专利名称：叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法的制作方法
技术领域：
本发明属于水表和热能表基表的电子传递及计量算法，具体地说涉及一种叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法。
背景技术：
目前，用于制造智能水表和热能表的基表，大多数是采用机械传动或超声波的基表，这些基表的计量是靠转动齿轮啮合整形成十进位和周期性发射超声波信号来达到计量目的的，这些基表要么计量精度较低，要么计量时的低流量灵敏度不够。 本发明提供一种解决方案，它能使智能水表和热能表计量精度大大提高。
发明内容
本发明是这样实现的它是用导磁材料做成一个表壳，在表壳内装入一个机芯；机芯是用非导磁材料做成一个叶轮盒上体，并在其侧壁上做有多个通孔，用来做出水口或进水口 ；叶轮盒上体内顶部的中心处固定有一个或多个用硬质材料做成的上转轴座，并在其内延伸有用金属或非金属做成的上定位圆筒；然后从叶轮盒上体的底端向上装入用金属和非金属做成的叶轮，该叶轮是在其中心处固定一个或多个用硬质材料做成的转轴，并在其顶端面固定有一个或多个信号磁体；在叶轮盒上体的底部固定一个叶轮盒下体，在其侧壁上做有多个通孔，用来做进水口或出水口，在叶轮盒下体内的中心位置有一个叶轮转轴柱，在该柱的顶端固定有用金属或非金属做成的下定位筒，在该下定位筒内装有一个或多个用硬质材料做成的下转轴座；在叶轮盒上体的外顶部的中心处固定一个或多个有磁感应传感器的线路板，该线路板上的传感器呈不对称分布，这主要是用于判断叶轮的转向以达到判断水或其它液体流向的目的。装配时，将叶轮装入叶轮盒上体和叶轮盒下体中，叶轮盒上体和叶轮盒下体之间采用螺钉或对接的方法连接；在叶轮盒下体的外侧底部，装有叶轮盒侧壁进水口堵板，其作用是将每一个在叶轮盒下体的进水口在底部堵住一部分，使得叶轮水或其他液体的推动下更灵敏；在最后在叶轮盒上体的外顶部固定一个或多个有磁感应传感器的线路板。然后用一个或多个用导磁材料做成的、中间有一个或多个圆孔或非圆孔的机芯密封压碗将机芯压紧，使其不会向外漏水；之后将磁感应传感器的输出信号线从机芯密封压碗的中心孔处取出并用导磁材料做成的堵板将该孔堵�。詈笥妹芊饨航涠ゲ棵芊�。当有水或其他液体流过本发明时，叶轮就会在流动水或其他液体的推动下转动，叶轮顶部的信号磁体就会周期性触发叶轮盒上体的外顶部所固定的磁感应传感器，该磁感应传感器就会将叶轮的转动信息表现到计算机芯片中，从而达到对流经本发明的水或其他液体进行计量的目的。在计算机芯片接收到有本发明机芯内叶轮的转动信号后，如何计算流经本发明的水或其它液体的累积流体量，就成为本发明的计量精度高低的关键。由于流经本发明的水或其它液体使本发明的机芯内的叶轮每转动一圈所需的流体量(m)在不同流量下是不同的，如果我们要使本发明的计量精度达到很高，就必须在尽量多的流量点对流经本发明的机芯内的叶轮每转动一圈所需的流体量(m)进行测量；另夕卜，每一只基表在相同流量所转动一圈需的流体量(m)也是不一样的，所以为了使每只基表都有很好的计量精度，就必须对每只基表进行尽量多的流量点使本发明的机芯内的叶轮每转动一圈所需的流体量(m)的标定。但是，在生产中每标定一个流量点都需要时间，一般都只标定最小流量(Q1)、分界流量(q2)和常用流量( )以及最大流量(q4)。为了解决以上问题，本发明是这样计算流经本发明的水或其它液体的累积流体量(M)的对同一批相同材料做成的配件而组成的基表，成批装配完成之后从中选取部分成品安装在校表台上，后在该表从最小流量(Q1)到最大流量(q4)之间除了最小流量(Q1)、分界流量(q2)和常用流量( )以及最大流量(q4)之外，还要在最小流量( )到最大流量(q4)之间插入了更多流量点，并对其各个流量点使本发明的机芯内的叶轮每转动一圈所需的流体量(m)和叶轮转动一圈所需的时间(τ )同时进行测量，并将每个叶轮转动一圈所流经流体量(m)和叶轮转动一圈所需的时间(τ )绘制出(m-- τ )函数图，将相邻两个叶轮转动一圈所需的时间(τ)的叶轮转动一圈所流经流体量(m)的测量点用直线连接起来。这样，只要所插入的流量点足够多，这条(m-τ)函数线就越接近于基表的实际值，将所测量的基表的(m- τ )进行归纳而得出一条公共的(m- τ )函数母线储存于标定所需生产的基表的计算机中。当生产基表时，为了提高生产效率，我们只能对最小流量(Q1)、分界流量(q2)和常用流量( )以及最大流量(q4)几个特征流量点进行标定；首先，要将最小流量(Q1)、分界流量(q2)和常用流量( )以及最大流量(q4)的叶轮转动一圈所需的时间(τ J、( τ 2)、(τ3)和(τ4)，调整到与储存于计算机中函数母线中的最小流量( )、分界流量(q2)和常用流量( )以及最大流量(q4)几个特征流量点的叶轮转动一圈所需的时间(τ 1(|)、( τ 2(|)、(τ 3(|)和(τ 40)相同点的叶轮转动一圈所流经的流体量(Hi1)、(Hi2)、(Hi3)和(Hi4)，其调整方法为Iii1 = mls+ (mn—m10) ( τ r τ 1(|) / ( τ η- τ 1(ι)..................... (I)式中mi是被标定基表在最小流量( )时叶轮转动一圈所流经的实测并经调整的流体量；mls是被标定基表在最小流量(qi)时叶轮转动一圈所流经的实测流体量；mn是储存在计算机中函数母线中的最小流量( )最近相邻点(qn)时叶轮转动一圈所流经的流体量；m1(l是储存在计算机中函数母线中的最小流量Q1)时叶轮转动一圈所流经的流体量;τ I是被标定基表在最小流量(Q1)时叶轮转动一圈所用的实测时间；τ 10是储存在计算机中函数母线中的最小流量(qi)时叶轮转动一圈所用的时间；τ η是储存在计算机中函数母线中的最小流量( )最近相邻点(qn)时叶轮转动一圈所用的时间。m2 — m2S+(m21_m20) ( τ 2— τ 20) / ( τ 21_ τ 20)..................... (2)式中m2是被标定基表在分界流量(q2)时叶轮转动一圈所流经的实测并经调整的流体量；m2S是被标定基表在分界流量(q2)时叶轮转动一圈所流经的实测流体量；m21是储存在计算机中函数母线中的分界流量(q2)最近相邻点(q21)时叶轮转动一、圈所流经的流体量；m2(l是储存在计算机中函数母线中的分界流量(q2)时叶轮转动一圈所流经的流体量;τ 2是被标定基表在分界流量(q2)时叶轮转动一圈所用的实测时间；τ 20是储存在计算机中函数母线中的分界流量(q2)时叶轮转动一圈所用的时间；τ 21是储存在计算机中函数母线中的分界流量(q2)最近相邻点(q21)时叶轮转动一圈所用的时间。
m3 = m3S+ (m31—m30) ( τ 3_ τ 30) / ( τ 31_ τ 30)..................... (3)式中m3是被标定基表在常用流量(q3)时叶轮转动一圈所流经的实测并经调整的流体量；m3S是被标定基表在常用流量(q3)时叶轮转动一圈所流经的实测流体量；m31是储存在计算机中函数母线中的常用流量(q3)最近相邻点(q31)时叶轮转动一圈所流经的流体量；Hi3tl是储存在计算机中函数母线中的常用流量(q3)时叶轮转动一圈所流经的流体量;τ 3是被标定基表在常用流量(q3)时叶轮转动一圈所用的实测时间；τ 30是储存在计算机中函数母线中的常用流量(q3)时叶轮转动一圈所用的时间；τ 31是储存在计算机中函数母线中的常用流量(q3)最近相邻点(q31)时叶轮转动一圈所用的时间。m4 = m4s+ (m41-m40) ( τ 4_ τ 40) / ( τ 41_ τ 40)..................... (4)式中m4是被标定基表在最大流量(q4)时叶轮转动一圈所流经的实测并经调整的流体量；m4s是被标定基表在最大流量(q4)时叶轮转动一圈所流经的实测流体量；m41是储存在计算机中函数母线中的最大流量(q4)最近相邻点(q41)时叶轮转动一圈所流经的实测流体量；m40是储存在计算机中函数母线中的最大流量(q4)时叶轮转动一圈所流经的实测流体量；τ 4是被标定基表在最大流量(q4)时叶轮转动一圈所用的实测时间；τ4(|是储存在计算机中函数母线中的最大流量(q4)时叶轮转动一圈所用的时间；τ 41是储存在计算机中函数母线中的最大流量(q4)最近相邻点(q41)时叶轮转动一圈所用的时间。而对应储存在计算机中函数母线中的最小流量( )到分界流量(q2)之间插入流量点的各点的流体量(m11K)、(m12E)……(m1IK)……(m1NK)，则要进行调整之后将其储存于基表内的数据存储器，其调整方法为 m1IE = m1I0+ (In1-In10) + (In2-Hi^m10-In20) ( τ π- τ j) / ( τ 2- τ j)......... (5)式中m1IK是被标定基表在最小流量( )到分界流量(q2)之间插入流量点(qn)时叶轮转动一圈所流经并经过调整的流体量；Hilltl是储存在计算机中函数母线中的最小流量( )到分界流量(q2)之间插入流量点(Q11)时叶轮转动一圈所流经的流体量；
τ π是储存在计算机中函数母线中的最小流量( )到分界流量(q2)之间插入流量点(Q11)时叶轮转动一圈所需的时间。m2IE = m2I0+ (m2—m20) + (m3—m2+m20—m30) ( τ 2I_ τ 2) / ( τ 3_ τ 2)......... (6)式中m2IK是被标定基表在分界流量(q2)到常用流量(q3)之间插入流量点(q2I)时叶轮转动一圈所流经并经过调整的流体量；m2KI是储存在计算机中函数母线中的分界流量(q2)到常用流量(q3)之间插入流量点(q2I)时叶轮转动一圈所流经的流体量；τ 21是储存在计算机中函数母线中的分界流量(q2)到常用流量(q3)之间插入流量点(q2I)时叶轮转动一圈所需的时间。m3IE = m3I0+ (m3—m30) + (m4—m3+m30—m40) ( τ 3I_ τ 3) / ( τ 4_ τ 3)......... (7)式中m3IK是被标定基表在常用流量(q3)到最大流量(q4)之间插入流量点(q3I)时叶轮转动一圈所流经并经过调整的流体量；m3KI是储存在计算机中函数母线中的常用流量(q3)到最大流量(q4)之间插入流量点(q3I)时叶轮转动一圈所流经的流体量；τ 31是储存在计算机中函数母线中的常用流量(q3)到最大流量(q4)之间插入流量点(q3I)时叶轮转动一圈所需的时间。当各个流量点经以上⑴到(7)式进行调整之后，其所有(m-- τ )函数数据就通过标定计算机输入基表数据存储器。本发明在使用时，当有水或其它液体流经本发明时，本发明内机芯的叶轮每转动一圈，我们就能测出叶轮转动这一圈所需的时间(T1),然后通过本发明中的单片机(MCU)芯片就可以从基表数据存储器中找到标定时所存入的叶轮每转动一圈所实测出的流体量(Hi1);具体的是将叶轮转动一圈所测出的时间(τ χ)到基表数据存储器内所储存的(m- τ )函数数据中找到所在的时间(T1)的时间区间(τη+1至τη)，然后视该时间区间叶轮每转动一圈所实测出的流体量0%)为线性变化，然后按以下方式进行修正Hi1 = mn+ (mn+1-mn) ( τ「τ n) / ( τ η+1_ τ n).............................. (8)式中1 是叶轮转动一圈所实测出的流体量；mn是基表数据存储器内在某个流量点(qn)时叶轮转动一圈所流经的实测流体量；mn+1是基表数据存储器内在某个流量点(qn)的相邻流量点(qn+1)时叶轮转动一圈所流经的实测流体量；τ I是叶轮转动一圈所测出的时间；τ η是基表数据存储器内在某个流量点(qn)时叶轮转动一圈所需的时间；τη+1是基表数据存储器内在某个流量点(qn)的相邻流量点(qn+1)时叶轮转动一圈所需时间。
完成了叶轮转动一圈所实测出的流体量(Hi1)的修正后，我们只要将所有叶轮转动一圈经修正的值进行累加即可得出流经本发明的水或其它液体累积流体量(M)M = Σ Iii1................................................................................. (9)本发明的优点在于由于叶轮盒被分为叶轮盒上体和叶轮盒下体，而且叶轮被很好地定位在叶轮盒上体中的上转轴座和调整杆的下转轴座之间，所以，其叶轮盒的构造就变得很简单，所以成本就比较低；另外，本发明在遇到有流动的水或其他液体流过时，叶轮会平稳地进行转动，而不会有大的摆动和窜动，从而计量性能比较稳定并计量灵敏度较高；再就是本发明采用了在标定基表的计算机内存储有函数母线，通过该函数母线可以在标定基表时，基表只需对最小流量( )、分界流量(q2)和常用流量(q3)以及最大流量(q4)等几个特征点进行标定即可得出与函数母线相似的(m-τ)函数数据，从而可以使基表的计量更精确；基表在实际计量时，只要测出其内机芯中叶轮转动一圈所用的时间，不管该时间是否在数据存储器的(m-τ)函数数据中找到相等的时间点，都可以采用该时间(T1)所在的时间区间(τ n+1至τη)，并用该时间区间的(m-τ)函数数据进行线性修正就可以将其叶轮转动一圈所实测出的流体量(Hi1)修正到接近实际值；而且，(m-τ)函数数据中的插入点越多，所被修正的叶轮转动一圈所实测出的流体量(Hi1)就越接近其实际值。
图I是本发明的剖视图 图2是本发明内机芯的剖视3是有磁感应传感器的线路板的俯视4是叶轮盒上体组件的剖视5是图4的俯视6是叶轮盒下体组件的剖视7是图6的俯视8是叶轮盒侧壁进水口堵板的剖视9是图8的俯视中1、表壳；2、密封胶；3、机芯密封压碗；4、叶轮盒上体；5、有磁感应传感器的线路板；6、信号线；7、上转轴座；8、上定位筒；9、信号磁体；10、机芯密封圈；11、阀门上密封圈；12、阀门下密封圈；13、阀门压圈；14、过滤网密封圈；15、叶轮；16、转轴；17、下定位筒；18、下转轴座；19、叶轮盒下体；20、叶轮盒侧壁进水口堵板；21、过滤网。
具体实施例方式本发明是这样实现的它是用导磁材料做成一个表壳(I)，在表壳
(I)内装入一个机芯；机芯是用非导磁材料做成一个叶轮盒上体(4)，并在其侧壁上做有多个通孔，用来做出水口或进水口 ；叶轮盒上体(4)内顶部的中心处固定有一个或多个用硬质材料做成的上转轴座(7)，并在其内延伸有用金属或非金属做成的上定位圆筒(8);然后从叶轮盒上体(4)的底端向上装入用金属和非金属做成的叶轮(15)，该叶轮(15)是在其中心处固定一个或多个用硬质材料做成的转轴(16)，并在其顶端面固定有一个或多个信号磁体(9);在叶轮盒上体(4)的底部固定一个叶轮盒下体(19)，在其侧壁上做有多个通孔，用来做进水口或出水口，在叶轮盒下体(19)内的中心位置有一个叶轮转轴定位柱，在该叶轮转轴定位柱的顶端固定有用金属或非金属做成的下定位筒(17)，在该下定位筒(17)内装有一个或多个用硬质材料做成的下转轴座(18);在叶轮盒上体(4)的外顶部的中心处固定一个或多个有磁感应传感器的线路板(5)，该线路板上的传感器呈不对称分布，这主要是用于判断叶轮的转向以达到判断水或其它液体流向的目的。装配时，将叶轮装入叶轮盒上体
(4)和叶轮盒下体(19)中，叶轮盒上体(4)和叶轮盒下体(19)之间采用螺钉或对接的方法连接；在叶轮盒下体(19)的外侧底部，装有叶轮盒侧壁进水口堵板(20)，其作用是将每一个在叶轮盒下体(19)的进水口在底部堵住一部分，使得叶轮水或其他液体的推动下更灵敏；最后在叶轮盒上体(4)的外顶部固定一个或多个有磁感应传感器的线路板(5)。然后用一个或多个用导磁材料做成的、中间有一个 或多个圆孔或非圆孔的机芯密封压碗(3)将机芯压紧，使其不会向外漏水；之后将磁感应传感器的输出信号线(6)从机芯密封压碗(3)的中心孔处取出并用导磁材料做成的堵板将该孔堵住，最后用密封胶(2)将其顶 部密封。
权利要求
1.叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是用导磁材料做成一个表壳(1)，在表壳(I)内装入ー个机芯，在该机芯的顶部固定一个或多个有磁感应传感器的线路板(5)，用ー个或多个用导磁材料做成的机芯密封压碗(3)将机芯压紧。
2.根据权利要求I所述叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是机芯是用非导磁材料做成ー个叶轮盒上体(4)，并在其侧壁上做有多个通孔。
3.根据权利要求I所述叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是叶轮盒上体(4)内顶部的中心处固定有ー个或多个用硬质材料做成的上转轴座(7)，并在其内延伸有用金属或非金属做成的上定位圆筒(8)。
4.根据权利要求I所述叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是在叶轮盒上体(4)的底端向上装入用金属和非金属做成的叶轮(15)，该叶轮(15)是在其中心处固定ー个或多个用硬质材料做成的转轴(16)，并在其顶端面固定有ー个或多个信号磁体(9)。
5.根据权利要求I所述叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是在叶轮盒上体(4)的底部固定ー个叶轮盒下体(19)，在其侧壁上做有多个通孔，在叶轮盒下体(19)内的中心位置有ー个叶轮转轴定位柱，在该叶轮转轴定位柱的顶端固定有用金属或非金属做成的下定位筒(17)，在该下定位筒(17)内装有ー个或多个用硬质材料做成的下转轴座(18)。
6.根据权利要求I所述叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是在叶轮盒上体(4)的外顶部的中心处固定一个或多个有磁感应传感器的线路板(5)，该线路板上的传感器呈不对称分布。
7.根据权利要求I所述叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是在标定基表的计算机内存储有表达基表特征的函数母线。
8.根据权利要求I所述叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是标定基表时，只要对最小流量( )、分界流量(q2)和常用流量( )以及最大流量(q4)等几个特征点叶轮每转动ー圈所需的流体量(m)和叶轮转动一圈所需的时间(O，通过相似线性计算，可得出与函数母线相似的、而且是接近真实值的(m--T)函数数据。
9.根据权利要求I所述叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是基表在计量吋，叶轮每转动ー圈首先进行流体量修正，使其叶轮在任何流量下的流体量达到尽量接近真实值，其办法是采用线性和平移计算。
10.根据权利要求I所述叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，其特征是基表的累积流体量等于从其叶轮开始第一次旋转起，对叶轮毎次旋转所代表的流体量进行累加即可。
全文摘要
叶轮磁感应式水表及热能表基表的信号传递及计量算法，它是用导磁材料做成一个表壳(1)，在表壳(1)内装入一个机芯，然后从叶轮盒上体(4)的底端向上装入用金属或非金属做成的叶轮(15)，在叶轮盒上体(4)的底部固定一个叶轮盒下体(19)，在叶轮盒上体(4)的外顶部的中心处固定一个或多个有磁感应传感器的线路板(5)；它采用了在标定基表的计算机内存储有函数母线，通过该函数母线可以在标定基表时，基表只需对最小流量(q1)、分界流量(q2)和常用流量(q3)以及最大流量(q4)等几个特征点进行标定即可得出与函数母线相似的(m--τ)函数数据，从而可以使基表的计量更精确。
文档编号G01F15/14GK102650541SQ20111004810
公开日2012年8月29日 申请日期2011年2月28日 优先权日2011年2月28日
发明者史密斯, 吴斌 申请人:深圳威胜科技有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
