[發(fā)明專利]一種基于壓電陶瓷自供電的智能水表

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• 申請?zhí)枺?/td>: 201810082902.2
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108091060A
• 公開（公告）日: 2018-05-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳輝龍
• 申請（專利權(quán)）人: 福建天蕊光電有限公司
• 主分類號: G07F15/06
• 分類號: G07F15/06;G01F15/06;G01F15/075;H02N2/18;H02J7/32
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發(fā)明提出一種基于壓電陶瓷自供電的智能水表，包括控制電路、貯電電池、壓電陶瓷發(fā)電模塊、水量計數(shù)器；所述壓電陶瓷發(fā)電模塊包括設(shè)于水表水路內(nèi)的彈性條帶；所述彈性條帶的一端固定于發(fā)電模塊安裝座處，另一端懸空于水表水路中，彈性條帶長邊與水流方向成角度設(shè)置，彈性條帶的表面設(shè)有壓電陶瓷薄層，壓電陶瓷薄層的電輸出端與貯電電池相連；當彈性條帶在水流沖力下形變時，壓電陶瓷薄層產(chǎn)生的電能輸出至貯電電池進行存貯；貯電電池對控制電路供電；水量計數(shù)器與水表葉輪相連，當水壓推動葉輪旋轉(zhuǎn)時，水量計數(shù)器計量用水量；本發(fā)明能夠有效解決智能水表的長期監(jiān)測控制供電問題，且具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、綠色環(huán)保、經(jīng)濟實用等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及水表技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于壓電陶瓷自供電的智能水表。

背景技術(shù)

在日常生活中，水表大量安裝和使用。隨著5G時代的來臨，大量水表需要進行智能化改造，但是由于水表的安裝環(huán)境，大多離市電較遠，甚至屬于市電不容易到達的區(qū)域；同時又由于市電的接入，造成額外的漏電隱患。單純使用電池，可以解決短期的用電，但無法解決長期使用的問題。針對智能水表的需求和應(yīng)用場景，本發(fā)明利用水體流動沖擊彈性金屬片，從而帶動壓電陶瓷膜周期形變產(chǎn)生電能，為控制電路提供電能，從而就近、安全簡單地解決智能水表的供電問題。

另外，智能水表還需要在停電掉電的情況下，繼續(xù)保證水表的計數(shù)功能。本發(fā)明采用在常規(guī)水表的計數(shù)器上增加電阻膜、磁條、光柵等位置傳感技術(shù)，可以保證水表的計量準確性和公正性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種基于壓電陶瓷自供電的智能水表，能夠有效解決智能水表的長期監(jiān)測控制供電問題，且具有結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、綠色環(huán)保、經(jīng)濟實用等優(yōu)點。

本發(fā)明采用以下技術(shù)方案。

一種基于壓電陶瓷自供電的智能水表，所述智能水表包括控制電路、貯電電池、壓電陶瓷發(fā)電模塊、水量計數(shù)器；所述壓電陶瓷發(fā)電模塊包括設(shè)于水表水路內(nèi)的彈性條帶；所述彈性條帶的一端固定于發(fā)電模塊安裝座處，另一端懸空于水表水路中，所述彈性條帶長邊與水流方向成角度設(shè)置，彈性條帶的表面設(shè)有壓電陶瓷薄層，壓電陶瓷薄層的電輸出端與貯電電池相連；當所述彈性條帶在水流沖力下形變時，壓電陶瓷薄層產(chǎn)生的電能輸出至貯電電池進行存貯；所述貯電電池對控制電路供電；

所述水量計數(shù)器與控制電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口相連；水量計數(shù)器以計數(shù)機構(gòu)與水表葉輪相連，當水表水路的水壓推動葉輪旋轉(zhuǎn)時，水量計數(shù)器的計數(shù)機構(gòu)被葉輪驅(qū)動以計量用水量。

所述水量計數(shù)器的計數(shù)機構(gòu)以非易失性數(shù)據(jù)存貯結(jié)構(gòu)存貯用水量計數(shù)值；所述非易失性數(shù)據(jù)存貯結(jié)構(gòu)包括電阻阻值位置計數(shù)結(jié)構(gòu)、磁條位置計數(shù)結(jié)構(gòu)或光柵位置計數(shù)結(jié)構(gòu)中的一種。

當所述水量計數(shù)器的非易失性數(shù)據(jù)存貯結(jié)構(gòu)為電阻阻值位置計數(shù)結(jié)構(gòu)時，計數(shù)器以電阻接口與控制電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口相連；所述電阻接口包括計數(shù)圓片和帶缺口的電阻環(huán)；所述電阻環(huán)與計數(shù)圓片外周相鄰，控制電路的模數(shù)轉(zhuǎn)換接口以第一觸點與計數(shù)圓片相連；模數(shù)轉(zhuǎn)換接口經(jīng)導線以第二觸點與電阻環(huán)相連；所述計數(shù)圓片與葉輪相連；當計數(shù)圓片在葉輪驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，第二觸點在電阻環(huán)處滑移使電阻接口阻值發(fā)生變化，控制電路按水量計數(shù)器的電阻接口阻值來判定當前已用水量。

所述彈性條帶為金屬彈性薄片或彈性塑料片；當彈性條帶為金屬彈性薄片時，彈性條帶表面層為以防水處理成型的表面層。

所述發(fā)電模塊包括固定環(huán)和橫貫于固定環(huán)內(nèi)的固定橫桿，所述固定環(huán)以螺旋結(jié)構(gòu)固定于水表出水口處；所述固定橫桿處設(shè)有彈性條帶固定孔；當彈性條帶固定于彈性條帶固定孔時，彈性條帶與水流方向成一角度范圍在0~30°間的夾角。

所述壓電陶瓷薄層設(shè)于彈性條帶的上表面和/或下表面，當水表內(nèi)水體流動時沖擊彈性條帶使之周期性彎曲變形，使至少一個壓電陶瓷薄層受壓形變而產(chǎn)生電能；所述壓電陶瓷薄層表面覆以防水材料。