表的制作方法

专利名称：表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种表，更具体但并不排它的是涉及一种模块式的公用事业用表，特别是水表。
已知很多公用事业用表都被用于测量公用供给，例如煤气、水和电的供给。对公用供给的测量可以让每个消费者根据其使用公用供给的水平来交费，并且阻止对自然资源的浪费。
对于一个通常包括一个传感器，处理电子线路和电源的公用事业用表来说，如果这些零件任意之一失效的话，就不得不将整个表完全换掉。例如，机械传感器的运动零件可能会磨损，或者电池电源会耗尽。
一个公用事业用表可能包括一个可见的显示器，用来显示当前的公用供给读数，并且它通常还包括便于远程读表的设备，如一个外部感应片或一个射频(RF)模块。该设备不需要人工记录读数就可进行读表。如果读表的要求发生变化，例如如果采用RF的方法而不是采用感应片的方法来进行读表变得更为理想，那么整个公用事业用表就必须被换掉或进行物理上的改动。因此，本发明的一个目的就是设法缓解这些缺点。
根据本发明的第一特征，提供了一个表，该表包括第一和第二可拆分的连接部分，第一部分包括一个流量测量传感器和含有该传感器专用数据的存储装置，第二部分包括处理装置，该处理装置用来处理来自传感器的流量测量信号和该传感器的专用数据，以便产生一个代表流量，但不受传感器特性影响的输出信号，该传感器特性是由传感器专用数据表示的。
这种表的模块化设计可以使传感器被任意其它的传感器替换，因为任何传感器专用数据都与传感器本身相随。由处理装置执行的信号处理将使用储存在存储装置中的传感器专用数据。
对流量测量信号的处理可能包括线性化处理，因此该数据来将非线性的信号标定为线性信号。
该表可能是一个水表，其中传感器最好是一个流量传感器。更具体地，该流量传感器可以是一个射流振荡器。这种型式的传感器所具有的优点是，由于它所含的都是非运动机械零件，所以它很耐用。
表的第一部分可方便地包括一个放大器和一个调整电路。这样可以在将来自传感器的原始信号输出到第二部分之前，对该信号进行简单的处理。
在第二部分提供一个电源。该第二部分可能包括一个液晶显示器。
第一部分可以用塑料，特别是pps(聚苯硫醚)(poly phenylinesulphide)制成，并且可以方便地包括可更换的黄铜法兰，以便连接到被测量的供给源上。该法兰可以是加衬的或是涂覆任何适当的材料，以防止黄铜与被消费的水之间有湿的接触。
根据本发明的第二个特征，提供了一个与表一起使用的设备，用来通过射频(RF)输送信号来发送表示表读数的数据，该设备包括一个接收器和一个发送器，其中所说接收器被周期性地激活，其中当该设备接收到源自相配的RF装置的RF输送信号时，所说的接收器被周期激活的频率增加。
该设备最好在接收到一个包括表示数据请求信号的RF输送信号后进行发送数据。
该信号对表可能是唯一的。
该设备可拆分地连接到表上。该设备也可以整体地形成于表中。
根据本发明的第三特征，提供了与表一起使用的设备，用来发送表示表读数的数据，该设备包括一个发送器，该发送器根据远端接收器的请求发送数据，其中提供了一个装置，用来在一个特殊的时间发送数据，接收器根据传送时间对表进行辨认。
传送时间可以根据表的至少一个身份数字和一个由随机数发生器产生的数字来决定。
根据本发明的第四特征，提供了一个表，包括一个流量传感器和一个装置，该装置提供一个越过正常流体通道的信号并且对该信号进行检测，这样提供一个表明在所说流体通道中是否存在流体的指示信号。
下面将参考附图，以实例的形式描述具体的实施例，其中

图1是一个根据本发明的水表的透视图；图2是改进的水表表基的透视、分解视图；图3是图1所示水表的表头的透视、分解视图；图4是图1所示水表的传感器部件的剖视图；图5是图1所示水表的表头的剖视图；图6是流体腔室的透视图；图7显示了水表各部件之间的连接；图8显示了来自流体传感器的输出信号的一个例子；图9是一条曲线，表示引起脉冲产生的体积流量与脉冲频率之间的关系。
图10是图1所示水表的另一种表基的透视、分解视图；图1显示了水表1的透视图，该水表包括一个表基2和一个表头3(被称作总和计算器)。
图2显示了与图1所示水表1的表基相似的表基2的透视、分解视图。该表基2包括一个传感器部件4、一个pps(聚苯硫醚)(polyphenyline sulphide)体5、一个基板6和一个锁紧环7。当表基被装配好后，传感器部件4位于基体5之中，并且用四个螺钉8将基板6固定到基体5上。锁紧环7被用来将表基2和表头3连接到一起。基体5包括两个黄铜法兰14。该法兰可以是加衬的或是涂覆任何适当的材料，以防止黄铜与被消费的水之间有湿的接触。密封圈15提供了表基2的密封。
图3显示了图1所示水表的表头3的透视、分解图。该表头包括一个带乙酰基(acetyl)壳体的编码器9和一个显示部件10。编码器9有一个通讯端口11用来与设备(没有显示)连接，以方便读表，该设备例如是一个感应片或RF模块。显示部件10有一个用于显示表读数的液晶显示器12和一个铰接的保护盖13。显示部件10和编码器9可以形成为一个单元。
图4显示了传感器部件4，该传感器部件4包括一个流量传感器20，该传感器20有一个带有两个磁铁(没有显示)的流体腔室21。流体腔室21按流体振荡的原理设计而成，这是一种广为人知的流量检测技术。该流体腔室由PPS(聚苯硫醚)(poly phenyline sulphide)制成，这是一种被许可用于接触人类饮用液体的材料，但该流体腔室也可以由其他任何适当的材料制成。传感器部件4还包括一个第一印刷线路板(PCB)部件22，该第一印刷线路板(22)部件22包括放大器、调整电路和电可擦除只读存储器EEPROM。提供了一个从PCB22到传感器部件4外部的9-路接头23。当水表装配好后，接头23提供从表头3，包括电源，到表基2上相应接头的电连接。
屏幕盒24位于PCB部件22之上，而PCB部件22和屏幕盒24被封装在聚氨基甲酸(乙)酯树脂25之中。
图6显示了一个适当的流体腔室21。水从入口30进入到流体腔室21中。入口30很窄，这样将进入流体腔室21的水加速成射流。当该射流进入流体腔室21时，被一个分裂柱32分裂开。在流体腔室21的两侧产生了压力区域，其效果是将射流吸引到腔室21的一侧。大多数流体将从出口34流出腔室，但有一部分流体将进入一个回流环路36。这些绕过柱38的流体将返回到正好在入口30前面的区域，在此它将碰撞来自入口30的射流，迫使其到达腔室相反的一侧。当流体存在时，这种循环不断地重复，并且将产生振荡，振荡频率与通过流体腔室21的流体的速度成正比。该振荡由两对电极(没有显示)进行监测，该两对电极处于由两个磁铁39产生的磁场中。该电极探测射流的电动力的变化，并且这样提供了一个表示通过表的流体速度的指示信号。采用如图6所示的这种流体腔室21的传感器部件是有益的，因为它没有运动零件，因此不会过早地磨损。本申请人已制造了一个适当的流体腔室21。
图5显示了表头3的一个平面剖切视图。编码器9包括一个电池部件40，而处理电路被提供在第二PCB部件41之上。通讯端口11包括一个3-针接头42。一个盖子43形成于电池部件40和PCB部件41之上，并且聚氨基甲酸(乙)酯树脂44包围着这些部件。电池部件40是不可更换的并且在制造过程就密封到位。这样做的优点是在使用过程中防止水渗入，这对于可更换的电池也许是一个缺点，因为在这样的情况下，必须提供一个开口使电池可以进行更换。
电池部件40给表头3和表基2提供电力。
图7是一个示意图，显示了水表1的各部件之间的连接。从流量传感器20输出的信号50被输入传感器部件4和PCB部件22的放大和调整电路部分22A中。
图8显示了一个从流量传感器20输出的信号的例子。图8中的区域A显示一个表示流体速度相对较慢的脉冲输出。图8中的区域B显示一个表示流体速度相对较快的脉冲输出。随着流体速度的增加，脉冲输出的频率也增加。然而，频率和流速之间的关系不完全是线性的。图9显示了一个图线，该图线表明引起脉冲生成的体积流量与脉冲频率之间的关系。理想地，对于一个线性系统来说，每个脉冲代表的体积流量将始终相同而与频率无关，如图9中的虚线所示那样。然而，真实的流量传感器产生一个非线性的输出。本实施例所采用的传感器在低频时一个脉冲所响应的流量小于高频时一个脉冲所响应的流量。PCB部件22的EEPROM部分22B含有所用传感器专用的标定信息，这些标定信息源于图9中的图线，并且可以方便地存储，例如，可以以查阅表的形式存储在EEPROM中。
如果由于，例如，磨损或其它任何原因传感器需要重新标定时，该查阅表可以更新。表基3含有一个非易失的存储器。它保存着用于流体腔室21的标定数据表。流体腔室21是一个模压塑料零件，批量模压所产生的尺寸变化很小，结果在各种不同流体流量的条件下，流体腔室21的表因数(体积流量除以输出频率)的变化也对应很小。对于每个流体腔室21都可以画出一个表因数特性曲线，在此曲线中表因数随着流体流量或输出频率的变化被画出来。该特性曲线然后被编程到表中的非易失的存储器中，当各模块结合到一起时，表头中的线性化算法就可以从该存储器中得到该特性曲线。
通过表基和表头之间的9-路接头中适当的针，可以对非易失的存储器重新编程。当两个部分分开时，该接头是可以接近的。对于生产上的二次加工或对于不合规格的表需要进行再标定的情况来说，表可重新编程是有益的。
在使用中，来自流量传感器20的原始信号在PCB部件22的部分22A中被放大和调整(例如，滤波)，以便产生输入表头3中的编码器9的输出脉冲52。PCB部件22的部分22B的输出54是查阅表，这些信息也被输入到编码器9中。编码器9中的处理电路处理脉冲输出52和查阅表输出54，以产生一个通过表的流量(流量累积)的连续总输出56。来自EEPROM的信息使编码器9能够正确地对脉冲输出52进行译码，这样流量累积输出56总是精确的，既使在低频条件下流量传感器20不产生线性输出时也是如此。
表基2可以被另一个包含不同类型或尺寸的传感器的表基所替代。由于存储在EEPROM中的数据是其伴随的传感器所专用的，所以无论传感器的类型如何，处理电路都可以正确地计算出通过表的流量。
同样理想的是采用一个给定表基2而变化表头。例如，理想的是将一个驱动感应片的表头换成有集成RF模块的表头。另外，也可以采用记录不同体积单位的表头。
表头(总和计算器)3有能力记录和报告干运转(run-dry)事件、检测渗漏、检测和报告表头与表基的分离，并且可以规定一个用户可编程的序列号。
表的电路系统通过一个高电源阻抗向流体腔室21中的探测电极提供一个共模交流偏压。该信号的频率和波形可以与有差异的腔室信号相区别，该腔室信号是由流体流动而引起的。
当流体腔室21中充满了(导电)液体，或者说当两个探测电极通过流体连接到参考电极上时，偏压信号将通过流体的相对较低阻抗的通路被分流到接地处。
当两个探测电极到地的导通线路失去时，偏压信号将不再被分流到地。在这种情况下，偏压信号将被电路系统检测到，这样一个干腔室事件就可以被登记和处理。
如果表头检测到了干运转事件，在流体腔室处于干的状态几秒钟之后，软件将禁止流量累积。每次发生干运转事件，一个计数器就加1，而该计数器的内容在读表时输出。
当流体连续流过表的时间超过了一个规定值时，就检测到一个渗漏事件。计数器LEAK-TIME在水流过表时有规律地加1。当流动停止时(或者干运转事件被检测出来时)LEAK-TIME将被清零。每次LEAK-TIME加1，都会与存储的常数MAX-LEAK-TIME相比较。如果LEAK-TIME大于或等于MAX-LEAK-TIME，则被认为发生了渗漏。每当发生一次渗漏事件，一个计数器就加1，该计数器的内容在读表时输出。
表头3还监测着连续非使用的情况，这表示表被旁路了。该信息也在读表时输出。
软件检测任何表头与表基的分离，这是通过尝试着将一个信号从表头3传递到表基2，并且检测该信号是否被接收到而实现的。当发生分离时，表头3停止正常的流量记录。计数器将在检测到每一次分离时加1，并且该计数器的内容在读表时输出。当软件检测出模块被重新连接上后，该表将重新开始正常的流量记录，并且该计数器将再次加1。这样，在读表时，偶数值表示模块被连接起来，奇数值表示模块分离。
总和计算器通过检查总和的方式定期检查其关键存储内容的完整性。如果内容的完整性已失去，则总和算器将被关闭，同时在其显示器上带有适当指示信号。
所有的这些“事件”都被在表头3内部中被记录起来。在读表时，这些记录的信息能被显示在显示器12上，可以输出，也可以不输出。
序列号被存储在表头3中，它可以通过通讯端品1进行编制。序列号在读表时输出。
表头3可以被另一个具有不同功能的表头代替，例如该表头可以包括一个侧壁安装的LCD、一个内部RF模块或一个数据自动记录器，等。水表1的模块化设计允许任何表头与任何表基组合。如果需要一个不同的表头，就可以换上该表头，而不需要承担不得不同时更换表基的附加花费。
表头3的电接头包括检测表基2存在的装置。电源(+V)接头在表基连接上时才带电压，这样防止了接头上的水分引起电气损坏。当刚刚发生连接时，表头3将检查表基是否相配，如果不相配则发出警告。
9路电接头中的两个针专门用于发出表基2和表头3存在的信号，该9路电接头在表头3与表基2之间提供电连接。在表头3上的针通过一个热敏电阻或一个固定电阻(没有显示)相连，采用热敏电阻还是采用固定电阻依赖于传感器模块的特性是否要求进行温度补偿。
通常采用一个固定电阻，并且表头3上相对应的接头一个连接到输出端口，另一个连接到输入端口。当表头3测试表基2的存在时，它使输出端口成为高电压和低电压，并且寻找输入端口中对应的信号。如果该信号发生了，表头3就检测到了表基2的存在。否则表头3知道表基2没有安装上。
如果表基2要求温度补偿，则将热敏电阻固定在表基2的两针之间。表头3含有电路来测量两个传感器针之间的电阻。当表基连接上时，表头可以测量热敏电阻的阻值因此可以测量流体腔室中流体的温度。如果表基没有连接上，所测量的电阻实际上将会为无穷大，使表头检测到没有表基存在。这样装备的表头可以检测量配有一个固定阻值电阻的表基的存在与否，这样就提供了与不同类型的表基的兼容性。
在对表基连接的检测中，表头在表基的电路上执行一系列的测试。它检查表基电路的功能、检查传感器是否是与表头相配的类型，然后从表基的非易失的存储器向表头的存储器中拷贝含有流体腔室特性的表。然后它对从表基存储器拷贝来的数据进行完整性检查。
如果所有这些检查都令人满意地完成了，则流体测量表的功能得以实现。当流体开始通过流体腔室21时，表将开始对其进行测量。
如果这些检查有任何一个失败，则表头仍象没有固定传感器模块那样工作。
总和计算器采用检查和的装置继续周期地检查其关键存储器内容的完整性。这包括从表基中拷贝来的内容。如果这部分的完整性丧失的话，则表头反过来就象表基没有连接那样工作。如果这种情况发生，表的功能被中止并且从表基拷贝到内容的存储部分被清零。如果关键的表头内容的完整性丧失，则表头关闭并在显示器12上显示适当的指示信号。
表头周期地检查表基的分离。当表基分离时，表的功能被中止并且从表基拷贝到内容的存储部分被清零。
同样，当通讯端口11失效时，表头3的电接头被设置成可读的，这样可以解决表头3的适用性，并且可以得到表读数。
表头3有一个完整的数据记录设备。该装置以双记录原理为基础进行工作，这意味着它同时在高和低分辨率条件下、在一个存储装置中的两个独立数据区域进行记录。
它记录相当于一年的低分辨率数据和相当于一个月的高分辨率数据。该数据被总结并且在标准读表包中是可以得到的。
该装置包括两个独立的记录实体1一个“低”分辨率的自动记录器，它以一个小时取一个样的速度记录了上逆一年的数据，和2一个“高”分辨率的自动记录器，它以十分钟取一个样的速度记录了上逆二十八天的数据。
两个系统在一个相同的存储装置的两个独立区域进行记录，他们都有所记录数据的“总结”，为些数据包括在该装置的标准数据包中。
自动记录器以两种速度连续地进行记录，并且各存储区域在存满数据后，就滚动覆盖其最早的数据。当自动记录器读数据时，总结数据总是被转换。而实际的记录数据可以在一个约5-秒的时段中被读到，它相当于a一个月(二十八天)的低分辨率数据，或b两天的高分辨率数据。
包括在标准数据包中的总结数据读数对读表器是透明的。对主要记录数据进行读数将通过一个从读数探头发出的命令而开始进行。
通过通讯端口11，将一个适当的RF模块连接到表1上。该RF模块将使表能够采用一个读表装置来进行远程读表，该读表装置有一个相配的RF模块。一个用于与表连接的双向RF模块有以下的操作模式。第一操作模式包括一对一的通讯。响应来自读表设备的专门RF信号，该RF模块将传送数据。例如，如果该专门信号包含表1的身份号，该数据将仅被传送。当读表设备询问一个具体的表时，需要采用该操作模式。以这种或其它的操作模式传送的数据，会包括表读数、表的身份号和其它表明表或公用供给使用情况的数据。
RF模块的第二操作模式包括集团传送模式。响应来自读表设备的一般辨认的RF信号，该RF模块将传送数据。在该模式中，所有在该区域内的RF模块可以响应该集团传送信号。这允许在一个放置大量表的区域执行“集团传送高速读表”，这通常对于以车辆为基进行的读表是很有用的。RF模块的响应传送可以采用分时多路传输方法交错开，以防止读表设备在接收进来的数据时产生过载。传送可以被延时，该延时可以根据各表的身份号、或根据随机数发生器的值或者根据表的身份号与随机数发生器的值的乘积来进行。
RF模块的第三操作模式包括活动检测。通常，RF模块包括一个接收器，该接收器被间断地激活，例如，每5秒钟激活一次，以便偿试着接收来自一个读表器的传送信号。该接收器仅间断地激活，以便减少电力消耗，从而延长电池寿命(给接收器充电是RF模块最耗能量的功能)。在活动检测模式下，如果在该区域检测到了读表活动，接收器被激活的频率增加，例如增加到每0.5秒激活一次。RF模块有效地响应相配的装置在该区域的操作，增加接收器激活的频率，如果它接收到的RF传送信号包括一个可辨认的图形的话。这样，该RF模块可以很快地响应来自读表设备的询问信号。
也可对表头3进行重新设计，使其包括这样一个RF模块，而不是让这一性能由一个插入式的外部RF模块来提供，该RF模块通过通讯端口11进行连接。
在图10中显示了可以与表头3一起使用的另一种表基60的实例。该表基包括一个传感器部件4、一个由pps(聚苯硫醚)(poly phenylinesulphide)制成的塑料基体61、一个黄铜基板62、一个黄铜顶板63、一个锁紧环7、两个黄铜法兰64和两个法兰锁紧环65。pps被用在该实施例中，因为这种材料通常是耐用的，并且是柔软的，这样当它被跌落或不合理地使用时不会破裂。然而，也可以采用任何其它合适的塑料材料。传感器部件4和锁紧环7与提供给第一表基2的相应零件相同。当表基60装配好后，传感器部件4位于该塑料基体61之内，黄铜基板62被用六个螺钉8固定在塑料基体61上。黄铜法兰64从塑料基体61的端部伸出，每个法兰用一个法兰锁紧环65保持在其位置上，该法兰锁紧环65有一个内螺纹与塑料基体61上的外螺纹相配合。黄铜基板62对表基60的基体提供了刚性支承。锁紧环7被用来将表基60和表头3固定在一起。
用塑料(而不是黄铜)形成基体61减少了消费用水与黄铜的接触，从而减少了水被铅污染的危险。
法兰64由黄铜制成而不是由塑料制成，因为黄铜提供了一个更加刚性的与水管的连接器，在安装过程中，该水管将比塑料更不容易损坏。然而，如果法兰44损坏了，可以将其撤下并进行更换。法兰64可以加衬里或涂覆任何合适的材料，以防止黄铜与消费用水之间的湿接触。法兰44的小尺寸和简单形状允许采用涂覆工艺。对于较大的、较复杂的结构，例如整个水表体则不容易进行涂覆。
权利要求
1.一种表，该表包括第一和第二可拆分的连接部分，第一部分包括一个流量测量传感器和含有该传感器专用数据的存储装置，第二部分包括处理装置，该处理装置用来处理来自传感器的流量测量信号和该传感器的专用数据，以便产生一个代表流量但不受传感器特性影响的输出信号，该传感器特性是由传感器专用数据表示的。
2.根据权利要求1的表，其特征在于传感器专用数据表示了由传感器产生的流量测量信号与被传感器测量的流量之间的关系。
3.根据权利要求1或2的表，其特征在于该表包括一个水表。
4.根据权利要求3的表，其特征在于传感器包括一个射流振荡器。
5.根据前述权利要求之一的表，其特征在于表的第一部分包括一个放大器和一个滤波器，以便对来自传感器的流量测量信号进行放大和滤波。
6.根据前述权利要求之一的表，其特征在于表的第二部分包括一个电源，用于给表的第一和第二部分供电。
7.根据前述权利要求之一的表，其特征在于表的第二部分包括一个显示器，用来显示表的读数。
8.一种水表，它包括一个塑料基体和一个从该基体伸出的金属接头，该接头让该基体连接到供水管上。
9.根据权利要求8的水表，其特征在于基体是由pps(聚苯硫醚)(poly phenyline sulphide)制成。
10.根据权利要求8或9的水表，其特征在于金属接头是由黄铜制成。
11.根据权利要求8、9或10的水表，其特征在于金属接头加非金属衬里或涂覆非金属材料。
12.根据权利要求8至11之一的水表，其特征在于流量测量设备包括一个射流振荡器。
13.一种与表一起使用的设备，该设备用于通过射频(RF)传送来传送表示表读数的数据，该设备包括一个接收器和一个发送器，其中所说接收器周期地激活，并且其中当设备接收到来自相配的RF装置的RF传送信号时，所说接收器的所说周期激活频率增加。
14.根据权利要求13的设备，其特征在于该设备在接收到RF传送信号后传送数据，该RF传送信号中包括一个表明数据请求的信号。
15.根据权利要求14的设备，其特征在于所说信号对表是唯一的。
16.根据权利要求13至15之一的设备，其特征在于所说设备可与表进行可拆分的连接。
17.根据权利要求13至15之一的设备，其特征在于所说设备提供在表内。
18.一种与表一起使用的设备，该设备用于传送表示表读数的数据，该设备包括一个根据来自远端接收器的请求而传送数据的传送器，其中提供了在特殊时间中传送数据的装置，接收器根据传送时间对表进行辨认。
19.根据权利要求18的设备，其特征在于传送时间是根据表的身份号和随机数发生器产生的数这二者之中的至少一个来确定的。
20.一种表，该表包括一个流量传感器和一个装置，该装置用于提供越过正常流体通路的信号并检测所说的信号，这样就提供了一个表示流体是否在所说流体通道中的指示信号。
21.一种表，该表基本上如上述参考在任何一个附图或任何一个这些附图的组合所描述的那样和/或基本上如任何一个附图或任何一个这些附图的组合中所说明的那样。
22.一种与表一起使用的设备，该设备用于传送表示表读数的数据，其方式基本上如上述参考在任何一个附图或任何一个这些附图的组合所描述的那样和/或基本上如任何一个附图或任何一个这些附图的组合中所说明的那样。
全文摘要
提供了一种模块式的公用事业用表(1),例如,一种水表,该表包括一个表基(2)和一个表头(3)。来自表基(2)中的传感器的输出信号在表头(3)中被处理,以便计算公用供给量。这种处理包括采用存储在表基(2)中的标定数据对信号进行线性化。因此,任何表头可以与包括不同类型传感器的表基结合。
文档编号G01F15/00GK1370273SQ0080921
公开日2002年9月18日 申请日期2000年5月26日 优先权日1999年5月28日
发明者尼尔·弗米德格, 斯图亚特·哈罗斯, 马克·费尔曼 申请人:混合计量器有限公司