CN2163371Y - 液晶显示电子水表 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种测量流体流量的仪表，它包 括机械部分和电路部分，电路部分包括霍尔元件磁感 器，检测电路和计数显示电路，检测电路由频率为80 ～130Hz，空度比大于800的窄脉冲间歇电源和倒 相、滤波、整形、调宽电路以及解调触发器、2分频电 路组成。具有灵敏度高，结构先进、稳定性好，读数直 观，计量精度高，耐磨损，反接不影响计量，电池使用 周期长达5年以上，有利于定期检定与科学管理等优 点。

Description

本实用新型涉及一种测量流体流量的仪表。

小口径（15～40mm）旋翼式多流束水表广泛应用于供水工程中，按其计数器是否浸在被测水中可分为湿式、干式和液封式，尽管其内部结构不断改进，技术性能不断提高，其中包括7位指针加组合叶轮式的基型表至7位指针加整体叶轮式的A型表；8位指针加组合叶轮式的B型表，8位指针加整体叶轮式的C型表，指针加字轮式的E型表等，但是均属机械传动方式，其技术性能不能满足用户要求。对于湿式水表，虽然结构简单，灵敏度较高，但是由于计数器浸在水中，表盘易堆积水中的沉淀物，影响读数，齿轮与字轮易被异物卡住，影响计量。对于干式水表，由于密封轴摩擦力大，灵敏度差，易漏水侵蚀标度盘，且结构复杂而被磁传水表所淘汰，磁传水表由上、下两磁钢组成，由于在流量骤变时出现旋转不同步，且上部磁钢（磁性中心齿轮）易受外部磁场的干扰，影响计量，因此继C型表之后的E型表及干式磁传水表终因先天不足而未能取代C型表。

日本用新型磁传感器MR元件代替机械水表的齿轮和模拟指针，把永磁体装在叶轮轴上，构成体积小、可靠性高的电子水表（见黄刚，《电子导报》，1992年6月9日。）电子水表由机械部分和电路部分组成。机械部分包括壳体、叶轮、叶轮盒和磁钢。电路部分包括磁传感器、放大器和计数显示电路等。上述电子水表的耗电偏大，灵敏度较低，存在叶轮抖动现象。

本实用新型的目的在于提供一种电路工作电压低，耗电省，灵敏度较高，叶轮抖动小，采用霍尔元件作为传感器的液晶显示电子水表。

本实用新型包括机械部分和电路部分，机械部分包括壳体、叶轮（含叶轮盒）、过滤网、表盖、磁钢和紧固零件。电路部分包括霍尔元件磁传 感器、检测电路、计数显示电路和电源，检测电路由振荡电路、波形变换电路、整形缓冲电路、倒相电路、传感器输出信号滤波电路、整形电路、脉冲调宽电路、解调触发电路和2分频电路组成，振荡电路输出80～130HZ的矩形波信号经波形变换电路、整形缓冲电路输出空度比大于800的窄脉冲分别送倒相电路和霍尔元件传感器，霍尔元件传感器的输出脉冲信号经传感器输出信号滤波电路、整形电路和脉冲调宽电路后的矩形波与倒相电路的输出信号输入解调触发电路，再经2分频电路输出至计数显示电路。属于常用的计数显示电路包括8位串联行十进制计数器，高4位与低4位选择器，锁存、译码、液晶显示驱动器，小数点驱动器，上电清零电路，2分频电路，液晶显示屏和按钮。

本实用新型与机械式水表相比，具有灵敏度高，结构先进，稳定性好，读数直观，计量精度高，耐磨损，寿命长，反接不影响计量以及电池周期更换，有利科学管理等优点。处于上、下轴承之中的磁性叶轮只要有压盖产生就能转动，无其它机械阻力影响。采用先进的集成电路，结构先进，体积小。避免水质污染，稳定性好。采用液晶显示，读数直观，校验便捷，计量精度高。不采用齿轮等机械零件，耐磨损，使用寿命长。正、反接都能正常计量，防止偷水现象。

本实用新型与已有的电子水表相比，由于采用霍尔元件磁传感器，利用空度比较大的窄脉冲作为霍尔开关的间歇电源，在磁钢的作用下，霍尔开关的输出端出现有、无连串脉冲，经触发器解调后得出磁钢转一周触发器变化一次，即输出一个电脉冲。这样，就将原来霍尔开关直接加电源时的工作电流（mA数量级）降至加间歇电源后检测电路的工作电流（μA数量级），使电池使用周期达到5年以上，正好符合水表更换年限，有利于定期检定与科学管理。另外，避免了MR元件与磁钢之间存在的吸引力，提高了水表的灵敏度，消除了抖动现象。同时，既可以将电路部分与机械部分一体化，做成类似已有机械传动式水表的外形结构，又可以将电路部分与机械部分分体，安装于适宜的位置，便于读数和管理。

图1为液晶显示电子水表主视图。

图2为液晶显示电子水表俯视图。

图3为液晶显示电子水表电路部分方框图。

图4为液晶显示电子水表电路原理图。

图5为液晶显示电子电路各级波形图。

实施例1：机械、电子一体化型水表。

如图1和图2所示，机械部分和电路部分合体组合。液晶显示电子水表包括机械部分和电路部分，机械部分包括壳体（4）、叶轮（含磁钢和叶轮盒，10）、过滤网（11）、表盖（9）和连接紧固零件（2，3），与管接头（1）连接。采用7叶式塑料叶轮和扁圆柱形磁钢，磁钢固定在叶轮中孔上方。集成电路（6）置于水表的上层，（12，13）为按钮，（7）为液晶显示屏。

如图1至图3所示，电路部分包括采用霍尔元件的磁传感器（8）、检测电路、计数显示电路和电源（5）。检测电路包括振荡电路（14）波形变换电路（15）、整形缓冲电路（16）、传感器输出信号滤波电路（17）、整形电路（18）、倒相电路（19）、脉冲调宽电路（20）、解调触发电路（21）和2分频电路（22）。计数显示电路包括8位串联行十进制计数器（23）、高4位与低4位选择器（25）、选择按钮（24）、4位BCD－七段锁存、译码、液晶显示驱动器（27）、显示与消隐选择按钮（26）、上电清零电路（28）、小数点驱动器（29）、2分频电路（30）和4位液晶显示屏（7）。

检测电路的作用是产生一连串频率为80～130HZ，空度比大于800的窄脉冲作为霍尔开关的间歇电源。如图4所示，施密特触发器MC14584的12、13脚与R₁C₁组成振荡电路，3～6脚与R₂C₂组成波形变换电路，产生的窄脉冲经缓冲作为霍尔开关CS3020的间歇电源。在磁钢的作用下，霍尔开关的输出端出现有、无连串脉冲。此脉冲经滤波电路（R₃、R₄、C₃）、整形电路（六施密特反相器MC14584的11、10脚）和脉冲调宽电 路（R₅、C₄、D和MC14584的9、8脚），再经D触发器解调和2分频电路（双D型触发器MC14013）后，得出磁钢转一周D触发器Q端变化一次，即输出一个电脉冲。这样，就将原来霍尔开关直接加3V电源时工作电流4mA降至加间歇电源后检测电路（包括霍尔开关）的工作电流小于5μA。为增强驱动能力，整形缓冲电路所示的施密特电路由33个施密特反相器并联而成（MC14584）。图5给出电路各级的波形图。

计数显示电路由8位十进制串行计数器（双BCD加计数器MC1458×4）作磁钢转动圈数的累积，然后通过选择开关电路 （四与／或选择器MC14019×4），选择高4位或低4位进行锁存、译码、驱动4位液晶屏显示。平时显示屏消隐，当需要显示数据时，才按动“显示与消隐选择按钮K₁”，图中K₂为高4位与低4位选择器选择按钮，MC14543×4组成4位BCD－七段锁存／译码／液晶显示驱动器。小数点驱动器用四2输入端或非门MC14001和四异或门MC14070。上电清零电路由RC充放电电路组成。

上述电路的技术参数如下：

1、电路工作电压范围：V_DD＝2.4～3.5V。

2、电路工作电流：Ⅰ≤10μA；当V_DD＝3V时，Ⅰ≤10μA；

当V_DD＝3.5V时，Ⅰ≤15μA。

3、振荡电路工作频率：f₁＝80～130HZ；被测振荡磁钢的频率：

f₂＝0～40HZ。

4、规定的规范值：V_OH≥（V_DD－0.05V）；V_OL≤（V_SS＋0.05V）。

液晶在电压为2.4V～3.5V能正常显示，液晶驱动方式为静态扫描输出。

工作时，当水流入水表后，利用水速推动磁性叶轮旋转，经非接触式磁性传感器产生矩形电脉冲输入到电路，液晶显示屏累计显示出流经水表的水的体积总量。

实施例2：机械、电子分体型水表。

液晶显示电子水表按机械部分（含霍尔元件磁传感器）与电路部分分 体安装，磁性叶轮、过滤网、霍尔元件磁传感器等组合部分为一体，可与水管管道组合在一起，检测电路和计数显示电路（含液晶显示屏与调校、读数按钮）可单独为组合体，安装在所需的设备或场所，并通过电缆与磁传感器连接。

Claims (5)

1、一种液晶显示电子水表，包括机械部分和电路部分，机械部分包括壳体、叶轮、叶轮盒、过滤网、表盖、磁钢和紧固零件；电路部分包括磁传感器、检测电路、计数显示电路和电源，其特征在于磁传感器用霍尔元件；检测电路由振荡电路、波形变换电路、整形缓冲电路、倒相电路、滤波电路、整形电路、调宽电路、解调触发电路和2分频电路组成，振荡电路输出80～130HZ的振荡信号经波形变换电路、整形缓冲电路分别送倒相电路和霍尔元件传感器，霍尔元件传感器的输出经滤波电路、整形电路、调宽电路后与倒相电路的输出信号输入解调触发电路，再经2分频电路输出至计数显示电路。

2、如权利要求1所述的电子水表，其特征在于计数显示电路包括8位串联行十进制计数器，高4位与低4位选择器，锁存、译码、液晶显示驱动器，4位液晶显示屏以及高4位与低4位选择器选择开关和显示与消隐选择按钮。

3、如权利要求1所述的电子水表，其特征在于霍尔开关的间歇电源为频率80～130HZ，空度比大于800的窄脉冲。

4、如权利要求1所述的电子水表，其特征在于机械部分与电路部分合体组合，机械部分位于壳体的下方，集成电路、液晶显示屏和按钮位于壳体的上方。

5、如权利要求1所述的电子水表，其特征在于含霍尔元件磁传感器的机械部分与电路部分分体安装，磁性叶轮、过滤网和霍尔元件磁传感器组合为一体，检测电路和计数显示电路单独为一组合体，并通过电缆与磁传感器连接。

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