一种远程自来水表的制作方法

本发明属于水仪表及供水设备领域，具体涉及一种远程自来水表。

背景技术：

自来水是居民日常生活不可或缺的消费品，其消耗量记录与统计目前还主要由人工来完成。人工抄表不仅效率低、浪费人力物力，更主要的是抄表员往往会因住户家中无人徒劳往返多次，严重地影响了数据统计的准确性及实时性，因此人们开始研制自来水和煤气远程自动抄表系统。虽然现有抄表系统数据处理及传输技术已很成熟，但目前尚无实际推广应用的报道，原因之一是其供电问题未能很好地解决：新老住宅都未为自动抄表系统预铺设电缆，如铺设临时明线则存在安全隐患、采用电池供电则需经常更换，上述两种方法都难为用户所接受，故开发一种可以实现电能自给的自来水表势在必行。

技术实现要素：

本发明提出一种远程自来水表，本发明采用的实施方案是：隔板将表壳分隔成上下腔，隔板上经螺钉安装有传感器，传感器由圆形的镍基板与pzt晶片粘接而成且pzt晶片靠近上腔；下腔的侧壁上设有进出口，进出口中心同轴，下腔的侧壁端部经螺钉安装有端盖，端盖与下腔的侧壁之间设有密封垫；端盖的中心处设有阶梯轴，阶梯轴上经上下两个轴承安装有叶轮，处于上方的轴承的外圈顶靠在叶轮的轮缘上、内圈顶靠在隔板的凸台上，轮缘上经螺钉安装有磁块和磁环，磁环的上表面为凸轮曲面，磁环与阶梯轴同心；上腔壁上经螺纹安装有压盖，压盖为环形结构，压盖依次将显示屏、隔环及电路板压接在上腔壁的凸台一上，显示屏上镶嵌有光伏电池；上腔壁的凸台二上经螺钉及压环安装有换能器，换能器自由端经螺钉安装有定磁铁，定磁铁与磁环的同性磁极相对安装；换能器由基板和pzt膜粘接而成，基板靠近隔板安装；换能器及传感器经不同的导线组与电路板相连，电路板上设有能量转换单元、存储单元及发射单元，存储元件为超级电容；电路板经不同导线组与显示屏及光伏电池相连。

本发明中，换能器安装前为平直结构、安装后为弯曲结构，且：定磁铁与磁环之间静排斥力最小时pzt膜上的最大压应力为其许用值的一半、换能器自由端的变形量小于其许用值的一半，定磁铁与磁环之间静排斥力最大时pzt膜上的最大压应力小于其许用值、换能器自由端的变形量小于其许用值；换能器的自由端变形量的许用值为其中：b＝1-α+αβ，a＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1，α＝hm/h，β＝em/ep，hm和h分别为基板厚度和换能器总厚度，em和ep分别为基板和pzt膜的杨氏模量，k31和分别为pzt材料的机电耦合系数和许用应力，l为换能器长度；本发明中，动磁铁与隔板接触时pzt膜上的最大拉应力小于其许用值，动磁铁与电路板接触时pzt膜上的最大压应力小于其许用值。

本发明中，光伏电池将光能转换成电能存在电路板上的超级电容中，为低功率数据显示系统提供能量；有自来水流过水表时，自来水经入口流入下腔、再经出口流出，水流驱动叶片带动磁环转动，从而改变磁环上表面与定磁铁间的距离及相互作用力；叶轮连续转动时定磁铁上下往复运动并带动换能器往复弯曲变形，pzt膜所受应力大小交替变化的过程中即将机械能转换成电能，所生成的电能经转换处理后存储在电路板上的超级电容中，用于大功率信息发射；磁块转动靠近传感器时，传感器中的镍基板被磁化并与磁块相互吸引，从而使传感器产生弯曲变形及脉冲电压信号，该脉冲电压信号的数量即用来表征叶轮的转速及自来水用量；当自来水用量达到某个设定值时发射系统向外发射用水量数据，或发射系统在每月的固定日期向外发射用水量数据。

本发明的特色是：①能量自给，安装使用方便；②换能器经装配预弯，工作中pzt膜仅受压应力，工艺简单、成本低、可靠性高；③叶轮与电控单元各置一腔且经非接触激励，无需密封、无冲击及噪音。

附图说明

图1是本发明一个较佳实施例中水表的结构原理简图；

图2本发明一个较佳实施例中表壳的结构示意图；

图3是图1的a-a视图；

图4是本发明一个较佳实施例中叶轮的结构示意图；

图5是图4的俯视图；

图6是本发明一个较佳实施例中磁环的结构示意图；

图7是图6所示磁环的展开图。

具体实施方式

表壳a的隔板a1将表壳a分隔成下腔c1和上腔c2，隔板a1上经螺钉安装有传感器b，传感器b由圆形的镍基板与pzt晶片粘接而成且pzt晶片靠近上腔c2；下腔c1的侧壁上设有进口a2和出口a3，进口a2和出口a3的中心同轴，下腔c1的侧壁的端部经螺钉安装有端盖c，端盖c与下腔c1的侧壁之间设有密封垫d；端盖c的中心处设有阶梯轴c1，阶梯轴c1上经上下两个轴承e安装有叶轮f，处于上方的轴承e的外圈顶靠在叶轮f的轮缘f1上、内圈顶靠在隔板a1的凸台a4上，轮缘f1上经螺钉安装有磁块g和磁环h，磁环h的上表面h1为凸轮曲面，磁环h与阶梯轴c1同心；上腔壁a5上经螺纹安装有压盖i，压盖i为环形结构，压盖i依次将显示屏j、隔环k及电路板m压接在上腔壁a5的凸台一a6上，显示屏j上镶嵌有光伏电池n；上腔壁a5的凸台二a7上经螺钉及压环o安装有换能器p，换能器p的自由端经螺钉安装有定磁铁q，定磁铁q与磁环h的同性磁极相对安装；换能器p由基板p1和pzt膜p2粘接而成，基板p1靠近隔板a1安装；换能器p及传感器b经不同的导线组与电路板m相连，电路板m上设有能量转换单元、存储单元及发射单元，存储元件为超级电容；电路板m经不同导线组与显示屏j及光伏电池n相连。

本发明中，换能器p安装前为平直结构、安装后为弯曲结构，且：定磁铁q与磁环h之间静排斥力最小时pzt膜p2上的最大压应力为其许用值的一半、换能器p的自由端的变形量小于其许用值的一半，定磁铁q与磁环h之间静排斥力最大时pzt膜p2上的最大压应力小于其许用值、换能器p的自由端的变形量小于其许用值；换能器p的自由端变形量的许用值为其中：b＝1-α+αβ，a＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1，α＝hm/h，β＝em/ep，hm和h分别为基板p1厚度和换能器p的总厚度，em和ep分别为基板p1和pzt膜p2的杨氏模量，k31和分别为pzt材料的机电耦合系数和许用应力，l为换能器p的长度；本发明中，动磁铁q与隔板a1接触时pzt膜p2上的最大拉应力小于其许用值，动磁铁q与电路板m相接触时pzt膜p2上的最大压应力小于其许用值。

本发明中，光伏电池n将光能转换成电能存在电路板m上的超级电容中，为低功率数据显示系统提供能量；有自来水流过水表时，自来水经入口a2流入下腔c1、再经出口a3流出，水流驱动叶片f2带动磁环h转动，从而改变磁环h上表面h1与定磁铁q间的距离及相互作用力；叶轮f连续转动时定磁铁q上下往复运动并带动换能器p往复弯曲变形，pzt膜p2所受应力大小交替变化的过程中即将机械能转换成电能，所生成的电能经转换处理后存储在电路板m上的超级电容中，用于大功率信息发射；磁块g转动靠近传感器b时，传感器b中的镍基板被磁化并与磁块g相互吸引，从而使传感器b产生弯曲变形及脉冲电压信号，该脉冲电压信号的数量即用来表征叶轮f的转速及自来水用量；当自来水用量达到某个设定值时发射系统向外发射用水量数据，或发射系统在每月的固定日期向外发射用水量数据。