自充電式電磁流量計的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種自充電式電磁流量計。該自充電式電磁流量計至少包括：設置在水流經(jīng)過的管道內(nèi)的水流發(fā)電機，其殼體的入水口呈喇叭狀，該殼體內(nèi)設有葉輪、齒輪增速單元、永磁直流發(fā)電機；與所述水流發(fā)電機連接的儲能單元；用于基于控制信號來產(chǎn)生磁場的勵磁產(chǎn)生單元；用于基于所述勵磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的磁場來產(chǎn)生相應感應電動勢的感應電動勢接收單元；與所述勵磁產(chǎn)生單元、感應電動勢接收單元及儲能單元連接且用于輸出所述控制信號及將所述感應電動勢接收模塊輸入的數(shù)據(jù)進行處理的處理單元；以及與所述處理單元連接的存儲單元。本發(fā)明能基于水流來發(fā)電，從而實現(xiàn)電能的自給自足。
【專利說明】自充電式電磁流量計
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流量計量領(lǐng)域，特別是涉及一種自充電式電磁流量計。
【背景技術(shù)】
[0002]智能化水表取代老式機械式計量水表已是大勢所驅(qū)，而目前智能水表中都采用一次性電池為控制電子電路供電。
[0003]例如，在申請?zhí)枮?00510049943.4的中國專利文獻中，公開了一種電池供電電磁流量計，其流量測量回路與內(nèi)置于電磁流量計的電池供電回路相連，其電源供電穩(wěn)定，電壓變化能實時監(jiān)測，并及時提醒使用者電源工作狀況，更換欠壓電池。
[0004]又例如，在申請?zhí)枮?01020555304.1的中國專利文獻中，公開了一種電池供電電磁流量計。該電池供電電磁流量計的轉(zhuǎn)換器殼體內(nèi)置有電池，電池與顯示器、無線信號傳輸裝置連接，由此在無外接電源地區(qū)通過內(nèi)置電池也能實現(xiàn)流量測量，并能通過內(nèi)置的信號無線傳輸裝置將環(huán)境惡劣和不方便讀數(shù)的信號傳輸出來，實現(xiàn)遠程讀數(shù)和控制。
[0005]盡管采用電池供電較為方便，但卻存在以下缺陷:一次性電池無論容量有多大，電量總會用盡，而且水表所處的工作環(huán)境濕度都比較大，容易造成電池漏電，因此，電池的使用壽命往往達不到設計要求，也就是說，一塊智能水表更換電池的次數(shù)可能遠不止一次。而更換電池的工作只能由管理部門指派專業(yè)人員去完成。不難預計，當全民都使用智能水表的時候，更換電池的工作量將會非常巨大，浪費大量的人力和物力，且被更換下來的電池也會對環(huán)境造成污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種自充電式電磁流量計。
[0007]為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種自充電式電磁流量計，其至少包括:
[0008]設置在水流經(jīng)過的管道內(nèi)的水流發(fā)電機，其殼體的入水口呈喇叭狀，該殼體內(nèi)設有葉輪、齒輪增速單元、永磁直流發(fā)電機；
[0009]與所述水流發(fā)電機連接的儲能單元；
[0010]用于基于控制信號來產(chǎn)生磁場的勵磁產(chǎn)生單兀；
[0011]用于基于所述勵磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的磁場來產(chǎn)生相應感應電動勢的感應電動勢接收單元；
[0012]與所述勵磁產(chǎn)生單元、感應電動勢接收單元及儲能單元連接且用于輸出所述控制信號及將所述感應電動勢接收模塊輸入的數(shù)據(jù)進行處理的處理單元；以及
[0013]與所述處理單元連接的存儲單元。
[0014]優(yōu)選地，所述殼體內(nèi)設置有密封單元以將所述殼體內(nèi)設置有所述葉輪的空間與設置有齒輪增速單元的空間隔離。[0015]如上所述，本發(fā)明的自充電式電磁流量計，具有以下有益效果:能基于水流來發(fā)電，從而實現(xiàn)電能的自給自足。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計示意圖。
[0017]圖2顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計的水流發(fā)電機示意圖。
[0018]圖3顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計的儲能單元的優(yōu)選電路圖。
[0019]圖4顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計的勵磁產(chǎn)生單元的優(yōu)選示意圖。
[0020]圖5顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計的感應電動勢接收單元的優(yōu)選示意圖。
[0021]圖6顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計的存儲單元的優(yōu)選電路示意圖。
[0022]圖7顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計的藍牙單元接口優(yōu)選示意圖。
[0023]元件標號說明
[0024]I 自充電式電磁流量計
[0025]11水流發(fā)電機
[0026]12儲能單元
[0027]13勵磁產(chǎn)生單元
[0028]14感應電動勢接收單元
[0029]15 處理單元
[0030]16存儲單元
【具體實施方式】
[0031]以下由特定的具體實施例說明本發(fā)明的實施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說明書所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點及功效。
[0032]請參閱圖1至圖7。須知，本說明書所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0033]如圖所示，本發(fā)明提供一種自充電式電磁流量計。該自充電式電磁流量計I至少包括:水流發(fā)電機11、儲能單元12、勵磁產(chǎn)生單元13、感應電動勢接收單元14、處理單元15及存儲單元16。
[0034]所述水流發(fā)電機11基于水流來發(fā)電，其設置在水流經(jīng)過的管道內(nèi)，至少包括:殼體111、設置在殼體111內(nèi)的葉輪112、齒輪增速單元113、永磁直流發(fā)電機114，如圖2所示。
[0035]其中，所述殼體111的入水口呈喇叭狀，由此可以將水流進行增壓，使得在水流速度很低的情況下，葉輪112也可以獲得動力來驅(qū)動永磁直流發(fā)電機114 ;所述葉輪112在水流驅(qū)動下能繞軸旋轉(zhuǎn)，該軸固定在軸承115上，軸承115的主要作用是支撐葉輪穩(wěn)定運轉(zhuǎn)；所述齒輪增速單元113用于將葉輪112的轉(zhuǎn)速提高至可以適合永磁直流發(fā)電機114的轉(zhuǎn)速，使得永磁直流發(fā)電機114發(fā)電。
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員基于以上所述，應該理解齒輪增速單元及永磁直流發(fā)電機的結(jié)構(gòu)，故在此不再予以詳述。
[0037]優(yōu)選地，所述殼體111內(nèi)還設置有密封單元116，以將所述殼體111內(nèi)設置所述葉輪112的空間與設置齒輪增速單元113的空間隔離，如圖2所示，該密封單元116可以將齒輪增速單元113與自來水隔離，避免自來水與其他污染物交融。
[0038]優(yōu)選地，該密封單元116可包括密封塞等。
[0039]所述儲能單元12與所述水流發(fā)電機11連接，用于儲存所述水流發(fā)電機11所產(chǎn)生的電能。
[0040]所述儲能單元12的一種優(yōu)選電路如圖2所示,該儲能單元12包括連接所述水流發(fā)電機11的整流電路121及充電電池122。
[0041]所述儲能單元12的另一種優(yōu)選電路如圖3所示，該儲能單元12包括電流保護二極管D1、電容Cl、DC-DC芯片IC1、電容C2、及充電電池。該儲能單元的工作原理是:輸入端連接水流發(fā)電機，水流發(fā)電機輸出電壓經(jīng)DC-DC芯片ICl轉(zhuǎn)換為5V輸出，并同時給充電電池充電，充電電池內(nèi)部有過壓保護功能，當所充電能充足則自動斷充。該儲能單元輸出有兩種工作方式，第一種方式:當水流發(fā)電機正常工作時，水流發(fā)電機輸出電壓經(jīng)DC-DC芯片ICl后直接輸出。第二種工作方式:若水流過小，水流發(fā)電機不能滿足DC-DC芯片ICl的工作時，則該儲能單元輸出端由充電電池進行電能供應輸出，以處理單元等的正常使用。本例中的DC-DC芯片ICl采用7805芯片。
[0042]所述勵磁產(chǎn)生單元13基于處理單元15輸出的控制信號來產(chǎn)生相應磁場。
[0043]例如，如圖4所示，其為勵磁產(chǎn)生單元13的一種優(yōu)選電路圖。
[0044]所述感應電動勢接收單元14基于所述勵磁產(chǎn)生單元13產(chǎn)生的磁場來產(chǎn)生相應感應電動勢，該感應電動勢與水量成比例，由此基于該感應電動勢可確定用戶的用水量等信肩、O
[0045]例如,如圖5所示，其為感應電動勢接收單元14的一種優(yōu)選電路圖。
[0046]所述處理單元15與所述勵磁產(chǎn)生單元13、感應電動勢接收單元14及儲能單元12連接，用于輸出控制所述勵磁產(chǎn)生單元13的控制信號及將所述感應電動勢接收單元14輸入的數(shù)據(jù)進行處理，以便存儲或發(fā)送等。
[0047]優(yōu)選地，所述處理單元15采用MC9S12XS128微處理器等來實現(xiàn)。
[0048]所述存儲單元16與所述處理單元15連接，用于存儲所計量的數(shù)據(jù)，其可包括任何一種能存儲數(shù)據(jù)的模塊，優(yōu)選地，包括但不限于:SD卡等。
[0049]例如，如圖6所示，其為一種優(yōu)選SD卡電路示意圖。該SD卡包含具有9個引腳的芯片及電阻R3、R4、R5、R6，電阻R3、R4、R5、R6與芯片的連接方式如圖所示，在此不再詳述。
[0050]作為一種優(yōu)選，所述自充電式電磁流量計I還包括藍牙單元。
[0051]該藍牙單元與所述處理單元15連接，其基于藍牙來與具有藍牙單元的中繼器等通信。
[0052]其中，所述藍牙單元的輸入輸出接口與所述處理單元15的輸入輸出串口進行數(shù)據(jù)交換。
[0053]如圖7所示，其為一種優(yōu)選藍牙單元接口示意圖，該藍牙單元采用5V電源電壓，其還包含數(shù)據(jù)發(fā)送端TXDO、數(shù)據(jù)接收端RXDO以及接地端；其中，數(shù)據(jù)發(fā)送端TXDO、數(shù)據(jù)接收端RXDO連接MC9S12XS128微處理器的串口。
[0054]作為另一種優(yōu)選,所述自充電式電磁流量計I還包括GPRS單元。
[0055]所述GPRS單元與所述處理單元15連接，用于通過GSM網(wǎng)絡來收發(fā)數(shù)據(jù)等。
[0056]上述自充電式電磁流量計I的工作過程如下:
[0057]由自來水流動時產(chǎn)生的動力來驅(qū)動葉輪112，葉輪，112將旋轉(zhuǎn)動力傳遞給齒輪增速單元113，將轉(zhuǎn)速提高至可以適合永磁直流發(fā)電機114的轉(zhuǎn)速，使得永磁直流發(fā)電機114發(fā)電，由于水流速度不穩(wěn)定，所以永磁直流發(fā)電機114的發(fā)電電壓也不穩(wěn)定，通過整流單元121進行整流，使得電力可以持續(xù)穩(wěn)定的輸出給充電電池122，使充電電池122被充電，并提供給微處理器MC9S12XS128及勵磁產(chǎn)生單元13等；隨后微處理器MC9S12XS128控制勵磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生磁場，通過法拉第電磁感應定律，使得感應電動勢接收單元得到感應電動勢的信號并進行信號放大濾波處理以后，送給微處理器MC9S12XS128進行數(shù)據(jù)處理，然后存入存儲單元，定時再通過藍牙單元或GPRS單元將數(shù)據(jù)發(fā)送給中繼器；中繼器接收發(fā)送來的數(shù)據(jù)，通過GSM網(wǎng)絡上傳給計算機設備進行遠程管理。
[0058]綜上所述，本發(fā)明的自充電式電磁流量計可以在水流通過時對自身的充電電池或電容進行充電，再由充電電池或電容來供電，相較于采用一次性電池的電磁流量計，本發(fā)明的自充電式電磁流量計的使用壽命長，且不會對環(huán)境造成破壞。所以，本發(fā)明有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點而具高度產(chǎn)業(yè)利用價值。
[0059]上述實施例僅例示性說明本發(fā)明的原理及其功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本發(fā)明的精神及范疇下，對上述實施例進行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識者在未脫離本發(fā)明所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成的一切等效修飾或改變，仍應由本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種自充電式電磁流量計，其特征在于，所述自充電式電磁流量計至少包括: 設置在水流經(jīng)過的管道內(nèi)的水流發(fā)電機，其殼體的入水口呈喇叭狀，該殼體內(nèi)設有葉輪、齒輪增速單元、永磁直流發(fā)電機； 與所述水流發(fā)電機連接的儲能單元； 用于基于控制信號來產(chǎn)生磁場的勵磁產(chǎn)生單元； 用于基于所述勵磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的磁場來產(chǎn)生相應感應電動勢的感應電動勢接收單元; 與所述勵磁產(chǎn)生單元、感應電動勢接收單元及儲能單元連接且用于輸出所述控制信號及將所述感應電動勢接收模塊輸入的數(shù)據(jù)進行處理的處理單元； 與所述處理單元連接的存儲單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充電式電磁流量計，其特征在于:所述殼體內(nèi)設置有密封單元以將所述殼體內(nèi)設置有所述葉輪的空間與設置有齒輪增速單元的空間隔離。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充電式電磁流量計，其特征在于:所述儲能單元包括超級電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充電式電磁流量計，其特征在于:所述儲能單元包括充電電池。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充電式電磁流量計，其特征在于還包括:與所述處理單元連接且用于基于藍牙來通信的藍牙單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充電式電磁流量計，其特征在于還包括:與所述處理單元連接的GPRS單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充電式電磁流量計，其特征在于:所述存儲模塊包括SD卡。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充電式電磁流量計，其特征在于:所述處理模塊包括微處理器。
【文檔編號】G01F1/58GK104034373SQ201310072076
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2013年3月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月6日
【發(fā)明者】陳明吉, 陳曉東, 李棟, 張冀江 申請人:中國科學院上海高等研究院