專利名稱：網絡智能水表的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種能定量控制給水量，尤其是能對流過水量進行檢測計量并定量自動關斷，輸入由IC卡、電話通訊網、寬頻帶信息網等綜合網絡或信息載體傳送的特定電訊號，又能啟動表內微型電動機，開啟表內閥門，恢復供水，并能防止非供水管理維修人員自行開啟或拆卸表蓋、電器盒、水表前進水管接頭的一體式網絡智能水表。
目前，公知公用的水表，是由水表表殼內的濾水網、葉輪盒、螺翼式或旋翼式葉輪、齒輪計數器、齒輪盒、顯示字輪或指針表盤等組成，將水表串接于供水管路上，水流經管道進入水表，通過濾水網，從切線方向進入葉輪盒，推動葉輪旋轉，帶動多級計數齒輪旋轉計數，處在齒輪組或字輪組不同位置上的計數齒輪或字輪“權”不同，代表不同的計量單位，字輪或表盤指針的指示即表示水流量的讀數。為了防止他人自行取下水表蓋，亂動表內另件，造成讀數變化或檢測計量誤差大，采用鉛封方式將水表蓋和表殼封在一起。但是，這些水表由于只具有檢測計量，顯示累積流量讀數和瞬時流量大小的計量功能，水表只能供水計量而無控制通過、關斷水流的控制管理功能。小范圍、小用水單位關斷、開通供水的功能只能由使用者、管理者均可以隨意動作的外加閥門完成，管理者并不比使用者多多少管理控制辦法。一些人還自行開啟表蓋亂動表內另件，使水表失去準確的檢測計量和正確的讀數，無強有力設備保障的信用式鉛封，事實上管不住一些人受利益驅動之手。有一類由水表和控制開啟\關斷機構兩大部分組合而成的裝置，是從水表取得計量信號，水表與控制機構由信號線連接；但是這種分體式組合裝置由于存在連接的信號線，容易被人惡意或故意改變信號而失控，或信號線容易出現損壞而失控，因此不能長期穩定可靠工作；有些這類裝置在電源不正常或無電源時無法正常工作，也無法關斷供水管道，因此也達不到管理控制的目的，反而更增加了對水表自身的維護工作量，并導致對水表能否穩定工作的擔心；并且由于這種裝置是在現有水表前后增加一套控制電路和執行機構，較現有水表要大或要長得多，在安裝更換替代現有水表時要改變現有供水管道，改造工程量大，改造費用大；同時，它的水表表蓋也只能信用式鉛封。對水瓷源的合理調度配置，水資源缺乏或相對緊缺地區以及缺水季節的供水管理、現代化的物業供水管理、長流水、水費的拖欠、扯皮等，特別是對給水供水的小范圍的、小用水單位的必要管理，均缺乏有效的、必要的管理控制手段。
本發明的目的，是提供一種結構簡單、控制可靠、使用方便、造價低廉、改造安裝更換方便、在無電源或電源不正常時也能將已設定供水量供應完畢并自動關斷表內閥門的一體式網絡智能水表；它不僅能檢測計量，顯示通過水表的瞬時流量大小和累積流量讀數，而且能對流過水表的水量進行定量控制；并從水表內部對水表蓋加密鎖閉，防止非管理維修人員自行開啟表蓋亂動表內零件、或在開啟表蓋后自行拆卸電器盒和表前水管接頭；需要開啟表內閥門供水時，安裝好電池，向水表輸入特定數字電子信號，經水表控制電路識別動作后，即可開啟表內閥門恢復供水或開啟水表蓋。達到為管好給水供水、合理調配使用水資源、節約用水、保護環境，從設備、技術上徹底解決水費拖欠、扯皮，為搞好現代化的物業管理及實現供水收費管理信息化、計算機化，提供強力有效的管理、控制手段的目的。
本發明是這樣實現的在水表表殼中，濾水網套在葉輪盒外進水口端，螺翼式或旋翼式葉輪的端齒輪與齒輪盒中的計數齒輪嚙合在一起，在計數齒輪組中某個需要設定供水定量額度的齒輪上有同軸圓盤，同軸圓盤的邊緣可以像刀口一樣光滑尖銳，同軸圓盤上有定量控制缺口，水表出口處有閥門，控制三通閥通向狀態或控制閥門關斷、開通的控制桿與同軸圓盤相對，且與同軸圓盤的邊緣呈點狀或線狀接觸，控制桿的另一端有三通閥滑閥或閥門；齒輪盒中有濕式微型電動機，微電機轉子驅動軸經齒輪減速，通過帶止動部的減速離合齒輪的同軸控制凸輪作用于控制桿從而改變三通閥滑閥位置、控制閥門的開通和關閉，或直接開啟閥門；減速離合齒輪裝有離合彈簧，與減速離合齒輪有共同旋轉區域的計數定量齒輪上，有作用端尾部帶齒輪或凸柱的離合斜面，受計數時旋轉的計數定量齒輪和離合彈簧的作用，減速離合齒輪可與微電機驅動軸或驅動軸后的多級減速齒輪產生離合。水表表蓋上有鎖槽，水表表殼上有鎖蓋孔，與鎖蓋孔中的鎖舌，及鎖舌鉤、鎖舌彈簧、鎖舌外殼共同組成鎖蓋器；將表蓋旋裝在表殼上，鎖舌自動彈入表蓋，將表蓋表殼鎖在一起。減速離合齒輪上的開蓋偏心輪作用于鎖舌鉤，可開啟鎖蓋器。濕式微型電動機由整體密封電路塊控制，以微處理器或微電子電路功能塊為主構成的智能控制電路整體密封后，裝在與水表表殼安裝為一體的電器盒外殼中。智能控制電路具有密碼校驗、扣費和兩種機械動作控制功能，即開啟閥門和開啟鎖蓋器的功能；并可存儲智能水表供水及使用歷史記錄。當閥門處于開啟狀態時，位置信號源的輸出信號封鎖閥門開啟控制電路，部份電路可停止工作；當閥門關閉，位置信號源又解除對控制電路的封鎖，輸入開啟供水指令后，控制電路經密碼校驗等，產生一次計費扣費信號，經數據交換確認后發出開啟閥門指令。電源僅在開啟閥門時是必須的，閥門開啟后供水過程中，由于控制桿受控制凸輪和帶定量控制缺口的同軸圓盤的控制，電路可不需要繼續供電，水表也可將已設定水量供應完畢而無需供電即可自動關斷。整體密封電路塊外側有通訊接口和IC卡卡座，可有啟動后短時工作的電源工作指示發光二極管和微電機工作指示發光二極管，或者使用液晶顯示屏，顯示費用數據和工作狀態。整體密封電路塊中，它的一部份功能組成單元即可視為帶密碼的IC卡脫機網絡終端，IC卡的數值是脫機網絡終端可訪問和扣減的。從IC卡的選用來說，從電極接觸上采用接觸型的，從數據傳遞選串行傳輸型或并行傳輸型的，從外形看為插片形的，芯片為計數型的存儲卡或帶CPU的智能卡，當然也可選用其它IC卡如充值卡等。IC卡座選印刷電路板插槽較為適合，這種插片形IC卡除外形尺寸不符合現行標準(目前為ISO7816)的規定以外，其它部份(如觸點的定位、面積、物理特性和電氣特性)都要求符合上述標準。由于IC卡目前已是較廣泛應用的成熟技術產品，種類多，結構及工作過程也不盡相同，目前，IC卡的操作系統軟件部份是由廠家根據用戶要求在芯片出廠前預先掩膜在ROM區中，而CPU的應用軟件開發，可根據生產廠家的《操作系統技術手冊》或廠家提供的二次開發工具軟件來完成程序的編制。本發明采用IC卡作為信息或指令保密傳遞的其中一種載體。例如，采用定額減量方式或稱計數型IC卡，每一個數據存儲單元代表一個應用的計數單位，每個計數單位的價值表示一次定量額度及其相應的實際價值。例如設定量一次供水10噸，每噸水單價1元，則每一個數據存儲單元價值10元。數據的改寫方式可以是單向不可逆的。每一次啟動即減去1。也可以是用完可充值的，但對可充值IC卡應設置更高級密鑰及對應代碼。通訊接口是表內電路與網絡及外電路聯接的通道，除了接受開啟閥門供水和開啟水表蓋等使用和維修命令，還可通過通訊接口檢查水表歷史記錄。使用時，將閥門關閉、表蓋鎖好的網絡智能水表安裝在用戶管道上，裝上電池，連接通訊線，由供水者通過管理計算機、調制解調器向表內電路發來開閥門供水密碼信息，或將插片形IC卡插進印刷電路板插槽形的IC卡座，經密碼校驗、數據交換及扣費確認后啟動水表內濕式微型電動機，驅動減速離合齒輪同軸的帶止動部控制凸輪，將卡在定量缺口里的控制桿頂出，控制桿帶動三通閥滑閥，將三通閥活塞口及閥門內腔與出水口連通，閥門開啟供水；或濕式微型電動機經多級減速齒輪及離合齒輪直接驅動開啟閥門；供水過程中計數定量齒輪旋轉，將減速離合齒輪逐漸置于下一次啟動位置，供水定量將用完時，定量缺口旋轉一圈，控制桿卡進定量缺口，帶動三通閥滑閥將三通閥出水口堵死，水流經三通閥進水口、活塞口進入閥門內腔，閥門關閉；或控制桿卡進定量缺口，退出閥門卡口，閥門在閥門彈簧作用下關閉；一次供水完成。
若在使用IC卡時，使用者不將IC卡退出IC卡座插槽，每當一次定量供水完成，電路檢測電源正常即電池供電正常、且IC卡內數據存儲單元不為零(水費足夠)，控制電路都將自動地進行一次重新開啟閥門作業程序，完成再一次供水過程。當需要開啟水表表蓋時，應在水表表盤顯示的可開蓋位置狀態，即表內減速離合齒輪與前級減速齒輪或驅動齒輪處于嚙合狀態時進行。向表內電路輸入開表蓋數字電子密碼信息，啟動濕式微電機，驅動減速離合齒輪上的開蓋偏心輪至鎖舌最大偏心位置，將鎖舌退出水表表蓋內的鎖槽，即可用工具將表蓋取下，表蓋取下后即可取出電器盒，水表前水管接頭就全部露出來了。
由于采用上述方案，可以在正常供水中實施定量控制，并隨時方便地重新恢復供水，防止非管理維修人員開啟表蓋。實現對水資源的合理配置和對供水的小范圍、小用水單位的有效而且必要的管理控制，加強節約用水，保護環境，杜絕水費的拖欠和扯皮現象發生，實現智能化、信息化的供水收費管理。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
圖1網絡智能水表結構原理示意2網絡智能水表平面結構原理示意3網絡智能水表電原理框4閥門關斷/開啟作用原理示意5鎖蓋器鎖閉/開啟作用原理示意6內側帶鎖槽的表蓋圖7轉子在外的濕式微型步進電機圖8轉子在內的濕式微型步進電機圖9轉子在外的步進電機電原理示意10進水口在上側的網絡智能水表結構原理示意11僅使用IC卡的網絡智能水表電原理框12用水表蓋卡住且固為一體的電器盒與水表外殼圖13另一種轉子在外的濕式微型電動機圖14轉子在外的微型電動機電原理示意15采用另一種閥門的網絡智能水表結構原理示意16不使用三通閥控制的閥門關斷/開啟作用原理示意17另一種使用一般閥門控制的閥門關斷/開啟作用原理示意中，1.水表進水口 2.電器盒外殼 3.電池盒蓋 4.通訊接口 5.IC卡座 6.電池盒 7.整體密封電路塊 8.電源指示發光二極管 9.電機工作指示發光二極管10.表蓋外密封圈 11.聯接導線密封 12.表蓋內密封圈 13.表蓋 14.連接導線15.計數齒輪組 16.計量指示針 17.同軸圓盤 18.開蓋偏心輪 19.鎖舌鉤 20.控制凸輪 21.多級減速齒輪 22.控制桿擋塊 23.控制桿 24.控制桿彈簧 25.控制桿檔圈 26.三通閥進水口 27.三通閥端蓋 28.三通閥滑閥 29.三通閥活塞口30.三通閥出水口 31.三通閥 32.止回球 33.帶齒離合斜面 34.減速離合齒輪35.離合彈簧 36.濾水網 37.減速離合齒輪軸 38.葉輪 39.位置信號源 40.計量校正片 41.位置信號發生器 42.電機齒輪 43.濕式微型電動機 44.閥門彈簧 45.出水切線孔 46.進水切線孔 47.葉輪盒 48.閥門中密封圈 49.水表表殼 50.閥門進水口 51.閥門滑閥 52.閥門下密封圈 53.止回彈簧 54.閥門上密封墊 55.水表出水口 56.擋塊墊圈 57.插銷 58.閥門上蓋 59.鎖舌 60.鎖舌外殼 61.鎖舌彈簧 62.水表表盤 63.微電機轉軸 64.定量齒輪 65.計量盒上板 66.閥門67.電池盒蓋螺絲 68.密封導線緊固螺母 69.導線孔 70.密封膠墊 71.電器盒緊固孔 72.緊固孔密封膠墊 73.緊固螺絲 74.定量缺口 75.鎖孔 76.上下層隔架 77.閥蓋/三通閥緊固螺絲 78.電機繞組引出線 79.引出線密封 80.開口擋圈81.墊圈 82.電機緊固螺絲 83.定子 84.定子繞組 85.定子鐵心 86.電機轉子87.滑動軸承 88.閥體 89.轉子密封 90.電機螺紋 91.電機螺母 92.膠墊 93.電機端蓋 94.轉子外殼 95.定子外殼 96.表蓋鉛封孔 97.表殼鉛封孔 98.葉輪端齒輪 99.表蓋螺紋 100.鎖槽 101.上套管 102.下套管 103.限位塊 104.水管接頭螺紋 105.定子密封 106.液晶顯示器 107、電器盒插槽 108.轉子磁性體109.隔水板 110.閘式閥門 111.閥門滑槽 112.控制桿頭 113.控制桿頭彈簧114.控制桿頭插銷 115.滑閥作用部 116.閥門卡口 117.滑閥齒輪 118.帶斜面齒輪 119.葉輪盒密封圈 120.電機引出線 121.電機固定架 122.帶控制凸輪的軸架 123.離合托架 124.閥門曲軸 125.微水流通道 126.微水流噴孔 127.進水水門 128.進水套管 129.齒輪軸卡子 130.IC卡門 131.門鎖 132.鑰匙圖1是本發明結構原理示意圖，圖2是本發明的掀去部份水表表盤上部的平面結構原理示意圖。為了將主要部分的結構表現得較為清楚，在本發明原理示意圖中將一些次要的，或水表原結構中不需作表述的部分作了適當的省略，沒有在圖上表示出來。
圖1是本發明的實施例1，在圖1中，水流經水表進水口(1)、濾水網(36)、進水切線孔(46)、出水切線孔(45)，掉頭向下從閥門進水口(50)，流經閥門(66)，流出閥門及水表出水口(55)。旋翼式葉輪的端齒輪(98)與計數齒輪嚙合，經多級嚙合旋轉，在計數齒輪組(15)的1噸級(本實施例以10噸級設定，當然也可以在其他適當噸級設定)計數齒輪上，有同軸圓盤(17)，上有定量缺口(74)，定量缺口(74)每旋轉一圈，即表示供水10噸后，停止供水，需要重新啟動閥門(66)一次。可與閥門上蓋(58)固為一體的三通閥(31)的通向狀態，控制閥門(66)的開通或關斷當定量缺口(74)旋轉至控制桿(23)處，控制桿(23)受控制桿彈簧(24)作用，卡進定量缺口(74)里，控制桿(23)另一端的三通閥滑閥(28)，將三通閥出水口(30)堵死，水表內水流經三通閥進水口(26)，三通閥活塞口(29)流入閥門(66)內腔，閥門滑閥(51)受水壓的向下作用力和閥門彈簧(44)向下作用力的合力，向下移動，水流繼續流入閥門內腔，閥門滑閥(51)上、下側水壓力相等或上側略略大于下側，在閥門彈簧(44)向下作用力作用下，閥門滑閥(51)將閥門進水口(50)堵死，閥門滑閥(51)上部在閥門中密封圈(48)的作用下也完全堵死，閥門(66)關斷。圖4將這一關斷情況展示得較清楚，圖4同時也展示了開啟閥門的機械部分。為縮小水表體積，可將閥門(66)做成扁圓形、半圓形，或其它形狀，以減小在水表中的安裝位置。為了在增加控制部件的同時保持或盡可能減小水表的直徑，可將計數齒輪組和減速齒輪組由原來一層安排為二層或三層。圖3是網絡智能水表的電原理框圖，從圖可見，本發明采用了含微處理器的微電子電路功能塊，完成密碼校驗，發出確認及計費扣費指令，和兩種精度不高的機械動作控制。下面對一次開啟閥門供水作業過程作詳細說明裝上電池，電壓檢測正常，電路狀態正常，閥門關閉停止供水，三通閥及閥門位置信號源(39)靠近位置信號發生器(41)，位置信號源(39)的磁性常閉觸點受位置信號發生器(41)的永磁體作用而斷開，未封鎖電路，電源指示發光二極管(8)短時發光，或液晶顯示器有電路工作指示，將插片形IC卡插入IC卡卡座(5)，IC卡引腳與卡座各觸點穩定接觸，隨即各觸點通電接通，電路塊(7)的脫機終端電路I/O置為接收方式，并提供時鐘脈沖，啟動復位，并從IC卡得到一個以低電位為有效的異步信號的復位應答……，IC卡與脫機終端微處理器進行串行數據通訊，進行IC卡識別、密碼校驗，訪問IC卡數據區、檢查是否不為“零”，若正確，微處理器輸出一個啟動及扣費信號，IC卡存儲數值減1，經確認后，控制電路啟動微電機驅動電路，本實施例以采用濕式微型步進電動機為例，啟動環形分配器，經功率放大，輸出驅動脈沖，濕式微型步進電機(43)轉動，電機工作指示發光二極管(9)發光，或液晶顯示器有電機驅動指示。這里按減速齒輪(21)和減速離合齒輪(34)大小齒輪個數為45和10，微電機轉子(86)的齒輪(42)個數為5所設定的簡單工作情況是分配器輸出按A-B-C-A順序的脈沖81個，每個脈沖驅動微型步進電機(43)轉子(86)轉30°，81個脈沖共轉動2430°計6.75圈，驅動后級減速齒輪(21)轉動270°，再驅動減速離合齒輪(34)轉動60°，減速離合齒輪(34)上的帶止動部的控制凸輪(20)將控制桿(23)頂出定量缺口(74)，濕式微型步進電機(43)停轉，電機工作指示發光二極管(9)熄滅，控制桿(23)另一端的三通閥滑閥(28)將三通閥進水口(26)堵住，閥門(66)內腔經三通閥活塞口(29)、三通閥出水口(30)、止回球(32)、止回彈簧(53)、接通閥門出水口及水表出水口(55)，閥門(66)開通，水表恢復供水。三通閥及閥門位置信號源(39)是一個磁敏開關，位置信號發生器(41)是一個永磁體，由于位置信號源(39)與位置信號發生器(41)距離拉開，位置信號源(39)常閉觸點接通，發出電路復位封鎖指令，電路停止工作，也不再接受開啟閥門指令。止回球(32)和止回彈簧(53)的作用，是防止水表出水口(55)的水經三通閥出水口(30)、活塞口(29)倒流回閥門(66)內腔，避免了供水過程中閥門滑閥(51)的上下振蕩。繼續供水過程中，定量齒輪(64)順時針旋轉，定量缺口(74)逐漸離開控制桿(23)，定量齒輪(64)下的帶齒離合斜面(33)向下逐漸壓迫減速離合齒輪(34)，減速離合齒輪(34)與前級驅動齒輪即減速齒輪(21)脫離，定量齒輪(64)繼續順時針旋轉，帶齒離合斜面(33)作用部尾端的齒輪或凸柱與已脫離前級驅動齒輪的減速離合齒輪(34)嚙合，并帶動其反時針旋轉至啟動前位置，齒輪或凸柱離開共同旋轉區域，脫離接觸；減速離合齒輪(34)受離合彈簧(35)作用，與前級驅動齒輪即減速齒輪(21)重新嚙合，減速離合齒輪(34)上的控制凸輪(20)與控制桿(23)脫離接觸，控制桿(23)在控制桿彈簧(24)作用下靠緊定量齒輪(64)的同軸圓盤(17)，為關斷閥門(66)和下一次開啟閥門(66)作好了準備。此時閥門(66)繼續供水，當預定水量供應完畢，定量齒輪(64)旋轉一周，回到起點，控制桿(23)在控制桿彈簧(24)作用下卡進同軸圓盤(17)的定量缺口(74)里，三通閥滑閥(28)移動，將三通閥出水口(30)堵死，水表內水流經三通閥進水口(26)，進入閥門(66)內腔，又重復閥門(66)的關斷過程。位置信號源(39)觸點斷開，解除對控制電路開啟閥門的封鎖。IC卡啟動一次定量供水完成。如果使用電話通訊網絡開啟閥門，則與使用IC卡僅有供水指令的傳送途徑和操作方式略有不同裝上電池，將通訊接口(4)連通電話線，電壓檢測正常，電路狀態正常，閥門(66)關斷，位置信號源(39)未封鎖電路，電源指示發光二極管(8)發光，供水者使用管理計算機通過調制解調器(視需要也可使用電話撥號鍵盤)發來雙音頻(或脈沖)密碼信號，經電路功能塊濾波解碼還原成數字信息，及串/并行計數接收，移位寄存(調制解調接收過程)，密碼校驗，若符合，反饋輸出計費信號，經供水者及計算機確認，輸出信號啟動環形分配器，完成信息通訊交換，這以后的過程，如驅動微電機，開啟閥門，位置信號源(39)發出電路復位封鎖指令，供水，準備下一次開啟閥門等等，就完全一樣了。如果采用其他類型的濕式微型電動機，位置信號源(39)的信號輸出即可以作為其閉環控制信號。即使是采用本例的濕式微型步進電機，由于是采用了雙重控制，同樣也可以將其作為閉環控制信號。
圖5是開啟或鎖閉鎖蓋器的作用原理圖。當需要對水表進行計量檢定，清洗維修等開蓋作業時，應在水表表盤(62)標示的可開蓋位置處進行，這個可開蓋位置表示減速離合齒輪(34)與其前級驅動的減速齒輪(21)處于嚙合狀態。如沒有在這種位置上可待其繼續供水轉至這種位置，或從管路上取下水表，從水表進水口(1)鼓風至定量齒輪(64)將減速離合齒輪(34)旋轉到這個位置與減速齒輪(21)嚙合。參考圖2可看出，當減速離合齒輪(34)上的開蓋偏心輪(18)與水表外殼(49)上的鎖孔(75)處于最大偏心位置時，鎖舌(59)退出表蓋(13)的鎖槽(100)，為表蓋(13)開鎖位置；當減速離合齒輪(34)被定量齒輪(64)的離合斜面(33)壓下，或在新一次開啟閥門(預備)位置，或閥門(66)關閉時，均為常鎖位置。向整體密封電路塊(7)輸入開蓋密碼信號，啟動步進電機環形分配器，經功率放大，輸出按A-C-B-A順序的脈沖243個，每個脈沖驅動微電機(43)轉30°，電機齒輪(42)共反時針旋轉20.25圈，驅動減速齒輪(21)轉動2.25圈，再驅動減速離合齒輪(34)反時針轉動180°，置開蓋偏心輪(18)與鎖孔(75)為最大偏心位置，鎖舌(59)退出表蓋(13)的鎖槽(100)，若表蓋(13)與表殼(49)原已將鎖舌(59)卡死，由于鎖舌鉤(19)有一定伸縮彈性，這時只要用工具旋動表蓋(13)、鎖舌(59)會在鎖舌鉤(19)彈力作用下退出鎖槽(100)，即可從水表表殼(49)上取下表蓋(13)。水表維修、檢定完成后，應將減速離合齒輪(34)調整至開啟閥門預備位置，其過程是下壓減速離合齒輪(34)，使其脫離開減速齒輪(21)，再順時針旋轉180°，至開蓋偏心輪(18)與水表外殼(49)上鎖孔(75)為最小偏心位置，鎖舌(59)在鎖孔(75)內凸出表殼(49)，減速離合齒輪(34)在啟動閥門前位置，松開后，減速離合齒輪(34)與前級驅動減速齒輪(21)嚙合。也可下壓減速離合齒輪(34)并順時針旋轉240°，減速離合齒輪(34)上的控制凸輪(20)直接將閥門(66)開啟，最后將表蓋(13)、表殼(49)旋裝在一起并鎖好。
本發明的電氣執行部件是濕式微型電動機，圖7、圖8是本發明實施例中采用的簡易濕式微型步進電機，圖9是轉子在外的步進電機電原理示意圖，它們的工作原理與一般步進電機相同，差別僅在于惡劣的工作環境和低成本造價等對本電機的特別要求。如本電機控制精度要求不高且粗糙，但要可靠，工作電壓低，轉速很低，體積也不大，但防水絕緣要求高，結構要求簡單。轉子(86)用絕緣材料密封成表面光滑，轉動中水阻力很小的旋轉體形狀，定子鐵心(85)是磁性材料疊片，上有用防水絕緣導線繞制的定子繞組(84)，外邊再用具有一定強度的絕緣材料密封，也便于緊固安裝。圖7中，電機齒輪(42)與電機軸(63)、電機轉子(86)用具有一定強度的絕緣密封材料固為一體，電機齒輪(42)的材料就是絕緣密封材料；定子(83)和電機轉子(86)分別用絕緣材料密封成光滑的圓柱形和相配合且有間隙的圓杯形，圓杯形電機轉子(86)中央有貫穿定子(83)中心的長長的電機軸(63)。圖8中，濕式微電機采用了螺栓式的緊固方式，防水絕緣的引出線密封(79)在電機螺紋(90)中，因此電機也可以直接固定在水表外殼(49)上，或固定在水表內齒輪盒上。圖13是另一種轉子在外的濕式微型電動機，圖14是圖13的電原理示意圖。這種微電機較圖9所示，在體積甚小時制作更易。從圖13可見，該微電機一端的軸是電機的絕緣導線外用絕緣材料，與定子的絕緣材料固為一體而成；電機轉子上有齒輪，內有永磁體。
圖12是本發明中利用鎖閉的水表蓋(13)，將電器盒外殼(2)、裝在電器盒外殼(2)中的整體密封電路塊(7)、與水表表殼(49)緊固為一體的另一種實現方案；將電器盒外殼(2)插入水表表殼(49)上的電器盒插槽(107)中，裝上表蓋外密封圈(10)，再將表蓋(13)裝上旋緊鎖閉即可。與水表表殼裝配緊固為一體的電器盒，處于水表進水方向一側的上部，并從上方將水表進水口的水管接頭除下方外大部份遮蓋。這樣就達到從水表內部鎖住水表蓋、電器盒外殼，電器盒外殼遮蓋水表進水口管接頭的目的。此時若安裝拆卸該水管接頭則必須使用專用工具，從而為無專用工具裝拆該水表接頭增加難度。整體密封電路塊(7)也可與電器盒外殼(2)做為一整體，安裝過程與前述過程就基本相同了。
圖10是本發明的實施例2，它與第一個實施例的區別，在于采用了水表進出水方向的“上進下出”方式，有別于通常的“下進上出”方式，故可以在加高表內閥門(66)高度，提高閥門(66)工作可靠性同時，改善表內水流流向途徑，減小水表體積。但是，它需要對計量檢測即螺翼或旋翼式葉輪位置重新進行設計和檢定。
圖15是本發明的實施例3，它與前兩個實施例的區別，僅在于采用了閘式閥門(110)，將原來由閥門滑閥(51)直接完成的關斷\開通功能，改為由閥門滑閥(51)帶動的閘式閥門(110)來完成。
圖16是本發明的實施例4，它是本發明不使用三通閥控制，而采用在水表內用一般閥門進行關斷/開啟控制的作用原理示意圖。圖中，經研磨而配合得很好的閥門(66)中的閥門滑閥(51)，可在閥體(88)中作≥90度范圍的轉動；閥門滑閥(51)上有滑閥齒輪(117)；未加控制時，在閥門彈簧(44)作用下閥門(66)處于90度的常閉關斷位置；0度時閥門開啟。可在定量缺口(74)內外移動的控制桿(23)的另一端用控制桿頭插銷(114)與控制桿頭(112)連接在一起，內有的控制桿頭彈簧(113)作用于控制桿頭(112)與控制桿(23)。閥門滑閥(51)關斷作用方向尾部有滑閥作用部(115)，可在離合齒輪(34)被壓下脫離前級驅動齒輪時推動離合齒輪(34)轉動；閥體(88)上有閥門卡口(116)，當閥門(66)開啟時容納控制桿頭(112)，從而令閥門(66)穩定地被卡定在開啟狀態。定量齒輪(64)帶動帶斜面齒輪(118)，帶斜面齒輪(118)有帶齒離合斜面(33)，且定量齒輪(64)帶動帶齒離合斜面(33)逆時針旋轉，而帶齒離合斜面(33)也可被離合齒輪(34)推動而順時針旋轉。而減速離合齒輪(34)上有一個缺口，這個缺口可稱為控制缺口若控制凸輪(20)的控制轉動角度為90度，則這個缺口即可約為90度；與這個控制缺口相對處有一個L型離合托架(123)。而減速離合齒輪(34)在此僅起聯接傳動和離合作用。現將工作過程簡述如下閥門關閉，控制桿(23)在控制桿彈簧(24)作用下靠緊定量齒輪(64)的同軸圓盤(17)，并掉進同軸圓盤(17)的定量缺口(74)里；位置信號源(39)靠近位置信號發生器(41)，位置信號源(39)的磁性常閉觸點受位置信號發生器(41)的永磁體作用而斷開，未封鎖電路；裝上電池，電壓檢測正常，電路狀態正常，電源指示發光二極管(8)短時發光，或液晶顯示器有電路工作指示，將插片形IC卡插入IC卡卡座(5)，IC卡引腳與卡座各觸點穩定接觸，隨即各觸點通電接通……，IC卡與脫機終端微處理器進行串行數據通訊，進行IC卡識別、密碼校驗，訪問IC卡數據區、檢查是否不為“零”，若正確，微處理器輸出一個啟動及扣費信號，IC卡存儲數值減1，經確認后，控制電路啟動環形分配器，經功率放大，輸出驅動脈沖，此時電機工作指示發光二極管(9)發光，或液晶顯示器有電機驅動指示；濕式微型電動機(43)轉動，帶動多級減速齒輪(21)，帶動閥門滑閥(51)上的滑閥齒輪(117)，克服閥門彈簧(44)的彈力從90度逐漸轉向0度，與減速離合齒輪(34)同軸轉動的、帶控制凸輪的軸架(122)上的控制凸輪(20)逐漸將控制桿(23)頂向閥門(66)，作用于控制桿頭(112)的控制桿頭彈簧(113)被壓縮。當閥門滑閥(51)轉至0度時，控制桿頭(112)在控制桿頭彈簧(113)作用下進入閥門卡口(116)，將閥門(66)的閥門滑閥(51)卡定在0度開通位置；供水過程中，定量齒輪(64)順時針旋轉，定量缺口(74)逐漸離開控制桿(23)，定量齒輪(64)帶動帶斜面齒輪(118)，帶斜面齒輪(118)下的帶齒離合斜面(33)向下逆時針旋轉逐漸壓迫減速離合齒輪(34)，減速離合齒輪(34)與前級驅動齒輪即多級減速齒輪(21)脫離，并與滑閥齒輪(117)脫離；定量齒輪(64)繼續順時針旋轉，帶齒離合斜面(33)作用部尾端的齒輪或凸柱與已脫離前級驅動齒輪和滑閥齒輪(117)的減速離合齒輪(34)嚙合，并帶動其順時針旋轉約150度(控制轉動角度90度，外加將要回轉的角度，此處以60度計，故合計約150度)；旋轉中，離合斜面(33)的斜面末端已與減速離合齒輪(34)脫離接觸，但減速離合齒輪(34)在離合彈簧(35)作用下向上時，被離合托架(123)托住，減速離合齒輪(34)與前、后級驅動齒輪仍處于脫離狀態；與減速離合齒輪(34)同軸轉動的、帶控制凸輪的軸架(122)上的控制凸輪(20)也同時旋轉，與控制桿(23)逐漸脫離接觸，控制桿(23)在控制桿彈簧(24)作用下靠緊定量齒輪(64)的同軸圓盤(17)，由于控制桿頭(112)仍在閥門(66)上的閥門卡口(116)內，閥門(66)繼續開啟穩定供水至設定的定量供水供完，定量齒輪(64)上同軸圓盤(17)的定量缺口(74)轉至控制桿(23)對應位置，控制桿(23)在控制桿彈簧(24)作用下卡進定量缺口(74)里，帶同控制桿頭(112)離開閥門(66)上的閥門卡口(116)，閥門滑閥(51)在閥門彈簧(44)作用下順時針旋轉至90度，閥門(66)關閉；在閥門滑閥(51)轉動過程中，閥門滑閥(51)關斷作用方向尾部的滑閥作用部(115)帶動減速離合齒輪(34)反時針旋轉約60度(此實施例，減速離合齒輪(34)在一次供水中作一次順時針旋轉約150度、一次反時針旋轉約60度)，離合齒輪(34)上的控制缺口邊緣旋轉回到離合托架(123)下方，受離合彈簧(35)作用，離合齒輪(34)向上，與前級驅動齒輪即減速齒輪(21)和滑閥齒輪(117)重新嚙合。這樣就完成了一次供水，并為下一次開啟閥門(66)供水作好了準備。
圖17是本發明的實施例5，它是本發明不使用三通閥控制，而采用在水表內用一般閥門進行關斷/開啟控制的另一個實施例的作用原理示意圖。它與圖16的不同之處，在于使用了上下移動的閘式閥門(110)，和開啟閘式閥門(110)的閥門曲軸(124)；多級減速齒輪(21)中使用了圓錐齒輪，以驅動閥門曲軸(124)并開啟閘式閥門(110)；而閘式閥門(110)的關閉是受閥門彈簧(44)的作用自動進行的。特別要說明的，是圖17中，網絡智能水表增加了微水流計量增速裝置，主要由微水流通道(125)、微水流噴孔(126)、進水水門(127)、進水套管(128)組成；該裝置的功能是克服水表計量檢測的“始動流量”的計量盲區和降低“最小流量”的參數，防止在使用一般水表中出現的利用微水流計量盲區，無計量“滴水”取水；它的作用原理是，當水表中水流量小于“始動流量”時，由于進水水門(127)有一定的質量，微水流不足以沖動或沖開進水水門(127)，微水流經微水流通道(125)、從微水流噴孔(126)中，以垂直于葉輪(38)的角度噴出，推動葉輪(38)轉動，實現盡可能減小“始動流量”計量盲區的目的；當水流稍大，即可將進水水門(127)沖開，實現正常的檢測計量。圖17中，還增加了IC卡門(130)、門鎖(131)，IC卡門(130)與電池盒蓋(3)可固為一體，當用鑰匙(132)開啟門鎖(131)，即可放入或取出IC卡和電池。電池盒蓋(3)與IC卡門(130)固為一體，在其上設置了門鎖(131)，當水表安裝在戶外或有其它必要(如防水防潮)時，用戶可將電池盒及IC卡門加以鎖閉或密閉。這樣就方便了未在住戶室內水表的管理。上述定量供水、自動關斷的這種控制方法，當然也適用于在水表內加裝其他類型的普通閥門經電機多級減速開啟閥門并定量供水、供完水后無電即可自動關斷閥門，并處于下一次開啟閥門的準備狀態。由此，通過在計量水表內加裝可控制的供水閥門，和水表蓋鎖閉裝置，并設置定量裝置進行自動關閉，在接受和識別外部數字電子信號指令后，控制以濕式微型電動機和多級減速齒輪及離合齒輪構成的電氣執行機構，開啟閥門恢復供水，開啟水表蓋及電器盒、水表前水管接頭進行維修保養拆裝，達到對給水供水的有效管理控制。
圖17可為說明書摘要附圖。
權利要求
1.一種網絡智能水表，在水表表殼中，測水流量的螺翼或旋翼式葉輪的端齒輪、計數齒輪組有序機械連接，其特征是在計數齒輪組中設有定量齒輪，計數定量齒輪上固定有同軸圓盤，同軸圓盤上有定量缺口，控制三通閥或供水閥門的狀態的控制桿可在定量缺口內外移動，控制桿上有控制桿彈簧，控制桿的另一端有三通閥或供水閥門，與離合齒輪共同轉動的控制凸輪，可對控制桿進行控制；水表表蓋用帶鎖舌彈簧的鎖舌鎖定在水表表殼上，鎖舌上的鎖舌鉤可作彈性伸縮運動，受離合齒輪控制的開蓋偏心輪，可對鎖舌及鎖舌鉤進行控制；減速齒輪和離合齒輪受濕式微型電動機驅動，離合齒輪帶動的開蓋偏心輪和控制凸輪將離合齒輪的旋轉運動轉變為對控制桿和鎖舌的位移控制，控制三通閥或開啟供水閥門、開啟水表蓋；與控制桿及計數定量齒輪相近的閥門位置信號發生器及信號源可檢測三通閥及供水閥門的狀態；與離合齒輪有共同旋轉區域的計數定量齒輪上有同軸的離合斜面，離合斜面可控制離合齒輪與前級驅動齒輪及后級被驅動齒輪的脫離和嚙合，離合斜面作用方向尾端有齒輪或齒狀凸柱，可作用于離合齒輪；減速離合齒輪與驅動齒輪的嚙合狀態，可以作為可開水表蓋位置，在水表表盤上顯示出來；水表進水口設置有微水流通道，可將低于水表始動流量的計量盲區的微水流引向葉輪，并以垂直于葉輪的方向噴出，推動葉輪轉動，以盡可能減小“始動流量”計量盲區；電池盒蓋可與IC卡門固為一體，并可在其上裝鎖將電池盒與IC卡鎖閉；可與控制電路固為一體的電器盒，處于水表進水方向一側的上部、水表表蓋下方，與水表表殼裝配緊固為一體，被水表表蓋壓住卡定，并從上方將水表進水口的水管接頭部位除下方外大部分遮蓋；內裝的控制電路整體密封防潮，整體密封電路塊上有通訊接口和IC卡卡座，電路塊內的微電子電路功能塊接收并識別經通訊接口或IC卡卡座輸入的電子數字信號指令，控制濕式微型電動機的驅動。
2.根據權利要求1所述的網絡智能水表，其特征是在控制桿的另一端連接有三通閥滑閥可控制的三通閥，三通閥閥體上有三通閥進水口、活塞口和通閥門外的出水口，上有控制桿彈簧、擋圈、插銷的控制桿控制三通閥滑閥的位置，從而控制活塞口通向進水口或出水口。
3.根據權利要求1所述的網絡智能水表，其特征是通過控制三通閥的通向狀態來關斷或開通的供水閥門，是由與三通閥活塞口相通并可與三通閥共為一體的閥體、閥門滑閥、閥門彈簧、中密封圈、下密封圈、閥門組成。
4.根據權利要求1所述的網絡智能水表，其特征是在控制桿的另一端有供水閥門，閥門上有可將閥門自動關斷的閥門彈簧，閥門上有閥門卡口，由濕式微型電動機驅動減速齒輪和離合齒輪直接開啟后，控制桿頭在控制桿頭彈簧作用下進入閥門卡口將閥門卡定，在供完設定供水量后，控制桿的一端進入定量缺口，控制桿頭退出閥門卡口，閥門在閥門彈簧作用下自動關閉。
5.根據權利要求1所述的網絡智能水表，其特征是水表表蓋上有鎖槽，水表表殼上有鎖孔，裝有鎖舌彈簧和帶鎖舌鉤的鎖舌在鎖孔內，可進出鎖槽，鎖舌鉤掛在與減速離合齒輪同軸的開蓋偏心輪上，并可作彈性伸縮。
6.根據權利要求1所述的網絡智能水表，其特征是濕式微型電動機的轉子在外，在磁性材料疊片上用防水絕緣導線繞制線圈的定子在內，定子和轉子分別用絕緣材料密封成表面光滑的圓柱形和相配合且有間隙的圓杯形，圓杯形轉子上有驅動齒輪，轉子的另一端有帶滑動軸承孔的端蓋。
7.根據權利要求1所述的網絡智能水表，其特征是濕式微型電動機的轉子在內，在磁性材料疊片上嵌裝用防水絕緣導線繞制線圈的定子在外，定子內圓和轉子分別用絕緣材料密封成表面光滑的旋轉體圓杯形和相配合且有間隙的圓柱形，定子有帶滑動軸承孔的端蓋。
8.根據權利要求1所述的網絡智能水表，其特征是電器盒與整體密封電路可固為一體，用插件插槽方式固定在水表外殼上，再將水表蓋旋緊在水表外殼上鎖閉，水表蓋將電器盒及整體密封電路與水表外殼卡定為一體。
9.根據權利要求1所述的網絡智能水表，其特征是所采用的供水閥門在未加控制的自由狀態下時，均是處于自動關閉的常態。
10.根據權利要求1所述的網絡智能水表，其特征是可在定量缺口內外移動的并受控制凸輪控制的控制桿，上有控制桿彈簧、擋圈、插銷，在控制桿的另一端有閥門，閥門上有閥門卡口，控制桿上有控制桿頭，控制桿頭上有控制桿頭彈簧，控制桿頭可在控制桿頭彈簧作用下進入閥門卡口從而將供水閥門卡定。
全文摘要
一種定量供水自動關斷，并防止非管理維修人員開啟表蓋的一體式網絡智能水表，它是在保持安裝長度、位置不變的計量水表中，加裝可控閥門，并僅需在開啟閥門時用電，無電仍可供完已設定水量再自動關斷，實現免維護使用；裝在水表內的鎖蓋器，將表殼表蓋鎖在一起；被表蓋卡住且與表殼緊固為一體的電器盒，將水表進水口前的水管接頭除下方外大部份遮蓋，這樣將水表蓋、電路盒從水表內加以鎖閉及把水表前水管接頭半鎖閉；在“滴水”取水時，水表仍能計量；電器盒中有整體密封電路，內有微電子電路功能塊，可接受由IC卡、電話通訊網、寬頻帶信息網等綜合網絡傳送的指令信號，控制水表內濕式微型電動機，開啟閥門或表蓋鎖。
文檔編號G07F15/06GK1441231SQ0211340
公開日2003年9月10日 申請日期2002年2月28日 優先權日2002年2月28日
發明者楊啟梁, 楊岸, 楊苓 申請人:楊啟梁