[發明專利]一種自來水計量表

有效

• 申請號: 201710727217.6
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107356293B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 溫建明;朱雅娜;鄭佳佳
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G01F1/05
• 分類號: G01F1/05;H02J7/35;H02J7/34;H02J7/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉一種自來水計量表，屬水儀表技術領域。隔板將表殼分隔成上下腔，隔板上裝有傳感器；下腔側壁上設有進口和出口，下腔的側壁端部裝有端蓋，端蓋與下腔的側壁之間設有密封墊；端蓋的中心處設有階梯軸，階梯軸上裝有葉輪，輪緣上裝有動磁鐵；上腔壁上裝有環形蓋，環形蓋依次將顯示屏、隔環及電路板壓接在上腔凸臺一上，顯示屏上嵌有光伏電池；上腔凸臺二上裝有換能器及簧片，簧片端裝有定磁鐵，動定磁鐵同性磁極相對安裝；換能器的基板靠近簧片安裝，換能器的端部裝有頂塊，頂塊頂靠在簧片上；電路板上帶有能量轉換單元、存儲單元及發射單元；傳感器所生成脈沖電壓信號的數量用來表征自來水用量。

技術領域

本發明屬于水儀表及供水設備領域，具體涉及一種自來水計量表。

背景技術

自來水是居民日常生活不可或缺的消費品，其消耗量記錄與統計目前還主要由人工來完成。人工抄表不僅效率低、浪費人力物力，更主要的是抄表員往往會因住戶家中無人徒勞往返多次，嚴重地影響了數據統計的準確性及實時性，因此人們開始研制自來水和煤氣遠程自動抄表系統。雖然現有抄表系統數據處理及傳輸技術已很成熟，但目前尚無實際推廣應用的報道，原因之一是其供電問題未能很好地解決：新老住宅都未為自動抄表系統預鋪設電纜，如鋪設臨時明線則存在安全隱患、采用電池供電則需經常更換，上述兩種方法都難(以)為用戶所接受，故開發一種可以實現電能自給的自來水表勢在必行。

發明內容

本發明提出一種自來水計量表，本發明采用的實施方案是：表殼的隔板將表殼分隔成下腔和上腔，隔板上表面上經螺釘安裝有傳感器，傳感器由鎳基板和PZT晶片粘接而成；下腔的側壁上設有進出口，進出口的中心同軸，下腔的側壁端部經螺釘安裝有端蓋，端蓋與下腔的側壁之間設有密封墊；端蓋的中心處設有階梯軸，階梯軸上經上下兩個軸承安裝有葉輪，處于上方的軸承的外圈頂靠在葉輪的輪緣上、內圈頂靠在隔板的凸臺上，輪緣上經螺釘均布地安裝有動磁鐵；上腔壁上經螺紋安裝有環形蓋，環形蓋依次將顯示屏、隔環及電路板壓接在上腔凸臺一上，顯示屏上鑲嵌有光伏電池；上腔凸臺二上經螺釘及壓環安裝有換能器及簧片，換能器對稱地安裝在簧片兩側，簧片自由端經螺釘安裝有定磁鐵，定磁鐵與動磁鐵幾何中心位于同一圓柱面上，動定磁鐵的同性磁極相對安裝；換能器由基板和PZT膜粘接而成，基板靠近簧片安裝，換能器端部安裝有頂塊，頂塊頂靠在簧片上；換能器及傳感器經不同的導線組與電路板相連，電路板上帶有能量轉換單元、存儲單元及發射單元，存儲元件為超級電容；電路板經不同導線組與顯示屏及光伏電池相連。

本發明中，換能器安裝前為平直結構、安裝后為彎曲結構且PZT膜上所承受的最大壓應力為其許用壓應力的一半，此時換能器自由端的變形量為其中：B＝1-α+αβ，A＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1，α＝h_m/H，β＝E_m/E_p，h_m和H分別為基板厚度和換能器總厚度，E_m和E_p分別為基板和PZT膜的楊氏模量，k₃₁和分別為PZT材料的機電耦合系數和許用壓應力，L為換能器長度；本發明中，換能器自由端與隔板或電路板相接觸時，PZT膜上最大壓應力小于其許用值。

本發明中，光伏電池將光能轉換成電能存在電路板上的超級電容中；有自來水流過水表時，自來水經入口流入下腔、再經出口流出，水流動時驅動葉片帶動動磁鐵轉動，從而改變動定磁鐵間的距離及相互作用力；換能器受定磁鐵的作用產生往復彎曲變形，PZT膜所受應力大小交替變化的過程中即將機械能轉換成電能；換能器生成的電能經轉換處理后存儲在電路板上的超級電容中；動磁鐵轉動靠近時，傳感器中的鎳基板被磁化并與動磁鐵相互吸引，從而使傳感器產生彎曲變形及脈沖電壓信號，該脈沖電壓信號的數量即用來表征葉輪轉速及自來水用量；當自來水用量達到某個設定值時發射系統向外發射用水量數據，或每月的固定日期發射系統向外發射用水量數據。