專利名稱：全電子數字式自來水表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自來水表，尤其涉及一種全電子數字式自來水表，主要應用 于家用自來水的計量。
背景技術：
公知的機械干式水表包含表殼、濾水網、計量機構、指示表盤多個部分，其中計量 機構由葉輪盒、葉輪、葉輪軸、磁環等部分組成，而指示表盤由多個水表刻度盤和多個指針、 字輪、傳動齒輪、磁環等部分組成。機械干式水表的工作原理如下水流從進水管進入葉輪 盒，推動葉輪轉動，從出水管流出；葉輪在水流推動下帶動葉輪軸轉動，葉輪軸帶動安裝在 其頂端的磁環轉動，該磁環與安裝在指示表盤底部的磁環相對應，通過磁力帶動干式表盤 中的磁環轉動，將葉輪的旋轉運動傳遞至干式表盤，干式表盤內的磁環具有與該磁環同步 轉動的同軸變速齒輪，變速齒輪與指示表盤內的傳動齒輪嚙合，帶動多級傳動齒輪系轉動， 從而驅動各個刻度盤上的指針與字輪轉動，指示水量。
發明內容技術問題機械干式水表雖然已經得到了廣泛的應用，但是該類型水表結構上幾十年一貫 制，在表盤指針驅動方式、水表面板布局、傳動磁塊定位等多個方面仍存在一定的不足。現 有機械干式水表的機械指示表盤包含多級用于進位制的齒輪傳動機構、指針和字輪等部 分，由表盤內的磁環帶動多級齒輪系轉動，從而驅動指針和字輪指示水量。其表盤顯示界面 有多個水表刻度盤、多個指針和一個機械字輪組，指針指示的水表刻度字小，較難辨識，機 械表盤內的驅動齒輪系復雜繁冗，占據了表盤內的大部分空間，當水表高速運行時，傳動磁 環需要帶動齒輪系、指針以及字輪轉動，可能存在傳動失步的現象，影響水表的計量精度。技術方案為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種全電子數字式自來水表，其技術方 案如下一種全電子數字式自來水表，包括基座、進水管、出水管、表盤外殼、水表指示裝 置、球形閥、球形閥驅動用步進電機，所述水表指示裝置安裝在表盤外殼中，水表指示裝置 包含水表面板、專用控制芯片、水表指針驅動用步進電機、指針、累計液晶模塊，其特征在 于所述的水表采用刻度指針加累計液晶的指示方式，但只有一個水表刻度和一根指針， 指針由水表指針驅動用步進電機的轉動軸帶動，球形閥的動作由球形閥驅動用步進電機控 制。所述的全電子數字式自來水表，其專用控制芯片分別與水表指針驅動用步進電 機、球形閥驅動用步進電機和累計液晶模塊直接相連。所述的全電子數字式自來水表，其水表面板上鏤刻有一個封閉的圓形水表刻度， 水表刻度分為10大格，每一大格代表0. 001m3，一個大格又分為10小格，每一小格代表0. 0001m3，其大刻度格標注值從0到9，最小分度值為0. 0001。所述的全電子數字式自來水表，在水表面板的中心位置處有一個圓形的電機軸 孔，水表指針驅動用步進電機的轉動軸從水表面板的背后穿過電機軸孔，再與指針套接。所述的全電子數字式自來水表，其水表面板上還開有一個矩形的液晶窗口，累計 液晶模塊通過液晶窗口顯露出來，累計液晶模塊可顯示6位數字，包括4位整數，2位小數， 累計液晶模塊的最大累計值為9999. 99m3。所述的全電子數字式自來水表，其圓形的表盤外殼底部外側壁有外螺紋，再與基 座延伸至中央頂部的圓柱體上的內螺紋相連，基座頂部圓柱體的中心位置有一個向上凸起 的圓柱形輸入磁環腔體，磁環腔體內放置輸入磁環，表盤外殼底部中心位置對應有一個下 凹的圓柱形輸出磁環腔體，磁環腔體內放置輸出磁環，其輸入磁環腔體的中心與輸出磁環 腔體的中心在一條直線上。所述的全電子數字式自來水表，其輸入磁環腔體的四周開有一個環形屏蔽槽，輸 出磁環腔體的四周開有一個環形屏蔽槽，兩個屏蔽槽結合所形成的空間放置一個可屏蔽外 來磁場的環形導磁材料體。所述的全電子數字式自來水表，其特征在于水表包含一個方形電池盒，電池盒由 上蓋和底殼組成，電池盒內放置電池，電池盒底殼的底部中心位置設有一個圓形凹槽，圓形 凹槽內側壁上具有內螺紋，電池盒通過圓形凹槽與電機倉螺紋連接。所述的全電子數字式自來水表，其特征在于球形閥驅動用步進電機安裝在一個 圓柱形的電機倉中，電機倉內側壁上開有兩個條形卡槽，球形閥驅動用步進電機外殼上具 有兩個卡位凸頭，卡位凸頭上打有螺絲孔，球形閥驅動用步進電機利用卡位凸頭插入條形 卡槽內定位，卡位凸頭再與電機倉通過螺釘連接固定，球形閥驅動用步進電機的轉動軸中 心處開有一個凹槽，與安裝在出水管上的球形閥的閥頭套接。技術效果相對于現有機械干式水表，本實用新型具有如下有益技術效果1、本實用新型水表采用水表指針驅動用步進電機、指針、累計液晶模塊、專用控制 芯片等部分構成其指示機構，將傳統的純機械式表盤轉換為全電子式數字表盤，在水表刻 度面板上，以水表指針驅動用步進電機的轉動軸帶動一根指針，從而取代多級齒輪系驅動 指針指示實時用水狀況，用累計液晶模塊替換機械字輪組顯示總水量，去除了繁冗的多級 傳動齒輪系，精簡了表盤機構，大大提高了水表的可靠性，減少了磁環傳動失步的現象，是 一種全新的水表表型。2、本實用新型水表采用一個水表刻度面板和單指針方式指示當前用水量，用液晶 指示累計用水量，水表刻度最小分度值為0.0001立方米，不但保持了原有水表的指示精 度，而且大大精簡了表盤顯示界面，方便了用戶查看數據。3、本實用新型水表的采樣數據處理方式較機械式水表更為合理，傳統機械式水表 并不會對水流量數據進行預處理，它直接將水流量信號傳遞至齒輪系，然后驅動多級指針 和字輪組轉動，本實用新型水表利用霍爾元件將表示水流量的信號轉化為電信號，電信號 經過調理后傳遞給專用控制芯片，專用控制芯片對所接收的數據進行數字濾波和工程物理 量變換，繼而驅動水表指針驅動用步進電機和累計液晶模塊指示用水量，由于本實用新型 對采樣數據進行了預處理操作，因此，能夠減小采樣數據抖動所帶來的計量誤差，使水量計量更加精確。[0021] 4、本實用新型水表的輸入磁環位于基座頂端中心的輸入磁環腔體內，輸出磁環位于表盤外殼底端中心的輸出磁環腔體內，裝配水表時，基座與表盤外殼通過螺紋連接，輸入磁環和輸出磁環自然對齊，去除了傳統水表用于對齊輸入輸出傳動磁環所設置的定位機構，使水表的裝配生產更加方便。[0022] 5、本實用新型水表的球形閥采用專用步進電機驅動的方案，可有效地實現球形閥開度的控制，達到節約用水的目的。
[0023] 圖l是全電子數字式自來水表正向外形圖；[0024] 圖2是全電子數字式自來水表反向外形圖；[0025] 圖3是全電子數字式自來水表側視圖；[0026] 圖4是全電子數字式自來水表俯視圖；[0027] 圖5是全電子數字式自來水表底視圖；[0028] 圖6是全電子數字式自來水表正向爆炸圖；[0029] 圖7是全電子數字式自來水表反向爆炸圖；[0030] 圖8是全電子數字式自來水表基座外形圖；[0031] 圖9是全電子數字式自來水表電原理構框圖。[0032] 標號說明[0033] l基座2進水管[0034] 3出水管4表盤外殼[0035] 5水表面板6水表刻度[0036] 7累計液晶模塊7l液晶窗口[0037] 8電機軸孔9指針[0038] 10 ZJb表指針驅動用步進電機 11PCB電路板[0039] 12PCB電路板定位孔13表盤外殼中的固定孔[0040] 14輸出磁環腔伺15表盤鉛封環[0041] 16基座鉛封環17基座壁內螺紋[0042] 18輸入磁環腔伺19基座環形屏蔽槽[0043] 191表盤環形屏蔽槽20電池盒上蓋[0044] 21 E包池盒底殼21 1 E包池盒底殼圓形凹槽[0045] 22球形閥頭23球形閥臺階[0046] 24專用控制芯片25采樣單元[0047] 26輸入磁環27輸出磁環[0048] 28霍爾元件28l信號調理電路[0049] 29球形閥驅動用步進電機29]卡位凸頭[0050] 292軸面凹槽293電機倉[0051] 294卡位凸頭螺絲孔295條形卡槽[0052] 30球形閥3l電池[0053]311電壓檢測電路具體實施方式
以下結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。本實用新型全電子數字式自來水表包括基座1、進水管2、出水管3、水表指示裝 置、電池31、球形閥驅動用步進電機29、球形閥30多個部分。進水管和出水管位于基座的 兩端，與基座連為一體，基座的底部設有十字加強筋，用于加固水表基座。球形閥30放置在 出水管道中，球形閥頂部有一個球形閥臺階23，球形閥30的閥頭22從臺階露出，再與球形 閥驅動用步進電機29連接。基座1為水表的基礎組成部分，內部包含采樣單元25、輸入磁環26，該部分用于采 樣水流量信號，并通過輸入磁環26傳遞至輸出磁環27，形成從水的流量信號從基座到水表 指示裝置的磁傳動結構。基座1延伸至其中央頂部的圓柱體上的內側壁上刻有內螺紋，圓形的表盤外殼4 底部外側壁具有外螺紋，兩者通過內外螺紋連接成一體，基座1頂部圓柱體的中心位置有 一個向上凸起的圓柱形輸入磁環腔體18，輸入磁環腔體18內放置輸入磁環26，表盤外殼 4底部中心位置對應有一個下凹的圓柱形輸出磁環腔體14，輸出磁環腔體14內放置輸出 磁環27，輸入磁環腔體18的中心與輸出磁環腔體14的中心在一條直線上。輸入磁環腔體 18的四周開有一個基座環形屏蔽槽19，輸出磁環腔體14的四周開有一個表盤環形屏蔽槽 191，兩環形屏蔽槽位置相對應，兩個屏蔽槽結合所形成的空間可用來放置一個環形的導磁 材料體，導磁材料體可以屏蔽外來磁場，防止外來磁場對輸入輸出磁環傳動的干擾。表盤外殼4為一圓柱體，與基座1的中央頂部的圓柱體相連，表盤外殼4外側靠近 底部的位置處有一個表盤鉛封環15，基座1靠近表盤外殼4的連接位置處有一個基座鉛封 環16，兩鉛封環環孔相對，用于鉛封表盤和基座1。表盤外殼4內包含有水表指示裝置，水表指示裝置包含水表面板5、專用控制芯片 24、水表指針驅動用步進電機10、指針9、耗水累計液晶模塊7。在水表面板5上鏤刻有一個 封閉的圓形水表刻度6，水表刻度分為10大格，每一大格代表0. 001m3，一個大格又分為10 小格，每一小格代表0. 0001m3，其大刻度格標注值從0到9，最小分度值為0. 0001。表盤外殼4的頂端具有一個透明的觀察窗口，圓形水表面板5位于觀察窗口之下， 在水表面板5的中心位置處有一個圓形的電機軸孔8，水表指針驅動用步進電機10的轉動 軸從水表面板5的背后穿過電機軸孔8，再與指針9套接，水表指針驅動用步進電機10安裝 在PCB電路板11上，PCB電路板11上均勻的設置了四個定位孔12，這四個定位孔與表盤外 殼4中的固定孔13位置相對，PCB電路板11可通過螺釘固定在表盤外殼4的底部。水表面板5上還開有一個矩形的液晶窗口 71，累計液晶模塊7通過液晶窗口 71顯 露出來，累計液晶模塊7可顯示6位數字，包括4位整數，2位小數，累計液晶模塊的最大累 計值為 9999. 99m3。所述的水表包含一個方形電池盒，電池盒由上蓋20和底殼21兩部分組成，電池盒 內放置電池31，電池盒底殼21的底部中心位置設有一個圓形凹槽211，圓形凹槽內側壁上 具有內螺紋，電池盒通過圓形凹槽211與電機倉293螺紋連接在一起。球形閥驅動用步進電機29安裝在一個圓柱形的電機倉293中，電機倉293安裝在出水管的球形閥臺階23上，電機倉293內側壁上開有兩個條形卡槽295，球形閥驅動用步 進電機29外殼上具有兩個卡位凸頭291，卡位凸頭上有螺絲孔294，球形閥驅動用步進電機 29利用卡位凸頭291插入條形卡槽295內定位，卡位凸頭291再與電機倉293通過螺釘連 接固定，球形閥驅動用步進電機29的轉動軸中心位置上開有一個軸面凹槽292，與安裝在 出水管3上的球形閥30的閥頭22套接。本實用新型的電原理框圖如圖9，PCB電路板11上裝置有專用控制芯片24、水表指 針驅動用步進電機10、累計液晶模塊7、霍爾元件28、信號調理電路281、電壓檢測電路311。 采樣單元25將水流量信號以圓周運動信號形式傳遞給輸入磁環26，輸入磁環26通過磁力 以圓周運動形式傳遞給輸出磁環27，輸出磁環27的圓周運動信號經由霍爾元件28轉換為 脈沖電信號，脈沖電信號經信號調理調整后傳送至專用控制芯片24。專用控制芯片24對接 收的數據進行數字濾波處理和工程量變換，將輸入數據轉化為步進電機的角位移量并計算 累計液晶模塊所顯示的數據，繼而驅動水表指針驅動用步進電機10和累計液晶模塊7分別 指示實時用水狀況和用水總量。電池31的電源信號經過電壓檢測電路傳遞至專用控制芯 片24。專用控制芯片24以電池電源信號作為電源，同時監測電池電壓，當電壓過低時，專用 控制芯片24驅動球形閥驅動用步進電機29關閉球形閥30，并通過累計液晶模塊7閃爍提 示更換電池。所述的球形閥驅動用步進電機29是一種低功耗、大力矩的數字化運動器件， 該步進電機可以依照實時水流速度調節球形閥30開閉程度，以適應用水需求，達到節水目 的。本實用新型將原有機械式水表轉換成為電子式水表，水表面板將指針指示以及液 晶顯示集中在一起，構成單指針刻度與液晶相結合的指示方式，累計液晶模塊顯示總用水 量，水表指針驅動用步進電機驅動指針指示實時用水量，不僅大大提高了家用自來水表的 計量精度和使用壽命，而且突破了傳統機械表盤的結構，提出了一種新的水表類型，本實用 新型可廣泛應用于各種流量計量領域。
權利要求一種全電子數字式自來水表，包括基座(1)、進水管(2)、出水管(3)、表盤外殼(4)、水表指示裝置、球形閥(30)、球形閥驅動用步進電機(29)，所述水表指示裝置安裝在表盤外殼(4)中，水表指示裝置包含水表面板(5)、專用控制芯片(24)、水表指針驅動用步進電機(10)、指針(9)、累計液晶模塊(7)，其特征在于所述的水表采用刻度指針加累計液晶的指示方式，但只有一個水表刻度(6)和一根指針(9)，指針(9)由水表指針驅動用步進電機(10)的轉動軸帶動，球形閥(30)的動作由球形閥驅動用步進電機(29)控制。
2.根據權利要求1所述的全電子數字式自來水表，其特征在于專用控制芯片(24)分 別與水表指針驅動用步進電機(10)、球形閥驅動用步進電機(29)和累計液晶模塊(7)直接 相連。
3.根據權利要求1所述的全電子數字式自來水表，其特征在于水表面板(5)上鏤刻 有一個封閉的圓形水表刻度(6)，水表刻度分為10大格，每一大格代表0.001m3，一個大格 又分為10小格，每一小格代表0. 0001m3,其大刻度格標注值從0到9，最小分度值為0. 0001。
4.根據權利要求1或3所述的全電子數字式自來水表，其特征在于在水表面板(5)的 中心位置處有一個圓形的電機軸孔(8)，水表指針驅動用步進電機(10)的轉動軸從水表面 板(5)的背后穿過電機軸孔(8)，再與指針(9)套接。
5.根據權利要求1或4所述的全電子數字式自來水表，其特征在于水表面板(5)上 還開有一個矩形的液晶窗口(71)，累計液晶模塊(7)通過液晶窗口(71)顯露出來，累計 液晶模塊(7)可顯示6位數字，包括4位整數，2位小數，累計液晶模塊的最大累計值為 9999. 99m3。
6.根據權利要求1所述的全電子數字式自來水表，其特征在于圓形的表盤外殼(4) 底部外側壁有外螺紋，再與基座(1)延伸至中央頂部的圓柱體上的內螺紋相連，基座(1)頂 部圓柱體的中心位置有一個向上凸起的圓柱形輸入磁環腔體(18)，輸入磁環腔體(18)內 放置輸入磁環(26)，表盤外殼(4)底部中心位置對應有一個下凹的圓柱形輸出磁環腔體 (14)，輸出磁環腔體(14)內放置輸出磁環(27)，輸入磁環腔體(18)的中心與輸出磁環腔體 (14)的中心在一條直線上。
7.根據權利要求1或6所述的全電子數字式自來水表，其特征在于輸入磁環腔體 (18)的四周開有一個基座環形屏蔽槽(19)，輸出磁環腔體(14)的四周開有一個表盤環形 屏蔽槽(191)，兩個屏蔽槽結合所形成的空間放置一個可屏蔽外來磁場的環形導磁材料體。
8.根據權利要求1所述的全電子數字式自來水表，其特征在于水表包含一個方形電 池盒，電池盒由上蓋(20)和底殼(21)組成，電池盒內放置電池(31)，電池盒底殼(21)的底 部中心位置設有一個圓形凹槽(211)，圓形凹槽內側壁上具有內螺紋，電池盒通過圓形凹槽 (211)與電機倉(293)螺紋連接。
9.根據權利要求1所述的全電子數字式自來水表，其特征在于球形閥驅動用步進電 機(29)安裝在一個圓柱形的電機倉(293)中，電機倉(293)內側壁上開有兩個條形卡槽 (295)，球形閥驅動用步進電機(29)外殼上具有兩個卡位凸頭(291)，卡位凸頭上打有螺絲 孔(294)，球形閥驅動用步進電機(29)利用卡位凸頭(291)插入條形卡槽(295)內定位，卡 位凸頭(291)再與電機倉(293)通過螺釘連接固定，球形閥驅動用步進電機(29)的轉動軸 中心處開有一個軸面凹槽(292)，與安裝在出水管(3)上的球形閥(30)的閥頭(22)套接。
專利摘要一種全電子數字式自來水表，包括基座、水表指示裝置、電池盒、球形閥、球形閥驅動用步進電機、進水管、出水管多個部分，基座是水表的基礎組成部分，包含采樣單元和輸入磁環，水表指示裝置包含水表面板、專用控制芯片、水表指針驅動用步進電機、指針、累計液晶模塊部分，采樣單元采樣水流量信號，通過輸入輸出磁環將流量信號傳遞給水表指示裝置，并進行水量消耗計量，然后驅動水表指針驅動用步進電機以及累計液晶模塊指示用水量。球形閥設置在出水管中，由球形閥驅動用步進電機控制其開度。本實用新型以電子表盤取代機械表盤，突破了傳統水表的結構，大大提高了水表的計量精度和使用壽命，可廣泛應用于各種流量計量領域。
文檔編號G01F15/06GK201583303SQ20102010180
公開日2010年9月15日 申請日期2010年1月27日 優先權日2010年1月27日
發明者彭希南, 管于球, 荀慶來, 謝穩 申請人:管于球;彭希南