[發(fā)明專利]一種自發(fā)電低功耗水表的設(shè)計與實現(xiàn)方法

無效

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• 申請日: 2013-01-18
• 公開（公告）號: CN103940476A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 杜晉寧
• 申請（專利權(quán)）人: 杜晉寧
• 主分類號: G01F1/28
• 分類號: G01F1/28
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是一種新型數(shù)字式水表，它以MSP430單片機(jī)為核心控制器，在輪軸上加上定子，葉輪上加上環(huán)形磁極，并利用水流沖擊葉輪發(fā)電為電路提供電源、計量準(zhǔn)確、使用方便、極低功耗，數(shù)據(jù)實時顯示的水表。作為一種新型數(shù)字式水表，它主要解決了在不需外加或更換電源的條件下能夠顯示水流量以及不間斷供電問題，從而保證了水表可以長期正常工作使用。屬于自動控制領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

目前，隨著社會的發(fā)展和科技的進(jìn)步，計量器具向著自動化、智能化、電子化方向發(fā)展。其中，具有自發(fā)電功能的自發(fā)電水表通過外接驅(qū)動器，可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的有線或無線傳送，從而利用計算機(jī)進(jìn)行自動的集中數(shù)據(jù)處理、計費等，是未來水表的發(fā)展方向。目前工業(yè)和民用水表都是機(jī)械式水表，用水量是通過一組指針表來累積指示的，由于數(shù)據(jù)不直觀，抄表比較麻煩；企事業(yè)單位使用的水表常被安裝在地下管道上，給抄表工作帶來諸多不便；機(jī)械式水表不能直接輸出用水量電信號，也給城鎮(zhèn)供水系統(tǒng)采用計算機(jī)監(jiān)控管理工作造成困難。?

不同的水表在結(jié)構(gòu)上有一定的相似性。各種水表逐漸向電控式、智能化方向發(fā)展，其較傳統(tǒng)的各種純機(jī)械式流體度量表在結(jié)構(gòu)上已經(jīng)有了實質(zhì)性的改變。其與傳統(tǒng)的各種純機(jī)械式流體度量表最大的區(qū)別是其要消耗電能。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)對智能水表、熱表的有關(guān)規(guī)定，內(nèi)裝電池的使用壽命應(yīng)大于五年。為了延長供電時間，目前都是在采用高能量電池來延長使用時間。或者必須降低整機(jī)功耗或加大電池容量，而電池容量加大必然使電池體積增大，電池體積太大流體度量表內(nèi)放不下，或者需要增大流體度量表的殼體尺寸；整機(jī)功耗的降低又受硬件和軟件的限制，特別是在可關(guān)斷流體度量表中含有耗電較大的電磁閥，一般容量的電池不能滿足要求，需經(jīng)常更換電池。現(xiàn)有的電控式流體度量表只好采用交流供電，而交流供電在一定程度上又限制了流體度量表的使用范圍。由于電池壽命有限，用戶在使用水表時要經(jīng)常更換電池，這一缺點影響了電子水表的推廣使用。?

在本發(fā)明中提供的是一種在輪軸上加上定子，葉輪上加上環(huán)形磁極，并利用水能發(fā)電為電路提供電源、計量準(zhǔn)確、使用方便、數(shù)據(jù)實時顯示的水表。本方案以MSP430單片機(jī)為核心，可以實現(xiàn)低功耗狀態(tài)下保證系統(tǒng)的正常工作。另外，以液晶屏做為顯示部件，提高了人機(jī)交互的友好性。作為一種新型數(shù)字式水表，它主要實現(xiàn)了不需外加或更換電源的條件下水流量的數(shù)字顯示和不間斷供電問題，從而保證了水表可以長期正常工作使用。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的是一種在輪軸上加上定子，葉輪上加上環(huán)形磁極，并利用水能發(fā)電為電路提供電源、計量準(zhǔn)確、使用方便、數(shù)據(jù)實時顯示的水表。該電路以MSP430單片機(jī)為核心，可以實現(xiàn)低功耗狀態(tài)下保證系統(tǒng)的正常工作。作為一種新型數(shù)字式水表，它主要實現(xiàn)了不需外加或更換電源的條件下水流量的數(shù)字顯示和不間斷供電問題，從而保證了水表可以長期正常工作使用。?

如上圖所示，水流經(jīng)過可發(fā)電渦輪機(jī)可產(chǎn)生低電壓，經(jīng)由供電模塊升壓，整流，穩(wěn)壓后可直接供給單片機(jī)使用。另一方面脈沖產(chǎn)生模塊可根據(jù)渦輪機(jī)發(fā)出的低壓交流電形成的類似正弦波的波形轉(zhuǎn)換成可供單片機(jī)計數(shù)所使用的方波，按一定比例計算通過的水流量，從而在LCD上實時顯示水流數(shù)據(jù)。這就可以實現(xiàn)無需外加或更換電源的條件下水流量的數(shù)字顯示和不間斷供電問題。?

城市自來水事業(yè)作為城市基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分，是我國城市建設(shè)的主要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。隨著我國經(jīng)濟(jì)和信息產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，自來水收費管理也必將朝著電子化、信息化方向發(fā)展。自發(fā)電智能水表作為一種順應(yīng)自來水行業(yè)發(fā)展需要的產(chǎn)品，它的出現(xiàn)極大的改善了傳統(tǒng)管理模式下存在數(shù)據(jù)不明顯和電源更換問題，改變了現(xiàn)有的用水機(jī)制，增強(qiáng)了人們的節(jié)水意識。因此，它的推廣、應(yīng)用很具市場潛力。本發(fā)明所研究的智能水表系統(tǒng)正是在這樣的情況下提出的，具體發(fā)明的內(nèi)容如下：?

1.水流沖擊葉輪發(fā)電系統(tǒng)；?

2.升壓系統(tǒng)；?

3.低功耗設(shè)計；?

附圖說明

圖1發(fā)電設(shè)計流程圖?

圖2發(fā)電機(jī)示意圖?

圖3多倍壓整流電路?

圖4橋式整流電路?

圖5脈沖采集電路?

實施方式?

本發(fā)明中發(fā)電模塊的設(shè)計與實現(xiàn)流程圖如圖1所示。主要由升壓電路、AC/DC電路和穩(wěn)壓電路等部分組成。渦輪發(fā)電的示意圖如圖2所示。?

1.升壓電路設(shè)計?