自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)，包括水管、水流發(fā)電機、流量檢測模塊、集能芯片、電力儲存模塊、升壓電路、單片機、液晶屏；所述水管依次連接水流發(fā)電機和流量檢測模塊，所述水流發(fā)電機的輸出端依次經過集能芯片、電力儲存模塊、升壓電路連接至單片機，流量檢測模塊的輸出端連接至單片機，單片機的輸出端和液晶屏相連接。本發(fā)明通過水管內流體能量進行發(fā)電，設計實現了一種智能化、可自供電的用水量監(jiān)測系統(tǒng)，具有流量監(jiān)測、計費顯示、溫度測量、藍牙傳輸等功能。本發(fā)明具有節(jié)能環(huán)保，智能化管理的特點，可以使在有多個流量監(jiān)測結點組成的網絡管理更加網絡化、智能化、現代化。
【專利說明】自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明公開了一種自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)，屬于水流量檢測控制裝置。
【背景技術】
[0002]在供水系統(tǒng)中，為了實現水費的計費、水壓大小的監(jiān)測等目的，對水流量的監(jiān)測是一項必要的工作。國內外關于自供電系統(tǒng)的節(jié)能實現在很多領域已經有所研究，領域涉及較為寬泛。同時國家越來越提倡節(jié)能減排、綠色環(huán)保?，F有技術中，對水流量的進行監(jiān)測的系統(tǒng)或者裝置往往需要額外的供電系統(tǒng)，無法有效的節(jié)約能源。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術問題是:通過水管內流體能量進行發(fā)電，設計實現一種智能化、可自供電的用水量監(jiān)測系統(tǒng)，具有流量監(jiān)測、計費顯示、溫度測量、藍牙傳輸等功能。
[0004]本發(fā)明為解決上述技術問題采用以下技術方案:
一種自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)，包括水管、水流發(fā)電機、流量檢測模塊、集能芯片、電力儲存模塊、升壓電路、單片機、液晶屏；所述水流發(fā)電機和流量檢測模塊依次連接在水管上，所述水流發(fā)電機的輸出端依次經過集能芯片、電力儲存模塊、升壓電路連接至單片機，流量檢測模塊的輸出端連接至單片機，單片機的輸出端和液晶屏相連接。
[0005]進一步的，單片機還連接有溫度傳感器，所述溫度傳感器的型號為DS18B20。
[0006]進一步的，單片機的輸出端還連接有藍牙發(fā)送模塊。
[0007]進一步的，所述電力儲存模塊為3.7V鋰電池。
[0008]進一步的，所述集能芯片采用LM2575芯片。
[0009]進一步的，所述流量檢測模塊通過偵測渦輪旋轉的頻率脈沖信號實現流量大小的判斷。
[0010]本發(fā)明采用以上技術方案與現有技術相比，具有以下技術效果:本發(fā)明具有節(jié)能環(huán)保，智能化管理的特點，可以使在有多個流量監(jiān)測結點組成的網絡管理更加網絡化、智能化、現代化。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)模塊連接示意圖。
[0012]圖2是本發(fā)明中集能芯片LM2575連接示意圖，
其中:1.Vin輸入電壓，2.輸出端，3.接地端，4.反饋端，5.開關。
[0013]圖3是本發(fā)明的單片機控制圖。
[0014]圖4是本發(fā)明實驗數據中壓力一流量關系示意圖，
其中:點劃線表示第一次測試所得結果，直線表示第二次測試所得結果，虛線表示第三次測試所得結果。
[0015]圖5是本發(fā)明實驗數據中流量一輸出電壓關系示意圖， 其中:點劃線表示第一次測試所得結果，直線表示第二次測試所得結果，虛線表示第三次測試所得結果。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明使用水流發(fā)電機將水管中流體的機械能轉化為電能，經過集能芯片及穩(wěn)壓電路將電壓穩(wěn)壓到5V給鋰電池充電，鋰電池具有能量比較高、使用壽命長、自放電率很低、綠色環(huán)保等優(yōu)點。本次作品鋰電池使用的是3.7V鋰電池，因此需要升壓電路將電壓升壓到5V為單片機供電。流量監(jiān)測采用的是偵測渦輪旋轉的頻率脈沖信號實現流量大小的判斷，溫度傳感部分則是采用的是DS18B20溫度傳感器來實現，藍牙模塊用于將流量、溫度、計費等信息發(fā)送給PC端。
[0017]下面結合附圖對本發(fā)明的技術方案做進一步的詳細說明:
如圖1所示，水管依次連接水流發(fā)電機和流量檢測模塊，水流發(fā)電機的輸出端依次經過集能芯片、電力儲存模塊、升壓電路連接至單片機，流量檢測模塊的輸出端連接至單片機，單片機的輸出端和液晶屏相連接。單片機還連接有溫度傳感器，所述溫度傳感器的型號為DS18B20。單片機的輸出端還連接有藍牙發(fā)送模塊。
[0018]集能芯片LM2575連接示意圖如圖2所示，輸入電壓范圍是7V至40V，輸入I腳接適當電容至地作為輸入；輸出端2腳需接二極管及電感作為外圍電路構件，同時反饋給4腳。最終得到5V的穩(wěn)定輸出給單片機供電。LM2575系列開關穩(wěn)壓集成電路是美國國家半導體公司生產的IA集成穩(wěn)壓電路，它內部集成了一個固定的振蕩器，只須極少外圍器件便可構成一種高效的穩(wěn)壓電路，可大大減小散熱片的體積，而在大多數情況下不需散熱片；內部有完善的保護電路，包括電流限制及熱關斷電路。芯片可提供外部控制引腳，是傳統(tǒng)三端式穩(wěn)壓集成電路的理想替代產品。
[0019]該發(fā)電模塊采用無磁阻的高能效發(fā)電機和水電分離技術，獨有的雙磁路耦合的離合器，體積只有普通微型水力發(fā)電機的4/5，負載短路時，也能順利啟動。具有極高的性價比。運行水壓:0.08?0.45 MP輸出電壓:9.8?18.5VDC/空載，8.8?15VDC/0.1 K負載輸出電流:128?260 ΜΑ/0.1 K 負載，流量損耗:3.6% (0.25 MP 時)。
[0020]由圖3所示，本仿真主要是模擬檢測水流量和溫度的仿真。仿真器自帶18b20的仿真模型，在單片機內部編寫18b20的驅動實現單總線數據讀取，然后在1602液晶屏上顯示溫度。根據霍爾元件工作是產生方波的原理，使用信號發(fā)生器模擬方波的產生，單片機采集方波個數，通過函數運算轉化成流量，在液晶屏上顯示。
[0021]壓力、輸出電壓與流速之間的關系如圖4、圖5所不:
由圖4所示，流量和壓力基本成正比關系，工作壓力隨著流量的增長而增長。根據三次試驗所得的數據可擬合出的關系式如下:
水流流速Q (L/min)
發(fā)電電壓與流速關系近似為:V=C0*Q (C0=1.236)。
[0022]由圖5所不,輸出電壓與流量在I L/min至2 L/min基本成線性關系,輸出電壓隨著流量的增長而增長，而在流量大于3 L/min的區(qū)間，流量的變化幾乎不引起輸出電壓的變化，輸出電壓穩(wěn)定5V。其中線性部分的關系式如下:
流量脈沖特征F=C1*Q-C2(經實測曲線擬合得Cl=7.5，C2=3)。
[0023]實際的測量實驗分為以水桶為水源以及以自來水為水源兩項，實驗結果如下:
一、當水桶舉到不同高度的時候，水流速不同，液晶屏上的電壓數值也有相應的變化。
具體數據如下:
【權利要求】
1.一種自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:包括水管、水流發(fā)電機、流量檢測模塊、集能芯片、電力儲存模塊、升壓電路、單片機、液晶屏；所述水流發(fā)電機和流量檢測模塊依次連接在水管上，所述水流發(fā)電機的輸出端依次經過集能芯片、電力儲存模塊、升壓電路連接至單片機，流量檢測模塊的輸出端連接至單片機，單片機的輸出端和液晶屏相連接。
2.如權利要求1所述的一種自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:還包括與單片機連接的溫度傳感器，所述溫度傳感器的型號為DS18B20。
3.如權利要求1所述的一種自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:單片機的輸出端還連接有藍牙發(fā)送模塊。
4.如權利要求1至3中任意一項所述的一種自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述電力儲存模塊為3.7V鋰電池。
5.如權利要求1至3中任意一項所述的一種自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述集能芯片采用LM2575芯片。
6.如權利要求1至3中任意一項所述的一種自供電水流量監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于:所述流量檢測模塊通過偵測渦輪旋轉的頻率脈沖信號實現流量大小的判斷。
【文檔編號】F03B13/00GK103471654SQ201310402981
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年9月6日 優(yōu)先權日:2013年9月6日
【發(fā)明者】唐夢云, 陳河兵, 周一帆, 王劭杰, 朱博, 皮慧, 郭菁睿, 李誠元 申請人:南京郵電大學