一种小口径差压式智能水表的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种小口径差压式智能水表，属于智能水表领域。它包括基表本体和控制端，基表本体上设有进水口、阀门、差压式流量检测模块、水位检测模块和出水口，差压式流量检测模块包括数字式压力传感器一和数字式压力传感器二，数字式压力传感器一和数字式压力传感器二分别安装在正取压孔和负取压孔上，检测孔位于基表本体的上管壁，且开孔方向与水流方向垂直，水位检测模块包括水位检测传感器，水位检测传感器位于检测孔上，控制端分别和两个数字式压力传感器、水位检测传感器相连接。本实用新型计量原理简单，采用数字压力传感器和水位传感器，提高了智能水表的计量精度和计量范围。
【专利说明】一种小口径差压式智能水表
【技术领域】
[0001]本实用新型属于水表【技术领域】，具体地说涉及一种小口径差压式智能水表。
【背景技术】
[0002]随着人口的增长与水资源的枯竭，高精度的水计量仪表成为城市公共事业的急需。伴随着科技的进步与城市的智能化，原有的机械水表逐步被各种智能水表所取代。目前市场现有的智能水表按测量方式可主要分为带电子装置的机械水表和电子水表。带电子装置的机械水表主要是在原有机械水表的基础上安装霍尔原件、干簧管、红外接收管等装置将叶轮、齿轮等旋转的流量信息转化为电信号进行流量检测的水表，该技术方案较为成熟，成本较低，易于安装，但其固有的机械结构使得测量结果具有一定的机械误差。电子水表是通过自身电子测量装置进行流量测量的一类水表，其克服了带电子装置的机械水表产生的机械误差，具有更高计量精度，主要有电磁水表、超声波水表等，然而该类水表一般成本较高，主要应用于大口径场合且应用范围较窄。
[0003]差压式流量计历史悠久，种类繁多，是以伯努利方程和流体连续性方程为依据，根据节流原理，当流体流经标准节流装置时(如标准孔板、标准喷嘴、长径喷嘴、经典文丘利管、文丘利喷嘴等)，在其前后产生压差，此差压值与该流量的平方成正比，而且一般差压式流量计存在着至少一种下列弊端:1)机械结构复杂，安装要求高，需定期维护；2)只适合大孔径、满管场合；3)压力损失大；4)采用模拟信号传输压力信息，干扰较大；5)测量范围较窄。在小口径智能水表领域，由于基表本体管径较小，差压式流量计应用受到限制。
【发明内容】
[0004]1.要解决的问题
[0005]针对现有技术中机械水表固有的机械结构使得测量结果具有一定的机械误差，而电子水表成本较高导致应用范围较窄的不足，本实用新型提供了一种小口径差压式智能水表，提高了智能水表的计量精度和计量范围，并通过显示模块、通信模块、阀门和IC卡模块等实现了水表的智能化，符合智能城市的发展要求。
[0006]2.技术方案
[0007]为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下:
[0008]一种小口径差压式智能水表，包括基表本体和控制端，所述的基表本体上设有进水口、阀门、差压式流量检测模块、水位检测模块和出水口，所述的阀门设置在进水口端，所述的水位检测模块设置在出水口端，所述的差压式流量检测模块位于阀门和水位检测模块之间，差压式流量检测模块包括数字式压力传感器一和数字式压力传感器二，在所述的基表本体管壁上设置有负取压孔、正取压孔和检测孔，所述的负取压孔位于基表本体下管壁且取压孔方向与水流方向垂直，所述的正取压孔位于基表本体下管壁弧形弯道的右侧末端且取压孔方向与水流方向平行，所述的数字式压力传感器一和数字式压力传感器二分别安装在正取压孔和负取压孔上，所述的检测孔位于基表本体的上管壁，且开孔方向与水流方向垂直，所述的水位检测模块包括水位检测传感器，水位检测传感器位于检测孔上，所述的控制端分别和两个数字式压力传感器、水位检测传感器相连接。
[0009]所述的水位检测传感器通过检测孔插入基表本体的水管中并接触下管壁，水位检测传感器检测面与水流方向平行。
[0010]所述的两个数字式压力传感器感应面表面防水。
[0011]其控制端包括显示模块、IC卡模块、蜂鸣器、通信模块和控制器，所述的显示模块、IC卡模块、蜂鸣器、通信模块分别与所述的控制器连接。
[0012]所述的两个数字式压力传感器采用MS5541C压力传感器。
[0013]原理:本实用新型的智能水表的计量采用的是差压式流量计量，在位于基表本体正取压孔和负取压孔的位置处分别安装数字式压力传感器一和数字式压力传感器二，当水流流过差压式流量检测模块时，由于数字式压力传感器一受力面与水流方向垂直，受到水流冲击，当水流速越大，传感器所检测的水压越大，水流越慢，传感器所检测的水压越小，同时数字式压力传感器二的感应面与水流方向平行，水流速越大，传感器所检测的水压越小，水流越小，传感器所检测的水压越大。根据此原理，水管中水流流速越大，两压力传感器的压差越大，水流流速越小，两传感器的压差越小。同时，考虑到家用小口径水管中可能会出现水流未充满水管的情况，因此在检测孔中放置水位检测传感器，为了防止水压损耗，水位检测传感器检测面和水流方向平行。控制端中的控制器通过与两个数字压力传感器和水位传感器通信并获取压力数据和水位数据，将数据在控制端的其他模块中加以显示或处理。
[0014]3.有益效果
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有以下特点:
[0016](I)本实用新型采用一种差压式流量检测方式，计量原理简单，采用数字式压力传感器和水位传感器，将差压式原理应用于小口径，降低了原有差压式流量计模拟信号传输的干扰，同时提高了智能水表的计量精度和计量范围；
[0017](2)本实用新型结构简单，易于安装制造，成本较低，适合应用于家用智能水表；
[0018](3)本实用新型采用MS5541C压力传感器，可同时提供水管中的数字压力信号和温度信号，可同时实现流量监控和温度监控；
[0019](4)通过差压式流量检测模块、水位检测模块、显示模块、通信模块、阀门和IC卡模块等实现了流量检测、数据监控、显示、计费控制等功能。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1.本实用新型的结构示意图。
[0021]图中标号:1、差压式流量检测模块；2、负取压孔；3、正取压孔；4、弧形弯道；5、基表本体；6、进水口 ；7、出水口 ；8、阀门；9、水位检测模块；10、检测孔；11、控制端。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图和具体的实施例对本发明的技术方案做进一步地介绍。
[0023]实施例1
[0024]为进一步了解本实用新型的内容，结合附图和实施例对本实用新型作详细描述。
[0025]结合图1，本实施例中的一种小口径差压式智能水表包括基表本体5，基表本体5上从左至右依次设置有进水口 6、阀门8、差压式流量检测模块1、水位检测模块9和出水口7，所述的阀门8靠近进水口 6端，所述的水位检测模块9靠近出水口 7端，水位检测模块9包括水位检测传感器。所述的差压式流量检测模块I位于阀门8和水位检测模块9之间。
[0026]差压式流量检测模块I包括设置在负取压孔2上的数字式压力传感器二、正取压孔3上的数字式压力传感器一。所述的负取压孔2位于基表本体5下管壁且取压孔方向与水流方向垂直，所述的正取压孔3位于基表本体5下管壁弧形弯道4的右侧末端且取压孔方向与水流方向平行，检测孔10位于基表本体5的上管壁,且开孔方向与水流方向垂直，水位检测传感器位于检测孔10上，控制端11分别和两个数字式压力传感器、水位检测传感器相连接。
[0027]控制端11包括显示模块、IC卡模块、蜂鸣器、通信模块和控制器，显示模块、IC卡模块、蜂鸣器、通信模块均与控制器连接。本实施例中的控制器采用MSP430F5529单片机，供电方式采用两节1.5V干电池或者3.3V电源供电。
[0028]本实施例中的差压式流量检测模块I包括数字式压力传感器一、数字式压力传感器二，其感应面表面防水可与水流接触，并且可以与控制器进行通信，采用MS5541C，数字式压力传感器一的VDD、GND、MCLK、SCLK、DIN、DOUT引脚分别和MSP430F5529单片机的DVCC1、DVSSl、ACLK、P3.0、Ρ2.3、Ρ4.0 连接，数字式压力传感器二的 VDD、GND、MCLK、SCLK、DIN、DOUT引脚分别和MSP430F5529单片机的DVCCl、DVSSl、ACLK、P3.0、Ρ2.4、Ρ4.0连接，数字式压力传感器与控制器可进行SPI通信。
[0029]本实施例中的水位检测传感器通过检测孔插入水管中并接触下管壁，水位检测传感器检测面与水流方向平行；水位检测传感器的VCC、GND、S分别和控制器的DVCC2、DVSS2、P6.0连接。
[0030]本实施例中的通信模块采用ZigBee通信模块，采用CC2430芯片，且与控制器SPI通信，控制器定时通过ZigBee通信模块将流量、工作状态等信息传送至总控端以实现实时监控同时控制器通过ZigBee通信模块从总控端获取阶梯水价等信息。
[0031]本实施例中的蜂鸣器的一端输入信号为控制器的P3.1输出信号同时另一端接控制器的GND，在用户购水量用尽时控制器控制P3.1输出高电平驱动蜂鸣器报警，在用户重新购水后控制器控制P3.1输出低电平取消报警。
[0032]本实施例中的显示模块的IXD显示屏输入信号为控制器的输出信号，采用102*64点阵液晶模块，采用在外部电容按键触发后控制器开启LCD显示。
[0033]本实施例中的IC卡模块采用非接触式IC卡或者接触式IC卡进行用户信息读取，与控制器之间可实现双向通讯，控制器通过与用户IC卡通信获取用户的流量等信息。
[0034]本实施例中的阀门由电机驱动，米用球形阀，控制器的P2.5、P2.6输出信号是阀门三极管S8050的输入信号，在用户用水量用尽时控制器通过P2.5输出高电平、P2.6输出低电平控制电机关闭阀门，在用户重新购水后通过P2.6输出高电平、P2.5输出低电平开启阀门。
[0035]实施例2
[0036]本实施例中的一种小口径差压式智能水表，与实施例1相比，其不同之处在于通信模块采用CC2530芯片。
[0037]以上示意性地对本发明创造及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明创造的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本专利的保护范围。
【权利要求】
1.一种小口径差压式智能水表，包括基表本体(5)和控制端(11)，其特征在于:所述的基表本体(5)上设有进水口 (6)、阀门(8)、差压式流量检测模块(I)、水位检测模块(9)和出水口(7)，所述的阀门(8)设置在进水口(6)端，所述的水位检测模块(9)设置在出水口(7)端，所述的差压式流量检测模块(I)位于阀门(8)和水位检测模块(9)之间，差压式流量检测模块(I)包括数字式压力传感器一和数字式压力传感器二，在所述的基表本体(5)管壁上设置有负取压孔(2)、正取压孔(3)和检测孔(10)，所述的负取压孔(2)位于基表本体(5)下管壁且取压孔方向与水流方向垂直，所述的正取压孔(3)位于基表本体(5)下管壁弧形弯道(4)的右侧末端且取压孔方向与水流方向平行，所述的数字式压力传感器一和数字式压力传感器二分别安装在正取压孔(3)和负取压孔⑵上，所述的检测孔(10)位于基表本体(5)的上管壁，且开孔方向与水流方向垂直，所述的水位检测模块(9)包括水位检测传感器，水位检测传感器位于检测孔(10)上，所述的控制端(11)分别和两个数字式压力传感器、水位检测传感器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种小口径差压式智能水表，其特征在于:所述的水位检测传感器通过检测孔(10)插入基表本体(5)的水管中并接触下管壁，水位检测传感器检测面与水流方向平行。
3.根据权利要求1或2所述的一种小口径差压式智能水表，其特征在于:所述的两个数字式压力传感器感应面表面防水。
4.根据权利要求3所述的一种小口径差压式智能水表，其特征在于，所述的控制端(11)包括显示模块、IC卡模块、蜂鸣器、通信模块和控制器，所述的显示模块、IC卡模块、蜂鸣器、通信模块分别与 所述的控制器连接。
5.根据权利要求3所述的一种小口径差压式智能水表，其特征在于，所述的两个数字式压力传感器采用MS5541C压力传感器。
【文档编号】G01F1/34GK203745011SQ201420132388
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月21日 优先权日:2014年3月21日
【发明者】刘扬, 刘晓东, 方炜, 胡勇, 徐瑞 申请人:安徽工业大学