CN216696471U - 无磁水表电感测试模块和装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种无磁水表电感测试模块，其特征是：包括测试座；测试座上具有供无磁水表中计量用的电路板放置的检测位；测试座上设置有供电结构，还设置有测量信号收发组件；还包括金属片和可控伸缩机构，金属片能够与处在检测位中的电路板上的各个电感正对；金属片固定安装在可控伸缩机构的活动端上且能够在可控伸缩机构的作用下靠近或远离电路板上的电感；还包括单片机，单片机与测量信号收发组件电性连接；还包括测试结果提示组件，单片机与测试结果提示组件电性连接，且测试结果提示组件用于提示测试是否合格。本实用新型具有使用方便，测试效率高，便于扩展布置的优点。

Description

无磁水表电感测试模块和装置

技术领域

本实用新型属于无磁水表领域，具体涉及一种无磁水表电感测试模块和装置。

背景技术

目前，智能水表替代部分传统机械水表，得到广泛应用。而智能水表的计量方式也随着电子技术的发展越来越多样化，如机械表头检测、超声波检测、有磁检测等方式相继问世。但这些方式存在明显局限性：容易受外界电磁干扰或者因为永磁体对水中杂质的累计吸附，造成计量误差或被人为利用、漏计及不计。在这种情况下，无磁计量水表以其计量精度高、无磁性、无杂质吸附，且不被人为干扰等优点，被广大水表厂家所青睐，市场前景广阔。

无磁水表的计量基础原理是LC振荡传感器：在LC电路上电容的电量将通过L放电，由于存在电感L的电能消耗，所以将会呈现一个逐步衰减的正弦波输出。当对该LC电路充电后，MCU通过检测固定电容C两端的电压，可以获得LC振荡电路中的正弦波。当电感线圈处于金属区，会形成电感涡流，导致更大的电能消耗，正弦波衰减速度更快；当电感线圈处于非金属区，基本不存在涡流，正弦波衰减速度相对较慢。通过MCU来检测各个电感的正弦波衰减的快慢(快则为“0”，慢则为“1”)，可以准确识别出表盘转子处于哪个区域，进而判断表盘位置及圈数，达到水表计量的目的。

现有技术中，公告号CN207585679U示出了“一种防拆无磁NB-IoT物联网水表”，以及，公告号CN213399244U示出了“一种基于NB_IOT的水表”，从这个两个技术方案均可看出，无磁水表中的均包括有一块装有2-3个LC电路的电路板，其中的电感设置于该电路板的下表面(这样能够更为正对邻近水表的表盘转子，表盘转子上具有金属表盘区和非金属表盘区)且电感在圆周方向均匀分布。

由上可知，各个LC的电感测量信号是否准确直接决定着水表计量是否准确，电感信号的准确与否对于无磁水表是否能够准确计量来说十分关键，但是，现有技术中没有公开能够有效检测无磁水表电感信号的技术方案。

基于此，申请人考虑设计一种能够有效检测无磁水表电感信号的无磁水表电感测试模块和装置。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是：如何提供一种能够有效检测无磁水表电感信号的无磁水表电感测试模块和装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用了如下的技术方案：

无磁水表电感测试模块，其特征在于：

包括测试座；所述测试座上具有供无磁水表中计量用的电路板放置的检测位；所述测试座上设置有用于给电路板供电的供电结构，还设置有测量信号收发组件，所述测量信号收发组件用于采集与传送电路板上的各个LC振荡电路中电容两端的电压信号；

还包括金属片和可控伸缩机构，所述金属片能够与处在所述检测位中的电路板上的各个电感正对；所述金属片固定安装在所述可控伸缩机构的活动端上且能够在可控伸缩机构的作用下靠近或远离电路板上的电感；

还包括单片机，所述单片机与所述测量信号收发组件电性连接；

还包括测试结果提示组件，所述单片机与所述测试结果提示组件电性连接，且所述测试结果提示组件用于提示测试是否合格。

同现有技术相比较，本实用新型无磁水表电感测试模块具有的优点是：

1、能够有效检测无磁水表电感信号

无磁水表中计量用的电路板在放置到检测位后，测试座上的供电结构能够给电路板供电，测量信号收发组件能够获取与传送电路板各个LC振荡电路中电容两端的电压信号值。

在测试时，通过可控伸缩机构驱动金属片来移动至靠近各个LC振荡电路中的电感的近止点，获得各个LC振荡电路中电容两端的电压信号值作为近止点测量值(见图11工作流程逻辑框图中所示，也称作“测量最小值”)；后通过可控伸缩机构驱动金属片来移动至远止点时，获取各个LC振荡电路中电容两端的电压信号值作为远止点测量值(见图11工作流程逻辑框图中所示，也称作“测量最大值”)；近止点测量值和远止点测量值通过测量信号收发组件传送给单片机，单片机即可将近止点测量值和远止点测量值与单片机中预先存储的合格数值范围进行比较，随即可判断出各个LC振荡电路中电感测量信号是否准确合格，并通过测试结果提示组件输出提示测试结果。

2、结构简单，制造成本较低，便于批量安装使用

无磁水表电感测试模块的构件较少，组成结构较为简单，易于根据生产规模来灵活配置与拓展模块的数量，从而能够帮助成倍提升电感的检测效率。

附图说明

图1为本实用新型无磁水表电感测试装置的立体结构示意图。

图2为图1中A处放大图。

图3为本实用新型无磁水表电感测试装置的俯视图。

图4为图3中I-I剖视图。

图5为本实用新型无磁水表电感测试模块中单片机的引脚图。

图6为本实用新型无磁水表电感测试模块中单片机复位、晶振、下载、干簧管触发电路和灯光提示部分的电路图。

图7为本实用新型无磁水表电感测试模块中单片机的电源电路图。

图8为本实用新型无磁水表电感测试模块中测试结果指示灯的电路图。

图9为本实用新型无磁水表电感测试模块中红外接收器与解码器的电路图。

图10为本实用新型无磁水表电感测试模块中控制气缸的电磁阀的控制电路图。

图11为本实用新型无磁水表电感测试模块工作流程的逻辑框图。

图12为图11中子流程1的逻辑框图。

图13为图11中子流程2的逻辑框图。

图中标记为：

1测试座：10凸块(101干簧管安装槽)，11盖板(111收发组件安装槽)，12导电柱

2金属片

可控伸缩机构：30气缸，31电磁阀

4单片机与外设元件：41电源

测试结果提示组件：5LED灯

6测试箱体：61红外接收模块接头，62电路板供电接头

7提示组件安装板

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。

具体实施时：如图1至图13所示，

无磁水表电感测试模块，包括测试座1；所述测试座1上具有供无磁水表中计量用的电路板放置的检测位；所述测试座1上设置有用于给电路板供电的供电结构，还设置有测量信号收发组件，所述测量信号收发组件用于采集与传送电路板上的各个LC振荡电路中电容两端的电压信号；

还包括金属片2和可控伸缩机构，所述金属片2能够与处在所述检测位中的电路板上的各个电感正对；所述金属片2固定安装在所述可控伸缩机构的活动端上且能够在可控伸缩机构的作用下靠近或远离电路板上的电感；

还包括单片机，所述单片机与所述测量信号收发组件电性连接；

还包括测试结果提示组件，所述单片机与所述测试结果提示组件电性连接，且所述测试结果提示组件用于提示测试是否合格。

其中，所述测量信号收发组件包括电连接的红外接收器和解码器，所述红外接收器用于与无磁水表中计量用的电路板上对应设置的红外信号发射器之间通过无线红外信号传输数据。

外接收器和解码器共同安装在一块PCB板上并构成的红外接收模块(图中没示出)。

红外接收器和解码器均为现有产品，本领域技术人员已知晓其结构和使用方法，在此不作赘述。本技术方案中，如图9所示为：红外接收型号为TFDU4101，解码器采用型号为MCP2120的解码芯片。由解码器将接收的信息通过串口与单片机交换信息。

采用上述测量信号收发组件，即可实现无线测量，减省测试接线工作量，提高测试效率。与此同时，红外线抗电磁干扰、技术成熟实现简单、功耗低，能够确保检测的精度。

其中，所述测试结果提示组件包括能够显示至少两种不同颜色的LED灯。

实施时，优先采用黄灯、绿灯和红灯三种不同颜色的LED灯，分别为绿色表示合格，红色表示不合格，黄色表示测试中。

实施时，测试结果提示组件中各个灯组通过排线与单片机上对应的接口电性连接。

采用本方案后，测试结果不再(由上位机)显示具体值，无需人为读数判断(容易误判)，由单片机根据其存储器中预设的数据值进行比对判断并通过LED灯直接输出判断结构，即由单片机控制灯光提示是否合格，一目了然，提高了测试效率。

其中，所述检测位四周的所述测试座1的上表面设置有相对的一对凸块10，且其中一个凸块10顶部铰接安装有盖板11，所述盖板11能够盖合在所述一对凸块10的顶部，所述测量信号收发组件固定安装在所述盖板11上设置的收发组件安装槽111中；

所述测试座1的检测位的下表面正对电路板上的电感位置设置有穿孔，所述穿孔使得电路板上的电感均向下露出并正对所述金属片2。

实施时，检测位的表面和盖板11的下表面还设置有用于确保电路板可靠定位的限位结构，所述限位结构包括在盖板11下表面设置且用于与电路板表面抵接的顶杆，所述限位结构还包括在检测位旁的测试座1表面设置的限位凸起，所述限位凸起用于电路板的边缘形成限位，从而确保电路板在测试座1上的固定效果，确保测试的一致性和准确性。

上述凸块10和盖板11的设置，使得盖板11不仅便于供红外接收器安装与采集信号；还能够通过盖板11的盖合来从上向下压紧固定检测位上的电路板，确保电路板获得良好可靠的定位效果以及供电连接，更好确保测试工作的顺利展开。

上述测试座1底部的穿孔结构，具有结构更简易于加工的优点；同时也易于布置金属片2和可控伸缩机构。

其中，所述测试座1的检测位的下表面设置有多个导电柱12，所述多个导电柱12的下端与电源电性连接并共同构成所述供电结构，所述多个导电柱12的上端能够与平放在检测位上的所述电路板下板面上对应的导电结构电性接触连接。

实施时，电路板上的导电结构可为导电触电、导电片或导电接口。

上述供电结构的设置，能够使得放置在检测位上的电路板直接与多个导电柱12上端接触供电连接；无需多余的动作来接通电路板上的电源，减省测试操作，提高测试效率。

其中，与所述盖板11盖合连接的一块凸块10的上表面设置有干簧管安装槽101，所述干簧管安装槽101内嵌入设置有干簧管，所述盖板11上与凸块10盖合连接后紧邻所述干簧管的位置嵌入设置有磁块；

所述干簧管与所述单片机上对应的接口电性连接。

采用上述方案后，在盖板11盖合后即使得干簧管导通，并发出测试起始触发信号。随后，在单片机预设程序控制下，控制气缸30完成靠近/远离两种状态，并获取各个状态的测量值并完成电感信号的检测。

由上，采用上述方案后，可更好实现自动启动检测工序，进一步简化检测工作，显著提升测试效率更高。

其中，所述可控伸缩机构为气缸30，所述气缸30的控制用的电磁阀31与所述单片机控制连接。

实施时，如图10所示：利用型号为BSP250的场效应管和型号为2SC4081T1106R的三极管作为电磁阀31电路的主要元件。场效应管BSP250是电压启动型，单片机输出一个低电平，三极管2SC4081T1106R导通，使得场效应管的G极获得一个电压，场效应管导通，进而使得电磁阀31开始工作；1N5817与电磁阀31并联，即构成起到限流保护作用。

采用上述方案后，即能够充分利用单片机中预设的程序指令来自动完成检测，降低检测工作完成难度，也能够提升检测的智能化水平和检测效率。

测试流程参见图11至图13，在图11至图13中“接通产品电源”和“断开产品电源”中的“产品”是指断开待测的电路板。

无磁水表电感测试装置，包括整体呈长方体形的测试箱体6，所述测试箱体6上顺长度方向间隔设置有多个上述无磁水表电感测试模块；

所述无磁水表电感测试模块中的测试座1设置在所述测试箱体6的上表面，所述无磁水表电感测试模块中的可控伸缩机构固定设置在所述测试箱体6内部。

基于本方案中无磁水表电感测试模块的独立性、标准化，则可根据测试需求在测试箱体6上灵活的布置多个，依生产需求确定通道个数，实现多工位作业，成倍提升测试效率，满足规模量产的测试要求。

与此同时，每1个无磁水表电感测试模块由1路电气独立控制，独立供电、独立测试，这样不仅省电，且模块之间也互不影响干扰影响，确保测试效率和测试的准确性。

实施时，测试箱体6上表面设置有红外接收模块接头和电路板供电接头。从而更方便实现信号传送接线和供电接线。

其中，所述测试箱体6上表面的后侧固定设置有提示组件安装板7，所述提示组件安装板7为顺测试箱体6延伸的长条形结构；且每个所述无磁水表电感测试模块中的测试结果提示组件均固定设置在所述提示组件安装板7上。

采用上述提示组件安装板7后，便于规整的设置测试结果提示组件，也便于接线。此外，各个测试结果提示组件能够对应与靠近匹配使用的测试座1，从而便于检测人员准确读取检测是否合格的提示。

其中，所述提示组件安装板7为30至60度的倾斜状。如图4所示，优选为45度向后倾斜状。

实施时，优选提示组件安装板7由底部开口、其余面封闭且内部中空的条形结构，该条形结构的的前侧面板即构成所述提示组件安装板7。采用这样结构的优点是，条形结构可罩住遮挡测试箱体6上的线孔和连接LED灯的排线，使得测试箱体6显得更为简洁美观。

这样一来，即可更方便测试人员快速准确的查看到测试结果提示，确保测试效率。

以上仅是本实用新型优选的实施方式，需指出的是，对于本领域技术人员在不脱离本技术方案的前提下，作出的若干变形和改进的技术方案应同样视为落入本权利要求书要求保护的范围。

Claims (10)

1.无磁水表电感测试模块，其特征在于：

包括测试座；所述测试座上具有供无磁水表中计量用的电路板放置的检测位；所述测试座上设置有用于给电路板供电的供电结构，还设置有测量信号收发组件，所述测量信号收发组件用于采集与传送电路板上的各个LC振荡电路中电容两端的电压信号；

还包括金属片和可控伸缩机构，所述金属片能够与处在所述检测位中的电路板上的各个电感正对；所述金属片固定安装在所述可控伸缩机构的活动端上且能够在可控伸缩机构的作用下靠近或远离电路板上的电感；

还包括单片机，所述单片机与所述测量信号收发组件电性连接；

还包括测试结果提示组件，所述单片机与所述测试结果提示组件电性连接，且所述测试结果提示组件用于提示测试是否合格。

2.根据权利要求1所述的无磁水表电感测试模块，其特征在于：所述测量信号收发组件包括电连接的红外接收器和解码器，所述红外接收器用于与无磁水表中计量用的电路板上对应设置的红外信号发射器之间通过无线红外信号传输数据。

3.根据权利要求1所述的无磁水表电感测试模块，其特征在于：所述测试结果提示组件包括能够显示至少两种不同颜色的LED灯。

4.根据权利要求2所述的无磁水表电感测试模块，其特征在于：所述检测位四周的所述测试座的上表面设置有相对的一对凸块，且其中一个凸块顶部铰接安装有盖板，所述盖板能够盖合在所述一对凸块的顶部，所述测量信号收发组件固定安装在所述盖板上设置的收发组件安装槽中；

所述测试座的检测位的下表面正对电路板上的电感位置设置有穿孔，所述穿孔使得电路板上的电感均向下露出并正对所述金属片。

5.根据权利要求4所述的无磁水表电感测试模块，其特征在于：所述测试座的检测位的下表面设置有多个导电柱，所述多个导电柱的下端与电源电性连接并共同构成所述供电结构，所述多个导电柱的上端能够与平放在检测位上的所述电路板下板面上对应的导电结构电性接触连接。

6.根据权利要求4所述的无磁水表电感测试模块，其特征在于：与所述盖板盖合连接的一块凸块的上表面设置有干簧管安装槽，所述干簧管安装槽内嵌入设置有干簧管，所述盖板上与凸块盖合连接后紧邻所述干簧管的位置嵌入设置有磁块；

所述干簧管与所述单片机上对应的接口电性连接。

7.根据权利要求1所述的无磁水表电感测试模块，其特征在于：所述可控伸缩机构为气缸，所述气缸的控制用的电磁阀与所述单片机控制连接。

8.无磁水表电感测试装置，其特征在于：包括整体呈长方体形的测试箱体，所述测试箱体上顺长度方向间隔设置有多个权利要求1至7中任一项所述无磁水表电感测试模块；

所述无磁水表电感测试模块中的测试座设置在所述测试箱体的上表面，所述无磁水表电感测试模块中的可控伸缩机构固定设置在所述测试箱体内部。

9.根据权利要求8所述的无磁水表电感测试装置，其特征在于：所述测试箱体上表面的后侧固定设置有提示组件安装板，所述提示组件安装板为顺测试箱体延伸的长条形结构；且每个所述无磁水表电感测试模块中的测试结果提示组件均固定设置在所述提示组件安装板上。

10.根据权利要求9所述的无磁水表电感测试装置，其特征在于：所述提示组件安装板为30至60度的倾斜状。

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