智能超聲波水錶的製作方法
2023-06-30 20:41:21
專利名稱：智能超聲波水錶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種智能超聲波水錶，屬於供水計量儀表技術領域。
背景技術：
目前我國多採用傳統的人工抄表、收費定期結算的管理模式，經常出現用水收費困難、糾紛、欠費等問題，人工抄表-計費-收費-催費的管理模式，只能適應城市人口相對較少的情況，而隨著城市人口及高層建築的增加，人工抄表工作量日益增大，管理費用逐步增加，易出現漏抄、少抄、或欠費等現象，阻礙了行業的發展，同時用水量多與用水量少單價一樣，不利於水能源的保護，反而從一定程度上助長了水能源的浪費。智能水錶的出現及發展，基本解決了以上問題。目前市場上的智能水錶，在流速、流量測量方面尚無法取得更為精確的數據，使得水錶的精確計量收到了一定的影響。同時，對於階梯式收費方式也產生了一定的影響。
發明內容本實用新型提供一種智能超聲波水錶，以克服現有技術的缺點和給用戶及供氣管理部門帶來的各種不便和弊端。超聲波流速測量普遍應用於流速較為恆定的場合,而水錶的特點是水流速度瞬間變化大而且頻繁，已有的硬體和軟體設計在測量精度上將無法滿足。本實用新型採用德國AGAM公司最新推出的TDC-GP22時間晶片，針對水流瞬間變化大和變化頻繁的軟體算法，研發出了卡式超聲波水錶的控制軟體，兼顧了高頻率的採樣和較低的功耗，使得超聲波水錶在測量精度和使用壽命上都明顯優於機械式水錶。本實用新型解決技術問題所採取的技術方案是，智能超聲波水錶由超聲波基表、殼體、溫度傳感器、超聲波換能器、反射片、底座、控制板、卡座板、LCD液晶、電池、控制閥組成，其特徵在於，控制閥裝於基表的出水口處，殼體裝於基表上方，殼體內裝有控制板、卡座板、電池，卡座板讀寫卡口通過殼體開口露於殼體外部，卡座板、電池、溫度傳感器、超聲波換能器、控制閥均通過導線與控制板相連接，控制板上焊有LCD液晶，控制板上的微處理器與電源電路、信號採集電路、控制閥電路、LCD液晶顯示電路、讀寫卡器電路相連接，實現分階段計價及預付費功能。信號採集電路的輸出信號為微處理器的輸入信號；微處理器的輸出信號為IXD液晶顯示電路的輸入信號；微處理器可採用MSP430F448型，超聲波測量晶片採用GP22，內部設有數據保存功能；讀寫卡電路的輸出信號為微處理器的輸入信號，同時微處理器的輸出信號又為讀寫卡電路的輸入信號，即讀寫卡電路與微處理器之間可實現雙向通訊，微處理器的輸出信號為控制閥電路的輸入信號；供電電池採用3. 6V鋰電池。本實用新型的工作原理及工作流程用戶在使用前需到管理部門開戶並領取自己的水卡，管理部門根據用戶的繳費情況將等值的金額通過讀寫卡器寫入用戶卡中。用戶回家後將卡插入智能水錶中，將金額輸入到水錶中，閥門開啟方可用水。水錶基表有水流通過時，計算機通過超聲波換能器，採集超聲波順流和逆流的時間差，通過時間差可求得水流速度，並通過溫度傳感器進行溫度補償從而得流較為精確的流速，並通過LCD液晶進行顯示。在用戶的使用過程中，管理部門設定了一個月內若干階段的用水量，當用戶在本月內的用水量高於該階段的限量時，智能水錶將按供水部門的標準自動跳到下一階段水價，用水量超過的部分將按照這階段水價計費；當本月結束時，水錶將水價自動恢復到第一階段水價。同時，隨 著使用水量的遞增，智能水錶中的剩餘金額遞減，當到達下限金額值，液晶顯示「充值」，提醒用戶購水。若剩餘金額小於水計價單位時，閥門自動關閉，用戶必須到管理部門重新充值後在輸入到智能水錶中，閥門重新開啟，方可繼續使用。在用戶的使用過程中，如電池電量不足，液晶屏顯示「欠壓」，同時閥門關閉，提醒用戶更換電池，當用戶更換電池後，在插一次卡，閥門重新開啟，用戶仍可正常使用。本實用新型的有益效果是由於採用超聲波測量流速，提高了測量精度，並且超聲波測量沒有機械磨損從而提高了水錶的使用壽命。智能超聲波水錶的發明將徹底解決長期困擾用戶與供水方所存在的諸多矛盾，避免漏抄、少抄或欠費等現象的發生，通過電子計費達到了節水和科學管理的目的，改變了傳統的城市供水管理方式，變「先用水，後交費」，提高了供水行業的現代化管理水平，同時方便了用戶的使用，避免了查表收費給用戶帶來的諸多不便，具有很好的經濟和社會效益，同時根據用戶不同的用水量來設定多種不同的價格，用水越少，價格越低，鼓勵用戶節約用水，為保障用戶節約用水提供了一種很好的方式。
圖I是本實用新型剖面結構示意圖。圖2是本實用新型電路原理結構示意圖。圖I中水錶基表I、基表2、殼體3、超聲波換能器4、IXD液晶5、控制板6、溫度傳感器7、電池8、透明上蓋9、底座10、反射片11、卡座板12、控制閥13、電源電路14、主晶片15、IC卡電路16、液晶電路17、GP22採樣電路18、控制閥電路
具體實施方式
如圖I所示，本智能超聲波水錶基表I、殼體2、超聲波換能器3、IXD液晶4、線路板5、溫度傳感器6、電池7、透明上蓋8、底座9、反射片10、卡座板11、控制閥12組成，要求按照圖I要求進行組裝。溫度傳感器6安裝於基表I上，超聲波換能器3安裝於基表I上，控制閥12裝於基表I的出水口處，殼體2裝於基表I上方，殼體2內裝有卡座板11、控制板
5、電池7，卡座板11讀寫卡口通過殼體2開口露於殼體2外部，卡座板11、電池7、溫度傳感器6、控制閥12均通過導線與控制板5相連接，控制板5上焊有IXD液晶4。為實現分階段計價及預付費功能，控制板5上設有微處理器、電源電路13、主控晶片14、IC卡電路15、液晶電路16、GP22超聲波採樣電路17、控制閥電路18、紅外發射接收電路19，微處理器與電源電路13、控制閥電路18、IC卡電路15、紅外發射接收電路19、液晶電路16相連接，紅外發射接收電路19的輸出信號為微處理器的輸入信號；微處理器的輸出信號為液晶電路16的輸入信號；微處理器可採用MSP430F448型，內部設有數據保存功能；微處理器的輸出信號為控制閥電路18的輸入信號；將供電電池採用3. 6V鋰電池。當基表I有水流流過時，處理器通過超聲波晶片GP22採集並計算流速，微處理器將採集的流速進行積分運算和存儲，並通過LCD液晶4進行顯示，在用戶的使用過程中，管理部門限定了一個月內若干階段的用水量，當用戶在本月內的用水量高於該階段的限量時，智能超聲波水錶將供水部門的標準自動調到下一階段水價，用水量超過的部分將按照這階段水價計費；當本月結束時水錶將水價自動恢復到第一階段水價。在製作過程中，合理的布置電路板和給微處理器輸入相應的程序，按照附圖進行安裝、連接、調試，即可達到上訴功能要求。·
權利要求1.智能超聲波水錶，由水錶基表、殼體、溫度傳感器、超聲波換能器、管段、反射片、底座、控制板、卡座板、IXD液晶、電池、控制閥組成，其特徵在於，溫度傳感器裝於水錶基表計數器上，控制閥裝於水錶基表的出水口處，殼體裝於水錶基表上方，殼體內裝有控制板、卡座板、電池，卡座板讀寫卡口通過殼體開口露於殼體外部，卡座板、電池、溫度傳感器、控制閥均通過導線與控制板相連接，控制板上焊有LCD液晶，控制板上的微處理器與電源電路、紅外發射電路、控制閥電路、液晶電路、主控晶片、GP22超聲波採樣電路、IC卡電路相連接，實現分階段計價及預付費功能。
2.如權利要求I所述的智能超聲波水錶，其特徵在於，微處理器可採用MSP430F448型，內部設有數據保存功能。
3.如權利要求I所述的智能超聲波水錶，其特徵在於，微處理器的輸出信號為控制閥電路的輸入信號。
4.如權利要求I所述的智能超聲波水錶，其特徵在於，微處理器的輸出信號為LED液晶顯示電路的輸入信號。
5.如權利要求I所述的智能超聲波水錶，其特徵在於，讀寫卡電路的輸出信號為微處理器的輸入信號，同時微處理器的輸出信號又為讀寫卡電路的輸入信號，即讀寫卡器電路與未處理器之間可實現雙向通訊。
6.如權利要求I所述的智能超聲波水錶，其特徵在於溫度傳感器電路的輸出信號為微處理器的輸入信號，超聲波換能器的輸入輸出信號為超聲波處理晶片GP21的輸入輸出信號。
7.如權利要求I所述的智能超聲波水錶，其特徵在於，供電電池採用3.6V鋰電池。
8.如權利要求I所述的智能超聲波水錶，其特徵在於，時鐘電路的輸出信號為微處理器的輸入信號。
專利摘要智能超聲波水錶屬供水計量儀表技術領域，解決了因人工抄表、定期收費結算所帶來的收費困難、糾紛、欠費等問題。智能超聲波水錶由水錶基表、殼體、溫度傳感器、超聲波換能器、控制板、卡座板、LCD液晶、電池、控制閥組成。微處理器利用超聲波測量流速接收脈衝信號後進行數據儲存，通過LCD液晶進行顯示，遞減智能水錶中的存儲金額，同時依據設定不同階梯價格進行階梯計費，實現了預付費及階梯計價功能，方便了管理部門的管理，為提倡節約用水提供了一種很好的方式。
文檔編號G07F15/06GK202795572SQ20122033536
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月12日 優先權日2012年7月12日
發明者耿哲, 張淑貞, 楊雪巖, 朱民 申請人:耿哲