[發明專利]一種無線自來水表

有效

• 申請號: 201710732500.8
• 申請日: 2017-08-17
• 公開（公告）號: CN107389141B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 鄭佳佳;呂鵬;王淑云
• 申請（專利權）人: 浙江師范大學
• 主分類號: G01F1/06
• 分類號: G01F1/06;G01F15/063
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種無線自來水表，屬水儀表技術領域。帶套筒的隔板將表殼分隔成上下腔，隔板及套筒端部的限位板上裝限位環；下腔側壁上設有進出口，下腔側壁端部裝有帶階梯軸的端蓋，階梯軸上裝有葉輪，葉輪輪軸套在套筒內，輪軸上裝有半軸，輪軸及半軸上都套有磁環，磁環為等厚度結構且其端面為凸輪曲面；上腔壁上裝有壓蓋，壓蓋依次將顯示屏、隔環及電路板壓接在上腔壁的凸臺一上，顯示屏上鑲嵌有光伏電池，電路板上設有能量轉換存儲及信息發射單元；上腔壁凸臺二上裝有由墊圈隔開的兩組換能器，換能器自由端裝有磁塊，磁塊與磁環相吸引；換能器由基板和PZT膜粘接而成，兩組換能器的PZT膜相對安裝；換能器生成的電壓信號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，具體涉及一種無線自來水表。

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

本發明提出一種無線自來水表，本發明采用的實施方案是：帶套筒的隔板將表殼分隔成上腔和下腔，套筒端部經螺釘安裝有限位板，限位板及隔板上安裝有限位環，限位環的材料為磁鐵或橡膠，套筒、上腔及下腔同軸，下腔的側壁上設有進出口，進出口同軸；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，階梯軸上經軸承安裝有葉輪，葉輪的輪緣上設有輪軸和葉片，輪軸套在套筒內，輪軸上經螺釘安裝有半軸，輪軸及半軸上都套有磁環，磁環為等厚度結構且其端面為凸輪曲面；上腔壁上經螺紋安裝有壓蓋，壓蓋為環形結構，壓蓋依次將顯示屏、隔環及電路板壓接在上腔壁的凸臺一上，顯示屏上鑲嵌有光伏電池；上腔壁的凸臺二上經螺釘及壓環安裝有兩組換能器，兩組換能器由墊圈隔開，換能器自由端經螺釘安裝有磁塊，磁塊與磁環之間的作用力為吸引力；換能器由基板和PZT膜粘接而成，兩組換能器的PZT膜相對安裝；換能器經導線組與電路板相連，電路板上設有能量轉換單元、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；兩組換能器中的磁塊相互接觸時換能器不發生彎曲變形，磁塊與限位環相互接觸時PZT膜上的最大應力小于其許用值、換能器自由端變形量小于其許用值Z，且有其中：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應力，L為換能器長度。

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，為低功率數據顯示系統提供能量；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，水流驅動葉片帶動輪軸及磁環轉動，從而改變磁環與磁塊間的位置關系及相互作用力；葉輪連續轉動時磁塊因受磁環吸引力而沿著磁環的輪廓運動并迫使換能器上下往復彎曲變形；換能器上下往復彎曲變形時PZT膜所受應力大小交替變化，從而將機械能轉換成電能，所生成的電能經轉換處理后存儲在電路板上的超級電容中，用于大功率信息發射；同時，換能器彎曲變形時生成的脈沖電壓信號數量用來表征葉輪的轉速及自來水用量；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，或發射系統在每月的固定日期向外發射用水量數據。