收单元和信号处理单元，信号接收单元包括至少三组的感应组件，各感应组件印刷于控制电路板上，各感应组件均正对射频片；信号发射单元与射频片射频传输，射频片与各感应组件均感应配合，信号接收单元的输出端电性连接信号处理单元的输入端。与现有技术相比，本实用新型确保了水表计量的数据准确。

Description

一种高精度计量水表

技术领域

本实用新型涉及测量设备，更具体地说涉及一种高精度计量水表。

背景技术

水表是用于测量水流量的仪器，被广泛应用在家庭、工厂或办公等地方。水表的种类可以通过计量原理来划分，常见的类型为：

1、机械式水表：机械式水表主要包括测量传感器、处理器和指示装置，主要分为速度式水表和容积式水表；

2、配备电子装置的机械式水表：在机械式水表的基础上加装了电子装置的水表，主要有IC卡水表和远传水表；

3、电子式水表：电子式水表分为机械传感电子式水表和电子传感电子式水表；其中，机械传感电子式水表的测量传感器由基于机械运动原理的传感器和能够将机械运动转换为电信号输入到处理器的传感器元件组成，处理器和指示装置均为电子组件，如叶轮型电子式水表；电子传感电子式水表的测量传感器基于电机或电磁感应原理，处理器和指示装置均为电子组件，如超声波水表、射流水表或电磁水表等。

但是，各类型的水表在使用过程中，存在以下问题，水在水表内部正向流动时水表进行计量，但一旦水回流时(即反向流动时)，水表将在计量的数据的基础上减去回流时测量的数据，以得到相应数据，这样，水表计量的数据会比实际使用水的数据更小，而现有的水表暂未将回流的数据剔除，故使得水表计量的数据不准确。

有鉴于此，本发明人在此基础上进行了深入研究，遂有本案的产生。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种高精度测量水表，其能够在水表计量的数据上，减去回流时测量的数据，以获取准确的数据，得到较为精准的水表水量数据。

为达到上述目的，本实用新型的解决方案是：

一种高精度计量水表，包括控制装置、水表壳体和安装于所述水表壳体内的水表芯，所述水表芯包括以能够转动的方式安装于所述水表壳体上侧处的转动齿轮，所述控制装置包括射频片和集成有控制电路的控制电路板，所述射频片以能够转动的方式安装于所述水表壳体上侧处，所述控制电路板位于所述水表壳体的上方，且所述射频片包括用以感应的感应片和非用以感应的非感应片，所述感应片和非感应片相互拼接，所述射频片与所述转动齿轮转动配合；

所述控制电路包括信号发射单元、信号接收单元和信号处理单元，所述信号接收单元包括至少三组的感应组件，所述感应组件印刷于所述控制电路板上，各所述感应组件均正对所述射频片，其中，各所述感应组件均以所述控制电路板的同一点为中心相互呈夹角对称布置，所述信号发射单元与所述射频片射频传输，所述射频片与各所述感应组件均感应配合，所述信号接收单元的输出端电性连接所述信号处理单元的输入端。

所述信号接收单元还包括放大器U3和放大器U4，各所述感应组件分别对应为感应组件RF41、感应组件RF42、感应组件RF43和感应组件RF44，所述感应组件RF41、所述感应组件RF42、所述感应组件RF43和所述感应组件RF44的第一端相互连接，所述感应组件RF41的第二端连接所述放大器U4的第二端口，所述感应组件RF43的第二端连接所述放大器U4的第三端口，所述感应组件RF42的第二端连接所述放大器U3的第六端口，所述感应组件RF44的第二端连接所述放大器U3的第五端口。

所述控制电路还包括信号输出单元，所述控制装置还包括具有无线传输单元和用以给各单元供电的供电单元的传输电路板，所述信号输出单元通过所述无线传输单元与服务器进行通信连接。

高精度计量水表还包括安装壳体，所述安装壳体包括外壳和用以容纳电池的电池壳，所述外壳包括外罩壳和卡设于所述外罩壳内的容纳壳，所述水表壳体和所述电池壳均安装于所述外罩壳内，所述容纳壳上开设有用以供所述水表壳体露出的环形开口，所述容纳壳的边沿处安装有用以安装所述控制电路板的安装盒体，所述安装盒体伸入至所述环形开口的环绕范围内。

所述容纳壳内开设有用以供所述传输电路板嵌装的环形槽，所述电池壳套设于所述环形槽外。

所述感应片和所述非感应片相互拼接呈圆形状、方形状、椭圆状或其他不规则形状。

采用上述结构后，本实用新型具有如下有益效果：

1、在水表壳体上安装射频片以及转动齿轮与射频片的转动配合，并通过控制电路上的各感应组件均与射频片上的感应片的感应配合，各感应组件测量的感应信号均通过信号放大处理后，传输到信号处理单元进行判断和处理，以判断出转动齿轮的转动方向，转动方向即判断水表中的水正常流动还是水表中的水回流，以便信号处理单元在转动齿轮反向转动时重新加上转动齿轮反向转动时测量的数据，以此确保水表计量的数据准确。

2、信号处理单元通过各感应组件传输的感应信号，处理得到射频片的转动速度，从而获取转动齿轮的转动速度，以此得到水表中水流过的水量数据，并且，信号处理单元通过无线传输单元可以将水量数据传输到服务器中，无需人工对水表进行抄送，减少了人工成本。

3、射频片的感应片和各感应组件的设置，信号发射单元发射射频信号给感应片，使得射频片和各感应组件之间射频信号强弱各有不同，且转动齿轮顺指针和逆时针转动时各射频信号的强弱按一定顺序递增或递减，这样即可识别转动齿轮的转动方向，还可以用来检测水表是否倒装。

4、安装壳体的设置，方便水表壳体和各电路板的安装，也便于电池的装卸。

附图说明

图1为本实用新型中水表芯和水表壳体的安装示意图；

图2为本实用新型中安装壳体的结构示意图；

图3为图2中容纳壳的结构示意图；

图4为图2中电池容纳壳的结构示意图。

图5为本实用新型的电路框图。

图6为本实用新型的电路原理图。

图中：

10-水表壳体； 11-转动齿轮；

20-射频片； 21-金属片；

22-塑料片； 30-控制电路板；

40-安装壳体； 41-电池壳；

42-外壳； 421-外罩壳；

422-容纳壳； 4221-环形开口；

4222-环形槽； 50-安装盒体。

具体实施方式

为了进一步解释本实用新型的技术方案，下面通过具体实施例来对本实用新型进行详细阐述。

一种高精度计量水表，该水表是在常规机械水表的基础上作出的改进。

为方便描述，以水表正常使用时的方位为参考方向。

如图1-6所示，本实用新型包括控制装置、水表壳体10和安装于水表壳体10内的水表芯，水表芯包括以能够转动的方式安装于水表壳体10上侧处的转动齿轮11，控制装置包括射频片20和集成有控制电路的控制电路板30，控制电路板位于射频片20正上方，射频片20以能够转动的方式安装于水表壳体10的上侧处，且射频片20包括感应片和非感应片，感应片和非感应片相互拼接，并且，射频片20的周面与转动齿轮11相接触，以便通过转动齿轮11的转动而带动射频片20转动。

其中，水表芯用于记录水量，该水表芯为市面上已有出售的水表芯，水表芯中的转动齿轮11的安装结构与现有的机械式水表中转动齿轮的安装结构相同，故不再展开叙述。

感应片用以感应下述的各感应组件，该感应片为采用能够感应各感应组件的材料制成的片状物，本实施例中以感应片为金属片21为例进行说明，且该金属片为不锈钢片。

非感应片不用以感应下述的各感应组件，该非感应片为采用不能与各感应组件感应配合的材料制成的片状物，本实施例中以非感应片为塑料片22为例进行说明。

如图1-4所示，金属片21和塑料片22相拼接呈圆形状。此外，金属片21和塑料片22相互拼接还可以呈方形状、椭圆状或其他不规则形状。射频片20的安装结构为现有常规的安装结构，例如水表壳体10的上侧处设置有中空柱，射频片20的中心设置有用于插设于中空柱内的插销，中空柱与插销键联接。

如图1-2所示和如图5所示，前述的控制电路包括信号发射单元、信号接收单元和信号处理单元。

信号接收单元包括至少三组的感应组件，各感应组件均用以识别射频片20转动方向和转动圈数，各感应组件均印刷于控制电路板的下侧面处，且各感应组件正对射频片20，并且，各感应组件均以电路控制板的同一点为中心相互呈夹角对称布置，各感应组件的第一端连接在一起。其中，信号发射单元与射频片20射频传输，射频片20与各感应组件均感应配合，信号接收单元的输出端电性连接信号处理单元的输入端。

本实施例中，以感应组件有四组为例进行说明。

如图6所示，信号接收单元还包括放大器，四组感应组件的第二端电性连接放大器的输入端。具体来讲，放大器包括放大器U3、U4，信号接收单元还包括若干个电阻，四组感应组件分别对应为感应组件RF41、RF42、RF43、RF44，感应组件RF41、RF42、RF43、RF44沿顺时针或逆时针(本实施例中以逆时针为例)依次布置。

前述的感应组件RF41的第二端连接放大器U4的第二端口，感应组件RF43的第二端连接放大器U4的第三端口，感应组件RF42的第二端连接放大器U3的第六端口，感应组件RF44的第二端连接放大器U3的第五端口。

放大器U3的第一端口连接信号处理单元的输入端口，放大器U3的第二端口通过电阻R12连接电阻13的第一端，电阻R13的第二端分出两路，一路通过电阻R10接地，另一路连接信号发射单元；放大器U3的第三端口连接信号处理单元的输入端口，放大器U3的第四端口通过电阻R11连接电阻R13的第一端，放大器U3的第五端口通过电阻R6接地，放大器U3的第六端口通过电阻R5接地。

放大器U4的第一端口通过电阻R17连接电阻R16的第一端，电阻R16的第二端分出两路，一路通过电阻R15接地，另一路连接信号发射单元；放大器U4的第二端口通过电阻R8接地，放大器U4的第三端口通过电阻R7接地，放大器U4的第四端口连接信号处理单元的输入端口，放大器U4的第五端口通过电阻R14连接电阻R16的第一端，放大器U4的第六端口连接信号处理单元的输入端口。

这样，感应组件RF41、RF43分别感应的感应信号均通过放大器U4进行信号放大，然后传输到信号处理单元中，感应组件RF42、RF44分别感应的感应信号通过放大器U3进行信号放大，然后传输到信号处理单元中。

信号发射单元包括发射芯片U2,信号处理单元包括处理芯片U1、电阻R3、R4和电容C1、C2。其中，前述的控制电路还包括信号输出单元，该信号输出单元包括焊盘，电阻R1、R2、R18、R19以及两MOS模块Q1、Q2。

前述的电阻R13的第二端有一路，通过电容C1连接发射芯片U2的第八端口，前述的电阻R16的第二端有一路，通过电容C10连接发射芯片U2的第六端口。发射芯片U2的第一端口连接电压U3，该电压U3为3V，发射芯片U2的第二端口、第三端口和第四端口均依次通过电容C9和电感线圈RF1接地，发射芯片U2的第五端口连接处理芯片U1的第二端口，发射芯片U2的第七端口接地。电压U3还连接电阻R9的第一端，电阻R9的第二端分出两路，一路连接发射芯片U2的第十二端口，另一路通过电容C5连接处理芯片U1的第七端口，发射芯片U2的第九端口连接处理芯片U1的第六端口。

前述的处理芯片U1的第一端口连接电压U3,处理芯片U1的第三端口连接电阻R4的第一端，电阻R4的第二端分出两路，一路通过电容C2接地，另一路连接处理芯片U1的第十三端口，处理芯片U1的第四端口连接信号接收单元中放大器U4的第六端口，处理芯片U1的第五端口依次通过电阻R21和电容C14接地；处理芯片U1的第十端口连接放大器U4的第四端口，且处理芯片U1的第九端口连接电阻R20，电阻R20分出两条路，一路通过电容C13接地，另一路连接处理芯片U1的第十端口；处理芯片U1的第十一端口连接连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端通过电容C1接地；处理芯片U1的第十二端口连接电阻R3的第二端，且处理芯片U1的第十二端口连接信号接收单元中放大器U3的第三端口；处理芯片U1的第十三端口连接电阻R4的第二端；处理芯片U1的第十四端口接地。其中，处理芯片U1的第八端口连接电阻R1的第一端，电阻R1的第二端连接MOS模块Q1的栅极，MOS模块Q2的栅极通过电阻R2连接电阻R1的第一端，MOS模块Q1的漏极分出两路，一路通过电阻R18连接供电电压VCC，另一路连接焊盘的第二端口；MOS模块Q1的源极接地；MOS模块Q2的漏极分出两路，一路通过电阻R19连接供电电压VCC，另一路连接至焊盘的第三端口。其中，焊盘的第一端口用以连接至供电电压VCC处，第二端口用以连接至RS485的A端口，三端口用以连接至RS485的B端口。

本实施例中，发射芯片U2采用型号为PMC153的芯片，处理芯片U1采用型号为LVC08的芯片，放大器U3和放大器U4均采用型号UMX4N的放大器。

该控制装置的工作过程为：信号发射单元发射射频信号，射频片20中的金属片21接收到射频信号，信号接收单元的各感应组件均感应到金属片21上的射频信号，感应组件RF41、RF43分别将感应到的感应信号传输到放大器U4中，感应组件RF42、RF44分别将感应到的感应信号传输到放大器U3中，其中，感应组件RF41、RF42、RF43、RF44感应到的信号分别对应为感应信号一、感应信号二、感应信号三和感应信号四，然后各感应信号经放大后，传输到处理芯片U1中，处理芯片U1对各感应信号进行处理和判断，并根据判断结果对计量数据进行矫正。

需说明的是，前述的射频片20分为有两部分，一部分为金属片，另一部分为塑料片，信号发射单元发射的射频信号会被金属片21接收，因各感应组件的布置，在射频片20转动的过程中，即金属片21的转动，各感应组件因金属片21的转动分别感应到不同强弱的感应信号。

此外，信号处理单元接收放大后的感应信号，并结合各感应信号获取单位时间内射频片20的转动圈数，随后处理得到水表测量的数据，然后处理芯片U1根据射频片20的转动方向，对水表测量的数据进行处理，即可得到水表计量的水量，并存储在处理芯片U1中。

本实用新型中，以金属片21正对感应组件RF41为起点，射频片20每转动一圈，处理芯片U1的判断过程具体如下：

情况一：若每转一圈，感应信号一、感应信号二、感应信号三和感应信号四逐渐增强，则处理芯片U1判断为射频片20逆时针转动(正向转动)，即水表测量的数据为正确的数据；

情况二：若感应信号一、感应信号二、感应信号三和感应信号四的信号逐渐减小，则处理芯片U1判断为射频片20顺时针转动(反向转动)，即水表测量的数据为水表中水回流的数据；

情况三：若感应信号一、感应信号二、感应信号三和感应信号四未逐渐增强或逐渐减少，则处理芯片U1判断射频片20处于停止转动的状态，即水表中没有水流进或水没有回流。

本实用新型中，处理芯片U1的处理结果为：

1、针对情况一：在处理芯片U1存储的水量的基础上，继续加上水表测量的数据；

2、针对情况二：在处理芯片U1存储的水量的基础上，扣除水表测量的数据；

3、针对情况三：处理芯片U1不动作。

本实用新型一种高精度计量水表，在水表壳体10上安装射频片20以及转动齿轮11与射频片20的转动配合，并通过控制电路上的各感应组件均与射频片20上的金属片21的感应配合，信号接收单元接收各感应组件测量的感应信号，并将各感应信号均进行放大处理，随后传输到信号处理单元进行判断和处理，以判断出转动齿轮11正向或反向转动，即判断水表中的水正常流动还是水表中的水回流，以便信号处理单元在转动齿轮11反向转动时重新加上转动齿轮11反向转动测量的数据，以此确保水表计量的数据准确，提高了水表的测量精度。

进一步地，前述的控制装置还包括具有无线传输单元和供电单元的传输电路板，该供电电源用以给无线传输单元和控制电路中的各单元提供工作电源，前述的信号输出单元通过无线传输单元与一服务终端进行通信连接。其中，该服务器可为水利公司的服务器。这样，处理芯片U1将其内存储的水量数据通过无线传输单元传输到服务器中

本实用新型中，如图1-4所示，本实用新型还包括安装壳体40，该安装壳体40包括电池壳41和外壳42。

具体来讲，电池壳41插设于外壳42的内部，电池壳41具有上开口，电池壳41用以放置充电电池，也可以为其他电池，如干电池；并且，电池壳41安装于外壳42内时电池壳41的上侧面与外壳42的内侧面相接触。

外壳42包括外罩壳421和容纳壳422，容纳壳422卡设于外罩壳421内，容纳壳422划分成水表安装部和电路板安装部，水表安装部和板安装部依次沿容纳壳422的长度方向布置。水表安装部处开设有环形开口4221，该环形开口4221用以供前述的水表壳体10的上侧面露出，并且，容纳壳422的边沿处安装有安装盒体50，该安装盒体50内伸入至环形开口4221的环绕范围内，且安装盒体50内安装有控制电路板30，当水表壳体10安装于外壳42内时，控制电路板30的感应组件正对射频片20。

板安装部处开设有用以供前述的传输电路板嵌装的环形槽4222，该环形槽4222与传输电路板的大小、形状相适配，前述的电池壳41套设于环形槽外，前述的水表壳体10安装于外罩壳421内，水表壳体10的上侧面的边沿与容纳壳422于水表安装部处的下侧面的边沿相接触。

本实用新型一种高精度计量水表，安装壳体40和电池壳41的设置，使水表壳体10、控制电路板和传输电路板的安装简单、方便，并且，能够将控制电路板和传输电路板均隐藏起来，水表壳体10位于安装壳体40的内部，一方面提高了水表的美观性，另一方面避免电路板裸露在外部而使电路板易损坏，提高了水表的使用寿命。

以上所述仅为本实施例的优选实施例，凡跟本实用新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本实用新型的权利要求范围。

Claims (6)

1.一种高精度计量水表，包括控制装置、水表壳体和安装于所述水表壳体内的水表芯，所述水表芯包括以能够转动的方式安装于所述水表壳体上侧处的转动齿轮，其特征在于：所述控制装置包括射频片和集成有控制电路的控制电路板，所述射频片以能够转动的方式安装于所述水表壳体上侧处，所述控制电路板位于所述水表壳体的上方，且所述射频片包括用以感应的感应片和非用以感应的非感应片，所述感应片和非感应片相互拼接，所述射频片与所述转动齿轮转动配合；

所述控制电路包括信号发射单元、信号接收单元和信号处理单元，所述信号接收单元包括至少三组的感应组件，所述感应组件印刷于所述控制电路板上，各所述感应组件均正对所述射频片，其中，各所述感应组件均以所述控制电路板的同一点为中心相互呈夹角对称布置，所述信号发射单元与所述射频片射频传输，所述射频片与各所述感应组件均感应配合，所述信号接收单元的输出端电性连接所述信号处理单元的输入端。

2.根据权利要求1所述的一种高精度计量水表，其特征在于：所述信号接收单元还包括放大器U3和放大器U4，各所述感应组件分别对应为感应组件RF41、感应组件RF42、感应组件RF43和感应组件RF44，所述感应组件RF41、所述感应组件RF42、所述感应组件RF43和所述感应组件RF44的第一端相互连接，所述感应组件RF41的第二端连接所述放大器U4的第二端口，所述感应组件RF43的第二端连接所述放大器U4的第三端口，所述感应组件RF42的第二端连接所述放大器U3的第六端口，所述感应组件RF44的第二端连接所述放大器U3的第五端口。

3.根据权利要求1所述的一种高精度计量水表，其特征在于：所述控制电路还包括信号输出单元，所述控制装置还包括具有无线传输单元和用以给各单元供电的供电单元的传输电路板，所述信号输出单元通过所述无线传输单元与服务器进行通信连接。

4.根据权利要求3所述的一种高精度计量水表，其特征在于：高精度计量水表还包括安装壳体，所述安装壳体包括外壳和用以容纳电池的电池壳，所述外壳包括外罩壳和卡设于所述外罩壳内的容纳壳，所述水表壳体和所述电池壳均安装于所述外罩壳内，所述容纳壳上开设有用以供所述水表壳体露出的环形开口，所述容纳壳的边沿处安装有用以安装所述控制电路板的安装盒体，所述安装盒体伸入至所述环形开口的环绕范围内。

5.根据权利要求4所述的一种高精度计量水表，其特征在于：所述容纳壳内开设有用以供所述传输电路板嵌装的环形槽，所述电池壳套设于所述环形槽外。

6.根据权利要求1所述的一种高精度计量水表，其特征在于：所述感应片和所述非感应片相互拼接呈圆形状、方形状或椭圆状。

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