专利名称：液晶与机械双显示远传水表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种测量水流流量的装置。
小口径(15～40mm)旋翼式水表广泛应用于民用建筑和供水工程中，按其计数器是否浸在被测水中可分为湿式、干式和液封式，尽管其内部结构不断改进，技术性能不断提高，其中包括7位指针加组合叶轮式的基型表至7位指针加整体叶轮式的A型表；8位指针加组合叶轮式的B型表，8位指针加整体叶轮式的C型表，指针加字轮式的E型表等，但是均属机械传动方式，其技术性能不能满足用户要求。对于湿式水表，虽然结构简单，灵敏度较高，但是由于计数器浸在水中，表盘易堆积水中的沉淀物，影响读数，齿轮与字轮易被异物卡住，影响计量。对于干式水表，由于密封轴摩擦力大，灵敏度差，易漏水侵蚀标度盘，且结构复杂而被磁传水表所淘汰。磁传水表由上、下两磁钢组成，由于在流量骤变时出现旋转不同步，且上部磁钢(磁性中心齿轮)易受外部磁场的于扰，影响计量，因此继C型表之后的E型表及干式磁传水表终因先天不足而未能取代C型表。
日本用新型磁传感器MP元件代替机械水表的齿轮和模拟指针，把永磁体装在叶轮轴上，构成体积小、可靠性高的电子水表(见黄刚《电子导报》，1992年6月9日)。电子水表由机械部分和电路部分组成。机械部分包括壳体、叶轮、叶轮盒和磁钢。电路部分包括磁传感器、放大器和计数显示电路等。上述电子水表的耗电量偏大，灵敏度较低，存在叶轮抖动现象。
CN93201747.9号专利提供一种电路工作电压低，耗电省，灵敏度较高，叶轮抖动小，采用霍尔元件作为传感器的液晶显示电子水表。但不便于用户对水表读数的监测。
本实用新型的目的在于提供一种同时具有机械指针显示和远传液晶显示双重功能的液晶与机械双显示远传水表。
本实用新型的基本技术方案是改进水表的传感计量器，它由经改进的传统机械水表叶轮齿轮传动结构、机械显示结构和非接触式传感探头等组成。在传统LXS系列与LXSG系列水表中改造原有结构，增设磁传感部件，磁传感元件安装于水表呈静态的工作部件上，磁钢则安装于水表呈动态的计量部件上。传感元件的信号线沿上述工作、计量部件、密封圈、引线套和表玻璃外缘引出水表罩子。水表工作时，经叶轮转动，带动齿轮工作而产生机械指针显示读数及远传液晶显示读数。
本实用新型包括已有水表的表壳、齿轮盒、托板、上夹板组件、标度盘、表玻璃、表盖、齿轮组、下夹板、叶轮盒、叶轮、水流调节板、过滤网、指针和密封O圈等，表壳的两侧为管接头，齿轮盒位于表壳内，齿轮组位于上夹板组件与下夹板之间，托板接于下夹板的下底面，齿轮组、上夹板组件、下夹板与托板置于齿轮盒内。标度盘置于上夹板上表面，标度盘上的指针与齿轮组连接，叶轮穿过叶轮盒底部中心孔与齿轮组的主齿轮啮接，叶轮位于叶轮盒内，水流调节板设于叶轮盒底部外底面，过滤网罩于叶轮盒底部。表玻璃置于标度盘上方，表盖置于表玻璃上方。
在齿轮盒下夹板的下底面设一放置传感元件衬套的套槽，从套槽一端沿下夹板的下底面设传感元件引线槽，在引线槽与下夹板的下底面交接处设槽口。在上夹板组件的上夹板底部与下夹板之间的支撑脚外侧设支撑脚线槽，在叶轮盒上端口内侧设叶轮盒线槽，在叶轮盒端口与上夹板组件及表玻璃之间的密封O圈上也设线槽。在表玻璃上设环状引线套，在引线套环侧位于叶轮盒线槽处设引线孔，传感元件信号线穿过下夹板下底面的传感元件引线槽与槽口、上夹板底部与下夹板之间的支撑脚线槽、叶轮盒线槽、密封O圈线槽和引线套引线孔。外罩罩于引线套的外环侧，并利用内螺纹与表壳固定，表盖设于引线套的上方。在齿轮轮面或叶轮上设2个或2个以上的磁钢。传感元件采用霍尔元件。
下夹板下底面的传感元件引线槽口、上夹板底部与下夹板之间的支撑脚线槽、叶轮盒线槽最好设为3条线槽，以便嵌入传感元件的3条信号线。磁钢最好设置于靠近下夹板的齿轮轮面上，磁钢的磁场强度选为800～1500高斯，以1200～1500高斯为佳。
传感元件信号线外接远传液晶显示电路部件。通常，远传电路和部件可如上述CN93201749.9号专利“液晶显示电子水表”所采用的电路；它包括检测电路、计数显示电路和电源。检测电路由振荡电路、波形变换电路、整形缓冲电路、倒相电路、传感器输出信号滤波电路、整形电路、脉冲调宽电路、解调触发电路和2分频电路组成，振荡电路输出80～130Hz的矩形波信号经波形变换电路、整形缓冲电路输出空度比大于800的窄脉冲分别送倒相电路和霍尔传感元件，霍尔传感元件器的输出脉冲信号经传感器输出信号滤波电路、整形电路和脉冲调宽电路后的矩形波与倒相电路的输出信号输入解调触发电路，再经2分频电路输出至计数显示电路。属于常用的计数显示电路包括8位串联行十进制计数器，高4位与低4位选择器，锁存、译码、液晶显示驱动器，小数点驱动器，上电清零电路，2分频电路，液晶显示屏和按钮。
本实用新型在已有机械式水表的基础，结合液晶显示电子水表的远传特性，改进结构，将传感元件安装于水表中呈静态的工作部件下夹板的下底面，由托板加以固定支撑，不易脱落；磁钢则安装于水表中呈动态的计量部件齿轮轮面上，并巧妙地设计了传感元件信号线的位置、走向和引出办法。这样，水表工作时，标度盘上的机械指针和远传液晶同时显示其读数，便于用户巡查和抄表员抄表。与已有的水表相比还具有如下优点1.磁传感元件远离水表表面，抗磁场于扰力强。
2.不改变表玻璃几何尺寸和强度。
3.水表的指针读数、水表的外观与已有水表相似，读数视线不受阻，巡查方便，比单纯远传液晶显示电子水表容易被用户接受。
4.各种元器件隐蔽性好，信号引线固定，密封，紧固定位在引线套上，牢固可靠，不容易被拉断。信号引线沿下夹板外侧三线槽、齿轮盒及密封O圈三线槽在表玻璃正压下密封，经2MPa压力下试验，密封性能良好。
5.表盖定位固定在引线套上，不随铜质外罩旋转而改变位置，克服已有水表表盖随外罩任意落点及松动盖合产生的缺陷。
6.产品系列适用性好，按水表公称口径划分，小口径15、20、25、40及大口径50等5种型号双显水表，可采用同一尺寸规格的指示机构(包括上下夹板、托板、齿轮、指针、标度盘)、表玻璃O型密封圈、引线套、外罩衬垫、表盖等另部件，通用性强。对于大口径80、100、150等型号双显表，磁钢选在第4位长轴齿轮齿面上，传感器仍置于下夹板下底面。同时若远传液晶显示电路采用单片机系统，则可以进行水表抄表收费统一计算机管理。
图1为本实用新型的结构图。
图2为下夹板下底面结构图。
图3为上夹板组件的上夹板底部与下夹板之间的支撑脚线槽示意图。
图4为引线套引线孔示意图。
图5为水表远传显示电路部分方框图。
图6为水表远传显示电路部分原理图。
实施例如图1所示，本实用新型包括表壳(1)、齿轮盒(2)、托板(3)、嵌式传感元件衬套(4)、上夹板组件(5)、标度盘(6)、表玻璃(7)、叶轮盒(8)、传感元件信号线(9)、引线套(10)、表盖(11)、磁钢(12)、传感元件(13)、齿轮组(14)、外罩(15)、下夹板(16)、叶轮(17)、过滤网(18)、指针(19)、密封O圈(20)和水流调节板等。表壳(1)的两侧为管接头，齿轮盒(2)等位于表壳内，齿轮盒(2)、托板(3)、上夹板组件(5)、标度盘(6)、表玻璃(7)、叶轮盒(8)、齿轮组(14)、叶轮(17)、过滤网(18)、指针(19)和水流调节板等的结构与连接与已有机械式水表相似或相同。参见图2，在下夹板(16)的下底面(161)设一放置传感元件衬套的套槽(162)，从套槽(162)一端沿下夹板的下底面(161)设传感元件引线槽(163)，在引线槽(163)与下夹板的下底面(161)交接处设槽口(164)。参见图3，在上夹板组件(5)的上夹板(51)底部与下夹板(16)之间的支撑脚(52)外侧设支撑脚线槽(53)。在叶轮盒(8)上端口内侧设叶轮盒线槽，在叶轮盒(8)端口与上夹板组件(5)及表玻璃(7)之间的密封O圈(20)上也设线槽。参见图4，环状引线套(10)置于表玻璃(7)上，在引线套(10)环侧位于叶轮盒线槽处设引线孔(101，102)。传感元件信号线(9)穿过下夹板下底面的传感元件引线槽(163)与槽口(164)、上夹板底部与下夹板之间的支撑脚线槽(53)、密封O圈线槽和叶轮盒线槽后从引线套的引线孔(101，102)引出，并外接远传显示电路部分的检测电路。外罩(15)罩于引线套(10)的外环侧，并利用其内螺纹与表壳固定。表盖(11)位于引线套(10)的上方，表盖(11)连接于引线套(10)外环上端的配盖柱(103)上，配盖柱(103)上设梢孔(104)，在梢孔(104)对面的引线套外环上端设表盖定位夹紧槽(105)。2块磁钢(12)置于任一位置的的齿轮或叶轮上，首优第5号或155号长轴齿轮的轮面上，其磁场强度为1200～1500高斯。传感元件采用霍尔元件，置于嵌式传感元件衬套(4)中。
槽口(164)、支撑脚线槽(53)、密封O圈线槽和叶轮盒线槽均设置为3线槽。
如图5所示，电路部分包括检测电路、计数显示电路和电源。检测电路包括振荡电路(21)、波形变换电路(22)、整形缓冲电路(23)、传感器输出信号滤波电路(24)、整形电路(25)、倒相电路(26)、脉冲调宽电路(27)、解调触发电路(28)和2分频电路(29)。计数显示电路包括8位串联行十进制计数器(30)、高4位与低4位选择器(31)、选择按钮(32)、4位BCD-七段锁存、译码、液晶显示驱动器(33)、显示与消隐选择按钮(34)、上电清零电路(39)、小数点驱动器(40)、2分频电路(41)和4位液晶显示屏(42)。
检测电路的作用是产生一连串频率为80～130Hz，空度比大于800的窄脉冲作为霍尔开关的间歇电源。如图6所示，施密特触发器MC 14584的12、13脚与R1、C1组成振荡器电路，3～6脚与R2、C2组成波形变换电路，产生的窄脉冲经缓冲作为霍尔开关CS3020的间歇电源。在磁钢的作用下，霍尔开关的输出端出现有、无连串脉冲。此脉冲经滤波电路(R3、R4、C3)、整形电路(六施密特反相器MC14584的11、10脚)和脉冲调宽电路(R5、C4、D和MC14584的9、8脚)，再经D触发器解调和2分频电路(双D型触发器MC14013)后，得出磁钢转一周D触发器Q端变化一次，即输出一个电脉冲。这样，就将原来霍尔开关直接加3V电源时工作电流4mA降至加间歇电源后检测电路(包括霍尔开关)的工作电流小于5uA。为增强驱动能力，整形缓冲电路所示的施密特电路由33个施密特反相器并联而成(MC14584)。
计数显示电路由8位十进制串行计数器(双BCD加计数器MC14518×4)作磁钢转动圈数的累积，然后通过选择开关电路(四与/或选择器MC14019×4)，选择高4位或低4位进行锁存、译码、驱动4位液晶屏显示。平时显示屏消隐，当需要显示数据时，才按动显示与消隐选择按钮K1，图中K2为高4位与低4位选择器选择按钮，MC14543×4组成4位BCD-七段锁存/译码/液晶显示驱动器。小数点驱动器用四2输入端或非门MC14001和四异或门MC14070。上电清零电路由RC充放电电路组成。
上述电路的技术参数如下1.电路工作电压范围VDD＝2.4～3.5V2.电路工作电流I≤10uA；当VDD＝3V时，I≤10uA；当VDD＝3.5V时，I≤15uA。
3.振荡电路工作频率f1＝80～130Hz；被测振动磁钢的频率f2＝0～40Hz。
4.规定的规范值VDH≥(VDD-0.05V)；VOL≤(VSS+0.05V)。
液晶在电压为2.4V～3.5V能正常显示，液晶驱动方式为静态扫描输出。
工作时，当水流入水表后，利用水速推动叶轮旋转，经非接触式磁性传感元件产生矩形电脉冲输入到电路，液晶显示屏累计显示出流经水表的水的体积总量。
权利要求1.液晶与机械双显示远传水表，包括表壳、齿轮盒、托板、上夹板组件、标度盘、表玻璃、表盖、齿轮组、下夹板、叶轮盒、叶轮、水流调节板、指针、过滤网和密封O圈，以及远传液晶显示电路，其特征在于1)在下夹板的下底面设一放置传感元件衬套的套槽，从套槽一端沿下夹板的下底面设传感元件引线槽，在引线槽与下夹板的下底面交接处设槽口，在上夹板组件的上夹板底部与下夹板之间的支撑脚外侧设支撑脚线槽，在叶轮盒上端口内侧设叶轮盒线槽，在叶轮盒端口与上夹板组件及表玻璃之间的密封O圈上设线槽；2)在表玻璃上设环状引线套，在引线套环侧位于叶轮盒线槽处设引线孔，传感元件信号线穿过下夹板下底面的传感元件引线槽与槽口、上夹板底部与下夹板之间的支撑脚线槽、叶轮盒线槽、密封O圈线槽和引线套引线孔；3)外罩罩子引线套的外环侧，并利用其内螺纹与表壳固定，表盖设于引线套的上方；4)在齿轮轮面或叶轮上设2个或2个以上的磁钢；5)传感元件采用霍尔元件，传感元件信号线外接远传液晶显示电路。
2.如权利要求1所述的液晶与机械双显示远传水表，其特征在于下夹板下底面的传感元件引线槽口、上夹板底部与下夹板之间的支撑脚线槽、叶轮盒线槽均设为3线槽。
3.如权利要求1所述的液晶与机械双显示远传水表，其特征在于磁钢设置于靠下夹板的齿轮轮面上，磁钢的磁场强度为800～1500高斯。
4.如权利要求1所述的液晶与机械双显示远传水表，其特征在于表盖连接于引线套外环上端的配盖柱上，配盖柱上设梢孔，在梢孔对面的引线套外环上端设表盖定位夹紧槽。
专利摘要液晶与机械双显示远传水表,涉及一种测量水流流量的装置。在下夹板的下底面设套槽、引线槽、槽口,在上下夹板之间的支撑脚外侧设线槽,在叶轮盒上端口内侧设叶轮盒线槽,在叶轮盒端口与上夹板、表玻璃之间的密封O圈上设线槽;在表玻璃上设环状引线套,套上设引线孔,信号线通过线槽、引线孔外接远传电路,在齿轮或叶轮上设磁钢。标度盘上的指针和远传液同时显示其读数,便于用户巡查和抄表员抄表或计算机管理。
文档编号G01F15/06GK2289216SQ9624236
公开日1998年8月26日 申请日期1996年10月21日 优先权日1996年10月21日
发明者尤明机, 卢为国, 袁维新, 陈伟, 林丽玲, 林维海 申请人:厦门仪表厂