无磁水表的设计与实现综述

智能水表无磁发讯装置的原理及设计
 今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种智能水表无磁发讯装置。

该专利由惠州市飞鹅电子有限公司申请，并于2016年12月21日获得授权公告。

 内容说明
 本实用新型涉及智能水表部件技术领域，具体为一种智能水表无磁发讯装置。

 发明背景
 目前电子水表的采样是以干簧管为主，在干簧管采样过程中，干簧管不防磁，虽然是在设计上可以用受磁攻击进行锁阀设计，这也是被动防磁，并且在水用户不用水的前提下，干簧管在外界电磁干扰下会有抖动自动计量弊端。

干簧管是玻璃封装，在天气温差大的区域和运输途中会爆裂现象。

 发明内容。

无磁远传水表原理1. 介绍无磁远传水表是一种现代化的水表技术，通过无线传输原理实现水表数据的远程监测和管理。

相比传统的磁力远传水表，无磁远传水表具有更高的安全性和稳定性，同时减少了磁力对水表的影响和损害。

2. 无磁技术原理无磁远传水表是通过使用无线传输技术，将水表数据发送到远程监测系统中。

它采用光学传感器来检测水表转盘的转动，而不是传统的磁力传感器。

光学传感器通过感应转盘上的反射光来测量转速和转动方向，将这些数据转换为数字信号，并通过内置的通信模块发送到远程系统中。

3. 传感器工作原理光学传感器是无磁远传水表的核心部件，它通过使用光敏电阻或光敏二极管来检测光线的强弱变化。

当水表转盘旋转时，反射光的强弱也会相应地变化。

光敏电阻或光敏二极管将这些光信号转换为电信号，并经过放大和滤波处理后输出。

传感器还包括一个光源，通常是一颗发光二极管，用于照亮水表转盘，使传感器能够准确地检测反射光的变化。

4. 数据传输原理无磁远传水表使用无线通信模块将采集到的水表数据传输到远程监测系统。

它通常采用无线射频通信技术，如LoRa、NB-IoT或GPRS，通过与远程系统建立连接，将数据以包的形式进行传输。

传感器将转动速度、转动方向等数据转换为数字信号，并通过通信模块编码成特定格式的数据包，然后发送到远程系统。

远程系统接收到数据包后进行解码、验证和存储，以便实时监测和管理水表数据。

5. 优势和应用无磁远传水表具有以下优势： - 无磁设计：不使用磁力传感器，避免了磁力对水表的干扰和损害。

- 远程监测：通过无线传输技术，实现对水表数据的实时监测和管理。

- 省电节能：无磁远传水表使用低功耗的通信模块，减少了能耗。

- 安全可靠：数据传输采用加密算法和安全协议，确保数据的安全性和完整性。

无磁远传水表的应用范围广泛，适用于以下场景： - 小区或楼宇的水表管理：能够实时监测和控制水表数据，提高管理效率。

- 政府水资源管理：方便对水资源的使用情况进行监测和分析。

无磁远传水表原理
无磁远传水表是一种现代化的水表新型，可以通过通讯传输读数而无
需人工抄表。

其原理简单明了，通过采用物联网技术，将数据采集器
安装在水表上，当水流通过时，水表会产生一些微弱的信号，数据采
集器会将这些信号采集并传输给数据中心进行处理分析。

这种无磁远传水表在传输方面具有很强的抗干扰能力，通讯信号稳定，保证了大量数据的快速传输和数据的准确性，同时也能够实现自主校
验和报警功能。

此外，无磁远传水表还能够实现远程读数、远程开关
阀门等多种操作，提高了水表的使用便捷性和人性化。

由于无磁远传水表的安装和使用非常方便，不需要人工抄表，不需要
消耗大量时间和人力成本，因此在现代化城市的建设中得到了广泛的
应用。

特别是在大型公共设施、企事业单位和住宅小区等场所，更是
得到了市场的一致认可和广泛的应用。

总的来说，无磁远传水表的应用将会越来越广泛，不仅能够提高人们
的生活质量，还能够为城市的建设和管理带来更多的便利和效率。

无磁水表方案:无磁水表的基础原理是LC振荡传感器
无磁水表
方案具有最节能的外围设备和能耗模式，可以实现高功能、低功耗的系统设计。

同时具备明显的性能和成本优势，适用气表、热表等其他表计方案设计需求，为开发人员提供了出色的设计灵活性。

随着时代发展，智能水表替代部分传统机械水表，得到广泛应用。

而智能水表的计量方式也随着电子技术的发展越来越多样化，如机械表头检测、超声波检测、有磁检测等方式相继问世。

但这些方式存在明显局限性：容易受外界电磁干扰或者因为永磁体对水中杂质的累计吸附，造成计量误差或被人为利用、漏计及不计。

在这种情况下，无磁计量水表以其计量精度高、无磁性、无杂质吸附，且不被人为干扰等优点，被广大水表厂家所青睐，市场前景广阔。

本文基于Silicon Labs公司EFM32xx系列MCU内部集成的Low Energer Sensor外设基础上方便实现无磁水表计量技术方案来做探讨。

除水表外，气表、热表采用这种计量方式亦同样可行。

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无磁检测原理简介
无磁水表的基础原理是LC振荡传感器，在该电路中，通过开关K调整，可以在LC电路上实现一个正弦波输出电路，通过K对电容C充电，充满后，将K与电感L连通，电容的电量将通过L放电，由于存在电感L的电能消耗，所以将会呈现一个逐步衰减的正弦波输出。

如下图：
LC振荡电路
利用该原理，无磁水表通过检测该正弦波衰减过程来实现水表计量。

在下图右边部分的电路中，圆盘代表水表的表盘转子，深色区域表示金属表盘区，白色区域表示为非金属表盘区，L为固定的电感线圈。

无磁传感水表工作原理首先是水流传感器，它是无磁传感水表的核心部件。

该传感器通常采用非接触式工作原理，通过固定在管道内部的传感器来感知水流的变化。

一般来说，无磁传感水表采用了超声波、电容、压电等技术来实现非接触式测量。

其中，超声波是最常见的一种技术，它利用超声波的传播时间来测量水流的速度和体积。

当水流通过传感器时，传感器会发出一束超声波，然后接收其回波，并根据回波的延迟来计算水流的速度。

通过不断测量水流速度和体积，从而实现准确的水量计量。

其次是计量单元，它负责对水流的测量结果进行计算和记录。

计量单元通常由微处理器、存储器和测量芯片等组成。

当水流传感器感知到水流时，传感器会将信号传递给计量单元，计量单元会对收集到的信号进行处理和分析，并通过测量芯片将数据转化为水量信息。

同时，计量单元还具有内置的存储器，可以记录和保存以往的水量数据，方便后续查询和分析。

最后是数据处理单元，它主要负责对计量单元传输过来的水量数据进行处理和管理。

数据处理单元通常包括显示屏、通信接口和数据处理芯片等。

显示屏可以实时展示水量信息，如累计用水量、流量速度等。

通信接口可以与其他设备进行数据交互，如与水务管理平台进行数据对接。

数据处理芯片可以对接收到的数据进行处理和分析，并生成相应的报表和统计结果。

这样不仅方便用户了解自己的用水情况，也可以为水务管理部门提供准确的数据支持。

总之，无磁传感水表是一种借助先进的非接触式传感技术来实现水流测量和监测的设备。

它的工作原理主要包括水流传感器、计量单元和数据处理单元三个部分。

通过无磁传感器感知水流的变化，并结合计量单元和数据处理单元的工作，可以实现准确的水量计量和数据管理。

相比传统的机械式水表，无磁传感水表具有更高的准确性、可靠性和耐用性，可以更好地满足人们对于水资源的有效管理和利用的需求。

无磁水表的原理及设计今天为大家介绍一项国家发明专利——一种无磁水表。

该专利由三川智慧科技股份有限公司申请，并于2018年12月7日获得授权公告。

内容说明本发明具体涉及一种无磁水表。

发明背景现有的水表产品结构部件较多，安装步骤多，整体需要用螺丝紧固在铜罩上，由于水表上下安装间距较小，现场拆装十分困难，拆卸时可能破坏部分塑料件才能拧下螺丝。

智能水表的电子部件与机械部分相比较容易损坏，电子部件的维修成本较高，更换电子元件时，每次都需要重新校表，很难实现快速安装。

发明内容为克服现有设备存在的缺陷，本发明在于提供一种无磁水表。

本发明是这样实现的：一种无磁水表，包括一外罩和一模块组件容置壳，所述外罩的顶端沿圆周方向间隔设有两卡勾；所述模块组件容置壳的底表面具有一与所述外罩的顶端相配合的容置台，所述容置台上设有两“7”字形凹槽，所述凹槽与所述卡勾一一对应设置，且每所述凹槽的竖边尾部均设有两弧形开口，当处于工作状态时，所述外罩的顶端抵于容置台内，两所述卡勾分别置于两凹槽的横边，并沿着凹槽的横边滑动至凹槽的坚边，并伸出且卡于所述弧形开口。

优选地，所述外罩的顶端具有一弧形凹部，两所述卡勾分别位于所述弧形凹部的首尾两侧；所述容置台的外边沿对应于两凹槽之间设有一挡壁，所述挡壁的首尾两端分别为卡持部，当处于工作状态时，所述弧形凹部的首尾两端分别卡于两所述卡持部。

所述弧形凹部上设有一弧形滑条。

所述容置台的侧壁具有一弧形段，所述外罩对应于弧形凹部处的外侧壁上设有一L形滑条，当处于工作状态时，所述L形滑条沿着所述弧形段滑动设置。

所述外罩的外壁间隔设有复数个竖槽。

还包括水表主体，所述水表主体上连接有一铜罩；所述外罩的内壁底部间隔设有复数个卡条，所述外罩可转动地罩设于铜罩外侧，且所述复数个卡条卡于铜罩的底端。

本发明的优点在于：模块组件容置壳和外罩采用卡装方式，安装和拆卸方便，提高了生产。

无磁水表的工作原理无磁水表是一种新型的水表，它的工作原理不同于传统的磁感式水表。

下面就来介绍一下无磁水表的工作原理。

一、传统水表和无磁水表的区别传统水表是一种磁感式水表，其工作原理是利用水管中的水流通过磁铁和螺旋状金属片产生一个旋转磁场，再通过磁敏感元件感应出一个脉冲信号，将脉冲信号转化为水的体积传递到指针或数码显示器中，从而实现计量水的用量。

而无磁水表则采用了全新的测量方式，它不需要磁铁和磁敏感元件，而是通过内置的微处理器采集水流的压力和流速，然后计算出水的用量，并通过显示器展示出来。

二、无磁水表的工作原理无磁水表主要由压力传感器、流量传感器、温度传感器和微处理器等部件组成，其工作原理如下：1. 压力传感器：安装在水管中的无磁水表内部，可以实时感知水流的压力变化，并将其转化为电信号。

2. 流量传感器：安装在无磁水表内部的流量传感器可以感知水的流速，并将其转化为电信号。

3. 温度传感器：安装在无磁水表内部的温度传感器可以感知水的温度，并将其转化为电信号。

4. 微处理器：无磁水表内置的微处理器可以将压力、流速和温度三个信号进行集成、分析和处理，然后计算出水的用量。

无磁水表通过内置的传感器和微处理器将传统测量方式中的指针或数码显示器替换为了液晶屏幕，从而实现更加精准和直观的计量。

同时，无磁水表的工作环境更加宽容，不容易受到外界干扰和磁场影响。

三、总结无磁水表不仅仅是为了解决传统磁感式水表受地磁场干扰、使用寿命短等问题而产生的，更重要的是它能有效地提高水表的测量精度和工作可靠性。

相信在未来的水表市场中，无磁水表有望成为主流水表的一种。

511 引言水量计量是国民经济的重要组成部分，是以精确进行水量计量为基础，逐步叠加计算机、无线通信、信息处理、物联网等技术的应用，从而为嵌入式产品提供出更为丰富和完整的方案，获得巨大发展契机。

早期大部分的水表的传感器是采用和磁相关的传感器，比如霍尔传感器、干簧管、韦根传感器等，期特性受磁干扰影响较大，而无磁水表主要是采用电磁感应原理在旋转台附近有金属和无金属经过时的电压幅度来计算、判断旋转台的转动，形成交变磁场，产生漩涡电流，通过对旋转状态转换的计算可以得知转速和旋转的方向，从而将其转化成水流量的大小和方向，可以克服磁性传感器的缺点[1]。

本文采用的是国产主板单片机，同时组合国外无磁传感器采样水量，部分实现自主、可控，在半导体领域实现国产化替代具有重要的里程碑意义和应用推广价值。

2 无磁传感计量采样原理及软件设计2.1 无磁传感计量采样原理水流以一定流速通过水表时，其机械叶轮的物理运动带动感应式角位传感器转动，通过部分金属化的圆盘、次级线圈、初级线圈的转动形成感应交变磁场，产生感应电压，从而产生不同的状态，通过对状态转换的计算就可以知道转速、和旋转的方向，从而将其转化成水流量的大小和水流的方向，达到水量计量的效果。

图1中20a 和20依次指示无磁模块PCB 板的下底面和上表面，20a 面布有如图2所示的印制线圈。

3为活动转盘，其上表面均分为4a 和4两个半圆，4a 半圆面为金属材质，该转盘旋转一周代表1L 水量。

图2中线圈6为初级线圈、线圈7、8、9、10为次级线圈，7和9号线圈组成线圈组a ，8和10号线圈组成线圈组b ，6号线圈的中心轴与图2种圆盘3的中心轴同轴，7-10号线圈大小一致成对称分布。

无磁模块通过线圈组a 和线圈组b 检测该金属面所处的位置来实现计数圆盘3的旋转圈数和旋转方向。

检测原理是先给6号线圈通交变电流产生感应交变磁场B1，B1穿过线圈7-10以及4a 金属半圆。

根据电磁感应原理，线圈7-10依次产生感应电压V7、V8、V9、V10，由于4个次级线圈成对分布，因此理论上V7-V10大小相等。

无磁水表设计方案研究摘要随着科技的不断进步和发展，传统的磁感应式水表由于存在一系列的缺陷，已逐步被无磁水表所替代。

本文通过对无磁水表的工作原理、结构以及相关技术的介绍，深入分析了其实现过程，并在此基础上，提出了一种无磁水表的设计方案。

关键词：无磁水表；工作原理；结构；设计方案AbstractWith the continuous progress and development of technology, traditional magnetic induction water meters have been gradually replaced by non-magnetic water meters due to a series of defects. This paper introduces the working principle, structure, and related technologies of non-magnetic water meters, analyzes the implementation process, and proposes a design scheme for non-magnetic water meters.Keywords: non-magnetic water meter; working principle; structure; design scheme一、绪论水表是用来计算自来水消耗量的一种计量仪器，主要用于商业、家庭、农业等场合。

传统的水表依靠磁感应式原理实现计量，但存在磁场干扰、计量误差大、磁场对人体健康的影响等缺陷。

为了解决这些问题，越来越多的厂家开始研制无磁水表。

本文首先介绍了传统磁感应式水表存在的问题，然后详细阐述了无磁水表的工作原理和结构组成。

在此基础上，面对市场需求，我们提出了一种无磁水表的设计方案，并对其进行了实验验证和结果分析。

摘要水表是水流量计量的主要工具，与居民的生产生活有着密切的关系，而国内的水表大多采用较为落后的旋翼式水表，水表行业面临着较好的机遇。

本设计中的无磁水表由于抗磁干扰性较强，所以具有相当高的稳定性。

利用LC振荡电路来测量水流量，选用较为先进的AT89C52单片机为核心，制作出功耗较低的无磁水表，而且拥有较高的稳定性，并能保持较高的精准度和抗干扰性。

关键词：无磁水表、LC振荡电路、AT89C52单片机ABSTRACTWater flow meter is the main tool measurement with the production life of the residents has a close relationship,and the use of domestic water meters is lagging behind most of the rotor type water meter,water meter industry is facing good opportunities.The design of the non-magnetic meter has a good opportunity,have a good value of promotion.Through the measurement of water flow LC oscillator circuit,the use of more advanced and feature more AT89C52 MCU as the core,to produce non-magnetic meters,and has a high stability,and to maintain a high accuracy and immunity.Key words：LC oscillating circuit,AT89C52 microcomputer,water meter with nonmagnetic目录1引言 (1)1.1课题提出的目的及背景 (1)1.2水表发展的历程及趋势 (1)1.2.1水表测量技术 (1)1.2.2水表的发展趋势 (2)2系统总体方案的设计 (3)2.1系统设计思想及方案选择 (3)2.2系统组成 (3)3系统硬件电路设计 (4)3.1单片机的选择 (4)3.2无磁计量功能模块 (5)3.2.1无磁计量的原理 (5)3.3阀门控制 (6)3.4液晶显示模块 (7)3.5IC卡模块 (7)3.6蜂鸣器电路 (8)3.7电压检测模块 (8)3.8电源电路模块 (9)3.9防拆电路模块 (9)3.10复位电路模块 (9)3.11键盘设计 (10)4系统程序设计 (10)4.1主程序设计 (10)4.2子程序设计 (11)4.2.1充值程序设计 (11)4.2.1用水扣费程序设计 (11)5软件选择及仿真 (11)5.1软件的选择 (11)5.2仿真结果演示 (12)6总结 (12)致谢............................................................................. 错误!未定义书签。