TWI830305B

TWI830305B - 流量計感測裝置及方法

Info

Publication number: TWI830305B
Application number: TW111127995A
Authority: TW
Inventors: 吳秉丞
Original assignee: 弓銓企業股份有限公司
Priority date: 2022-07-26
Filing date: 2022-07-26
Publication date: 2024-01-21
Also published as: TW202405381A

Abstract

一種流量計感測裝置及方法，流量計感測裝置用於以流量計感測方法感測一流量計本體，該流量計感測方法包含：一回授震盪器朝轉動的一作用件發出一第一感測訊號；該作用件反射的一第一回授訊號大於一第一閾值時，該回授震盪器朝該作用件發出弱於該第一感測訊號的一第二感測訊號；該作用件反射的一第二回授訊號大於一第二閾值時，一運算單元判斷該回授震盪器是朝該作用件的一非金屬部發出該第一感測訊號。藉此，避免雜訊所導致的誤判問題。

Description

流量計感測裝置及方法

本發明係關於一種感測裝置及方法，尤指一種對於水表流量計的感測裝置及方法。

傳統接觸式流量計容易受到元件間的接觸誤差或故障而影響準確性，之後興起的非接觸式流量計，則又容易受外部強力磁鐵的干擾，且感測結果為間斷式。

於是本發明人曾提出一種流量計非接觸且連續式感測裝置及方法，並獲編為中華民國專利公告號第I588451號專利案，主要是在流量計內部可動件接設一作用件，該可動件受流體帶動時連動該作用件作出位移運動，該作用件上方裝設有一投射器，可對該作用件投射訊號，該作用件面對該投射器區分出至少二區域，且至少有一區域會對投射至之連續訊號加以反射，使該投射器與作用件間之空間在作用件通過時發生訊號密度變化，致影響該投射器之投射功率，藉此感測該作用件之運動狀況，並對應得知流體之流動狀況。

然而，前述專利案中，一旦因為雜訊導致訊號密度變化，就有可能會誤判。

爰此，本發明人提出一種流量計感測方法，包含：相鄰一流量計本體設置一流量計感測裝置，使該流量計感測裝置之一作用件連接該流量計本體之一轉軸，該作用件上設置有相鄰的一金屬部與一非金屬部；該轉軸帶動該作用件轉動後，該流量計感測裝置之一回授震盪器朝該作用件發出一第一感測訊號；該作用件反射該第一感測訊號而成為一第一回授訊號，該回授震盪器比較該第一回授訊號與一第一閾值；若該第一回授訊號大於該第一閾值，該回授震盪器朝該作用件發出弱於該第一感測訊號的一第二感測訊號；該作用件反射該第二感測訊號而成為一第二回授訊號，該回授震盪器比較該第二回授訊號與一第二閾值；若該第二回授訊號大於該第二閾值，由該流量計感測裝置之一運算單元判斷該回授震盪器是朝該非金屬部發出該第一感測訊號。

本發明人又提出一種流量計感測裝置，用於感測一流量計本體，該流量計本體有一轉軸，該流量計感測裝置包含：一作用件，連接該轉軸，該作用件上設置有相鄰的一金屬部與一非金屬部；一回授震盪器，相鄰該作用件，該回授震盪器朝該作用件發出一第一感測訊號；以及一運算單元，訊號連接該回授震盪器；該轉軸帶動該作用件轉動後，該回授震盪器朝該作用件發出該第一感測訊號；該作用件反射該第一感測訊號而成為一第一回授訊號，該回授震盪器比較該第一回授訊號與一第一閾值；若該第一回授訊號大於該第一閾值，該回授震盪器朝該作用件發出弱於該第一感測訊號的一第二感測訊號；該作用件反射該第二感測訊號而成為一第二回授訊號，該回授震盪器比較該第二回授訊號與一第二閾值；若該第二回授訊號大於該第二閾值，由該運算單元判斷該回授震盪器是朝該非金屬部發出該第一感測訊號。

進一步，若該第二回授訊號不大於該第二閾值，該回授震盪器重新朝該作用件發出該第一感測訊號。

進一步，若該第一回授訊號不大於該第一閾值，該回授震盪器朝該作用件發出強於該第一感測訊號的一第三感測訊號；該作用件反射該第三感測訊號而成為一第三回授訊號，該回授震盪器比較該第三回授訊號與一第三閾值；若該第三回授訊號小於該第三閾值，由該運算單元判斷該回授震盪器是朝該金屬部發出該第一感測訊號。

進一步，若該第三回授訊號不小於該第三閾值，該回授震盪器重新朝該作用件發出該第一感測訊號。

進一步，當該回授震盪器重新朝該作用件發出該第一感測訊號的次數大於一預設次數，或者，時間長於一預設時間，該運算單元不判斷該回授震盪器是朝該金屬部或該非金屬部發出該第一感測訊號。

進一步，該運算單元判斷該回授震盪器是朝該金屬部或該非金屬部發出該第一感測訊號而做為一判斷結果後，將該判斷結果直接或轉為一流動狀態，控制一顯示單元顯示，或者，經由一通訊單元傳送至一外部系統；該流動狀態係為流速、流向及流量之一或其組合。

根據上述技術特徵較佳地可達成以下功效：

1.藉由第一閾值、第二閾值的雙重確認，或者，第一閾值、第三閾值的雙重確認，可以避免一點點雜訊干擾第一回授訊號所導致的誤判問題。

2.回授震盪器重新發出第一感測訊號的次數大於預設次數，或者，時間長於預設時間，運算單元就不判斷回授震盪器是朝金屬部或非金屬部發出第一感測訊號，可以避免誤判導致使用者的損失。

3.運算單元只需要取得判斷結果，以及後續流動狀態的轉換，可以降低運算負擔，並大幅節省運算單元的耗電量。

4.採用回授震盪器，免去後續訊號濾波與放大的繁瑣步驟。

5.回授震盪器與作用件的距離可以拉長，能根據流量計本體內部空間進行更合理、有效的元件配置。

6.判斷結果可以直接或在轉換為流動狀態後，被傳送至外部系統進行後續的分析與紀錄，或者，也可以被顯示於顯示單元，以供使用者或抄表人員直接查看。

100:流量計感測裝置

1:作用件

11:金屬部

12:非金屬部

2:回授震盪器

3:運算單元

4:顯示單元

5:通訊單元

A:流量計本體

A1:葉片

A2:轉軸

[第一圖]係本發明實施例之實施示意圖一，示意作用件連接轉軸。

[第二圖]係本發明實施例之系統方塊圖，示意流量計感測裝置。

[第三圖]係本發明實施例之流程方塊圖。

[第四圖]係本發明實施例之實施示意圖二，示意回授震盪器對應作用件。

[第五圖]係本發明實施例之實施示意圖三，示意作用件的外觀。

[第六圖]係本發明實施例之實施示意圖四，示意回授震盪器朝金屬部發出第一感測訊號。

[第七圖]係本發明實施例之實施示意圖五，示意回授震盪器朝非金屬部發出第一感測訊號。

綜合上述技術特徵，本發明流量計感測裝置及方法的主要功效將可於下述實施例清楚呈現。

請參閱第一圖及第二圖，係揭示本發明實施例流量計感測裝置100，用於在相鄰一流量計本體A設置後，執行本發明之一流量計感測方法。

該流量計本體A包含一葉片A1，以及連接該葉片A1而受該葉片A1帶動的一轉軸A2。惟該流量計本體A的其餘結構，以及該葉片A1與該轉軸A2如何作動，皆已為習知技術，於此不再贅述。

該流量計感測裝置100包含：一作用件1，連接該轉軸A2，該作用件1上設置有相鄰的一金屬部11與一非金屬部12。該作用件1可以是以套筒的方式套於該轉軸A2，而與該轉軸A2連動。

一回授震盪器2，相鄰該作用件1。該回授震盪器2對應該作用件1，並可以持續或受控制而朝該作用件1發出感測訊號，例如電磁波。較佳地，該回授震盪器2可以包含有回授部分的回授接收器電路，以及振盪器部分的震盪電路。

一運算單元3，訊號連接該回授震盪器2。該運算單元3例如可以是電腦、微處理器等等。

一顯示單元4，訊號連接該運算單元3。該顯示單元4例如可以是獨立的顯示器，或是該流量計本體A本身的顯示面板等等。

一通訊單元5，訊號連接該運算單元3。該通訊單元5可以是無線或有線的網路通訊設備。

要特別說明的是，該流量計感測裝置100中各元件所需使用到的電力，可以來自於一電池或一市電等等，本發明不加以限制，也未於本案圖式中繪出該電池、該市電，以及電線等等，所屬技術領域中具有通常知識者在參閱本發明說明書後，可以依據實際需求進行元件的選擇，以及完成電線、電路、該回授震盪器2的配置。

請參閱第三圖及第四圖，並請搭配第一圖及第二圖，要執行該流量計感測方法時，首先相鄰該流量計本體A設置該流量計感測裝置100，使該作用件1連接該轉軸A2，該回授震盪器2則對應該作用件1，以朝該作用件1發出一第一感測訊號。

當要進行流量檢測的液體流過該流量計本體A而衝擊該葉片A1時，該葉片A1會帶動該轉軸A2轉動，該轉軸A2則進一步帶動該作用件1轉動。

請參閱第一圖、第四圖及第五圖，由於該作用件1中央設置有穿孔以供該轉軸A2穿過，進而使該轉軸A2可以直接帶動該作用件1轉動。

又，由於該作用件1上交錯設置有該金屬部11與該非金屬部12，當該回授震盪器2朝轉動中的該作用件1發出該第一感測訊號時，該第一感測訊號會被輪流發送至該金屬部11與該非金屬部12。

在本發明之較佳實施例中，係以塑膠或其他非金屬材質製作出圓柱狀的該作用件1，並在該作用件1上部分塗覆金屬材質，以形成交錯的該金屬部11與該非金屬部12。

於實際實施時，該作用件1與該轉軸A2間也可以藉由例如皮帶、齒輪、連桿等結構進行連動，甚至該作用件1與該轉軸A2為一體成型。而該作用件1的部分，例如也可以是包覆部分鏤空的金屬片形成該金屬部11與該非金屬部12等等，本發明皆不加以限制，該作用件1的外型也不限於圓柱狀。

請繼續參閱第三圖及第四圖，並請搭配第一圖及第二圖，該回授震盪器2朝該作用件1發出該第一感測訊號後，該作用件1會反射該第一感測訊號而形成一第一回授訊號。該第一回授訊號由該回授震盪器2接收，該回授震盪器2再比較該第一回授訊號與一第一閾值。

在該第一回授訊號大於該第一閾值的情況下，該回授震盪器2會朝該作用件1發出弱於該第一感測訊號的一第二感測訊號。

該作用件1反射該第二感測訊號而形成一第二回授訊號。該第二回授訊號由該回授震盪器2接收，該回授震盪器2再比較該第二回授訊號與一第二閾值。

若該第二回授訊號大於該第二閾值，由該運算單元3判斷該回授震盪器2是朝該非金屬部12發出該第一感測訊號，如第七圖所示。

若該第二回授訊號不大於該第二閾值，該回授震盪器2則重新朝該作用件1發出該第一感測訊號。

而在該第一回授訊號不大於該第一閾值的情況下，該回授震盪器2則改成朝該作用件1發出強於該第一感測訊號的一第三感測訊號。

該作用件1反射該第三感測訊號而形成一第三回授訊號。該第三回授訊號由該回授震盪器2接收，該回授震盪器2再比較該第三回授訊號與一第三閾值。

若該第三回授訊號小於該第三閾值，由該運算單元3判斷該回授震盪器2是朝該金屬部11發出該第一感測訊號，如第六圖所示。

若該第三回授訊號不小於該第三閾值，該回授震盪器2則同樣重新朝該作用件1發出該第一感測訊號。

無論是該第二回授訊號不大於該第二閾值，還是該第三回授訊號不小於該第三閾值，只要該回授震盪器2重新朝該作用件1發出該第一感測訊號的次數大於一預設次數，或者，時間長於一預設時間，該運算單元3都會不判斷該回授震盪器2是朝該金屬部11或該非金屬部12發出該第一感測訊號。

此時，該運算單元3可以將該流量計感測裝置100視為故障，進而通知維修人員進行維修，也因為不進行判斷，可以避免誤判導致使用者的損失。

惟圖式中僅簡單繪出主要流程，而未連同該運算單元3不判斷該回授震盪器2是朝該金屬部11或該非金屬部12發出該第一感測訊號的步驟一併繪出。

於實際實施時，該第一閾值、該第二閾值及該第三閾值都可以是某個比例的該第一感測訊號大小，或者，分別是某個比例的該第一感測訊號、該第二感測訊號及該第三感測訊號大小。而該回授震盪器2的判斷，則可以藉由該回授震盪器2本身硬體電路的配置達成，例如選用適當電子元件、電路的適當接法等等，所屬技術領域中具有通常知識者自然可以根據該回授震盪器2的電路進行選用與適當配置。

即使該第一回授訊號因為髒污、雜訊或其他干擾，而變動時，可以藉由該第一閾值、該第二閾值的雙重確認，或者，該第一閾值、該第三閾值的雙重確認，避免一點點雜訊干擾該第一回授訊號所導致的誤判問題。

該運算單元3判斷該回授震盪器2是朝該金屬部11或該非金屬部12發出該第一感測訊號而做為一判斷結果後，將該判斷結果轉為一流動狀態，並控制該顯示單元4顯示該判斷結果及/或該流動狀態，以供使用者或抄表人員直接查看。

較佳地，該流動狀態係為流速、流向及流量之一或其組合。

舉例來說，該運算單元3可以根據一定時間內該金屬部11與該非金屬部12被該第一感測訊號照到的次數，換算一定時間內的流量；相似地，可以根據該金屬部11與該非金屬部12分別被該第一感測訊號照到一次的時間，換算對應的流速。

而在每一塊該金屬部11或該非金屬部12有不同大小的情況下，該運算單元3可以根據照射到該金屬部11與該非金屬部12的時間，判斷照射順序，進而判斷流向。

該判斷結果及/或該流動狀態，也可以經由該通訊單元5傳送至一外部系統，以進行後續的分析與紀錄，例如台灣自來水公司系統、或其他需要以該流量計本體A檢測液體的電腦系統，本發明不加以限制。

由於該運算單元3僅需計算、判斷該判斷結果及該流動狀態，可以降低運算負擔，並大幅節省該運算單元3的耗電量。

復請參閱第一圖及第二圖，本發明採用該回授震盪器2，不需要使用濾波器或放大器，不僅減少元件數量、簡化整個該流量計感測裝置100的結構，更免去後續濾波與訊號放大的繁瑣流程。

除此之外，由於採用該回授震盪器2，該回授震盪器2與該作用件1的距離可以拉長，能根據該流量計本體A內部空間進行更合理、有效的元件配置。

綜合上述實施例之說明，當可充分瞭解本發明之操作、使用及本發明產生之功效，惟以上所述實施例僅係為本發明之較佳實施例，當不能以此限定本發明實施之範圍，即依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作簡單的等效變化與修飾，皆屬本發明涵蓋之範圍內。