適用于智能水表的霍爾開關機電轉換傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于智能水表技術領域，尤其是一種適用于智能水表的霍爾開關機電轉換傳感器。
【背景技術】
[0002]目前，智能水表大多都是在機械水表的基礎上加裝機電轉換傳感器做為電子計量信號傳輸給控制電路，從而實現計量計費和閥門控制的功能。傳感器做為機械水表和電子控制模塊的關鍵節點，是計量和計費的數據基礎，一旦傳感器損壞，水表將不再進行機電轉換，所配備的控制模塊采樣不到水表的信號導致整個控制無法實現，智能表變成了普通機械水表，失去了作為智能計量收費的基本功能。
[0003]現有智能水表內的機電轉換傳感器通常采用高靈敏度的干簧管傳感器做為機電轉換的元件。干簧管傳感器基于真空玻璃管密封的合金金屬觸點，該觸點在磁力線作用下實現觸點的閉合和斷開，從而實現電路的通斷，利用該原理采樣水表機械轉輪的轉數來實現機電轉換。但是這種元件具有兩大缺點:一是真空玻璃壁及其薄易碎易裂、二是有機械疲勞和機械壽命的限制，第一個缺點導致傳感器在生產加工過程中對生產工藝要求特別高，一旦受到撞擊和擠壓很容易產生破碎導致傳感器直接報廢，特別玻璃微裂造成的損害更大，微裂是肉眼看不到的裂痕，生產檢測時候同樣產生有效信號，該傳感器作為合格品出廠，但是由于微裂使玻璃管內已經不是真空，在經過一段時間的使用之后由于金屬觸點的氧化導致采樣失效。還有就是在成品的運輸和安裝過程中都要求避免強烈振動和跌落，在目前的市場上的智能水表故障70%都是因為傳感器的損壞。而傳感器是安裝于水表內的部件，一旦損壞必須更換水表，該智能表的維修和使用都帶來極大的不便。第二個缺點限制了傳感器的使用壽命由于金屬疲勞和觸點壽命使智能水表在用到幾年之后很多都失效。機電轉換的可靠性和耐用性問題一直是智能水表廠家最為頭痛的問題。此外，由于干簧管做為機電轉換傳感器要求有高的磁靈敏度和長時間的機械壽命，必須采用高質量的元件，目前國內的干簧管的生產由于技術和基礎設備的原因達不到做為傳感器的應用要求，至今都是采用進口產品(OKI為主)，這樣無形中提高了產品成本，目前市場上單只這樣的傳感器售價約2元人民幣，每套傳感器使用2個干簧管成本4元，其成本較高。
【發明內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種設計合理、性能穩定、使用壽命長且成本低廉的適用于智能水表的霍爾開關機電轉換傳感器。
[0005]本實用新型解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:
[0006]—種適用于智能水表的霍爾開關機電轉換傳感器，包括主控模塊和霍爾傳感器電路，所述霍爾傳感器電路包括兩個霍爾開關，兩個霍爾開關的輸入端分別連接到主控模塊的兩個I/O端口上，兩個霍爾開關的輸出端分別通過電阻連接到主控模塊的一個I/O端口上，兩個霍爾開關的接地端口與地相連接;霍爾傳感器電路固定安裝在水表的磁鐵上方，主控模塊通過I/O端口檢測霍爾傳感器電路的電平信號。
[0007]進一步，所述主控模塊采用PIC16F1947單片機，所述霍爾開關采用YS13S霍爾元件。
[0008]本實用新型的優點和積極效果是:
[0009]1、本實用新型采用低功耗霍爾開關實現水表機械讀數的機電轉換功能，由于霍爾開關是一種C0MS無極性高靈敏度的低功耗元件，在低磁場環境下仍然能感應并且輸出電子信號的元件，特別是在水表這種長期使用的計量儀表方便的使用，由于水表的使用年限很長(更換周期國家標準6年)作為傳感器的磁鐵會在使用中逐漸退磁，對于低靈敏度的磁傳感器會由于磁鐵的消磁而逐漸失效或者轉換不準確，而高靈敏度的霍爾開關能夠在低磁條件下正常工作。
[0010]2、本實用新型具有機電轉換應用的低功耗特點:由于智能水表是采用鋰電池供電并且要求電池使用壽命是不低于6年，所以對傳感器的功耗要求很苛刻，采用霍爾開關元件工作電流<5uA，并且采用定時循環方式查詢傳感器開關信號，巧妙地利用了霍爾開關的電平狀態保持特性和機械水表的最大轉動周期時間定時查詢傳感器開關信號，最大程度上實現了平均功耗的最小，確保智能水表鋰電池不小于6年的使用壽命。
[0011]3、本實用新型具有高可靠性和耐用性:霍爾開關元件是電子器件有別于目前機械開關的干簧管元件，由于給該元件供電的電源是低壓穩定的鋰電池并且工作在極低電流條件下，不存在機械開關的使用次數的壽命問題和機械開關的金屬疲勞問題，同時霍爾開關是塑封器件有別于干簧管元件的真空玻璃封裝存在的易碎易裂的屋里損傷，所以具有非常高的可靠性和耐用性，特別適合水表、燃氣表等常年長期工作的使用。
[0012]4、本實用新型相對于傳統的干簧管傳感器具有較低的成本，現有進口 OKI干簧管的成本一套約4.0元(2只)，而霍爾開關每套不到1.0元(2只)，有效地降低了成本。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實用新型的電路方框圖；
[0014]圖2是本實用新型的電路圖；
[0015]圖3是本實用新型的采樣控制工作原理圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結合附圖對本實用新型實施例做進一步詳述:
[0017]—種適用于智能水表的霍爾開關機電轉換傳感器，如圖1及圖2所示，包括主控模塊和霍爾傳感器電路，所述的主控模塊采用PIC16F1947單片機(U1)，所述的霍爾傳感器電路包括兩個霍爾開關(U2、U3)，兩個霍爾開關的輸入端(Vin)分別連接到PIC16F1947單片機的兩個I/O端口上，兩個霍爾開關的輸出端(Vout)分別通過電阻R1和電阻R2與PIC16F1947單片機的一個I/O端口相連接，兩個霍爾開關的GND端口與地相連接。在本實施例中，霍爾開關采用YS13S霍爾元件作為機電轉換傳感器，所述的霍爾傳感器電路采用一塊獨立的電路板并固定安裝在水表的磁鐵上方。PIC16F1947單片機通過I/O端口檢測霍爾傳感器電路的電平信號。
[0018]本實用新型的工作原理為:
[0019]1、機電轉換原理:將YS13S霍爾開關安裝于水表轉動輪上方，水表轉動輪上面的指針是一邊帶有磁性，一邊為無磁，當帶有磁性的指針一方轉動到霍爾開關感應范圍的時候，傳感元件的輸出由高電平轉換為低電平，當單片機的I/o端口檢測到這個低電平時候代表一個機械轉換完成。
[0020]2、采樣控制:如圖3所示，單片機采用定時查詢方式控制和檢測采樣，由于智能水表是電池供電的儀表，要求設備工作在低功耗的條件下，以滿足使用壽命的要求，所以該機電轉換傳感器采用周期定時供電的工作方式，供電采用單片機的I/O端口作為工作電源供電，當采用周期時間到時候，控制供電的I/O端口設置為高電平，啟動霍爾傳感器工作，并檢測是否有低電平信號，如果有低電平信號說明采樣有效，單片機進行計量和存儲，如果是高電平說明沒有轉換信號，單片機控制I/O端口為低電平，斷開傳感器的供電，使傳感器功耗降到0功耗，根據機械水表轉動輪的轉動周期本設計采樣周期為3秒。
[0021]需要強調的是，本實用新型所述的實施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實用新型包括并不限于【具體實施方式】中所述的實施例，凡是由本領域技術人員根據本實用新型的技術方案得出的其他實施方式，同樣屬于本實用新型保護的范圍。
【主權項】
1.一種適用于智能水表的霍爾開關機電轉換傳感器，其特征在于:包括主控模塊和霍爾傳感器電路，所述霍爾傳感器電路包括兩個霍爾開關，兩個霍爾開關的輸入端分別連接到主控模塊的兩個I/o端口上，兩個霍爾開關的輸出端分別通過電阻連接到主控模塊的一個I/O端口上，兩個霍爾開關的接地端口與地相連接;霍爾傳感器電路固定安裝在水表的磁鐵上方，主控模塊通過I/O端口檢測霍爾傳感器電路的電平信號。2.根據權利要求1所述適用于智能水表的霍爾開關機電轉換傳感器，其特征在于:所述主控模塊采用PIC16F1947單片機，所述霍爾開關采用YS13S霍爾元件。
【專利摘要】本實用新型涉及一種適用于智能水表的霍爾開關機電轉換傳感器，其技術特點是：包括主控模塊和霍爾傳感器電路，所述霍爾傳感器電路包括兩個霍爾開關，兩個霍爾開關的輸入端分別連接到主控模塊的兩個I/O端口上，兩個霍爾開關的輸出端分別通過電阻連接到主控模塊的一個I/O端口上，兩個霍爾開關的接地端口與地相連接；霍爾傳感器電路固定安裝在水表的磁鐵上方，主控模塊通過I/O端口檢測霍爾傳感器電路的電平信號。本實用新型采用低功耗霍爾開關實現水表機械讀數的機電轉換功能，最大程度上實現了平均功耗的最小，確保智能水表鋰電池不小于6年的使用壽命，具有高可靠性和耐用性，有效地降低了成本。
【IPC分類】G01F1/05
【公開號】CN205138558
【申請號】CN201520923748
【發明人】張瑞
【申請人】天津恒潤益家科技發展有限公司
【公開日】2016年4月6日
【申請日】2015年11月18日