專利名稱：液晶顯示電子水表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種測量流體流量的儀表。
小口徑(15～40mm)旋翼式多流束水表廣泛應(yīng)用于供水工程中，按其計數(shù)器是否浸在被測水中可分為濕式、干式和液封式，盡管其內(nèi)部結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，技術(shù)性能不斷提高，其中包括7位指針加組合葉輪式的基型表至7位指針加整體葉輪式的A型表；8位指針加組合葉輪式的B型表，8位指針加整體葉輪式的C型表，指針加字輪式的E型表等，但是均屬機(jī)械傳動方式，其技術(shù)性能不能滿足用戶要求。對于濕式水表，雖然結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度較高，但是由于計數(shù)器浸在水中，表盤易堆積水中的沉淀物，影響讀數(shù)，齒輪與字輪易被異物卡住，影響計量。對于干式水表，由于密封軸摩擦力大，靈敏度差，易漏水侵蝕標(biāo)度盤，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜而被磁傳水表所淘汰，磁傳水表由上、下兩磁鋼組成，由于在流量驟變時出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)不同步，且上部磁鋼(磁性中心齒輪)易受外部磁場的干擾，影響計量，因此繼C型表之后的E型表及干式磁傳水表終因先天不足而未能取代C型表。
日本用新型磁傳感器MR元件代替機(jī)械水表的齒輪和模擬指針，把永磁體裝在葉輪軸上，構(gòu)成體積小、可靠性高的電子水表(見黃剛，《電子導(dǎo)報》，1992年6月9日。)電子水表由機(jī)械部分和電路部分組成。機(jī)械部分包括殼體、葉輪、葉輪盒和磁鋼。電路部分包括磁傳感器、放大器和計數(shù)顯示電路等。上述電子水表的耗電偏大，靈敏度較低，存在葉輪抖動現(xiàn)象。
本實用新型的目的在于提供一種電路工作電壓低，耗電省，靈敏度較高，葉輪抖動小，采用霍爾元件作為傳感器的液晶顯示電子水表。
本實用新型包括機(jī)械部分和電路部分，機(jī)械部分包括殼體、葉輪(含葉輪盒)、過濾網(wǎng)、表蓋、磁鋼和緊固零件。電路部分包括霍爾元件磁傳感器、檢測電路、計數(shù)顯示電路和電源，檢測電路由振蕩電路、波形變換電路、整形緩沖電路、倒相電路、傳感器輸出信號濾波電路、整形電路、脈沖調(diào)寬電路、解調(diào)觸發(fā)電路和2分頻電路組成，振蕩電路輸出80～130HZ的矩形波信號經(jīng)波形變換電路、整形緩沖電路輸出空度比大于800的窄脈沖分別送倒相電路和霍爾元件傳感器，霍爾元件傳感器的輸出脈沖信號經(jīng)傳感器輸出信號濾波電路、整形電路和脈沖調(diào)寬電路后的矩形波與倒相電路的輸出信號輸入解調(diào)觸發(fā)電路，再經(jīng)2分頻電路輸出至計數(shù)顯示電路。屬于常用的計數(shù)顯示電路包括8位串聯(lián)行十進(jìn)制計數(shù)器，高4位與低4位選擇器，鎖存、譯碼、液晶顯示驅(qū)動器，小數(shù)點驅(qū)動器，上電清零電路，2分頻電路，液晶顯示屏和按鈕。
本實用新型與機(jī)械式水表相比，具有靈敏度高，結(jié)構(gòu)先進(jìn)，穩(wěn)定性好，讀數(shù)直觀，計量精度高，耐磨損，壽命長，反接不影響計量以及電池周期更換，有利科學(xué)管理等優(yōu)點。處于上、下軸承之中的磁性葉輪只要有壓蓋產(chǎn)生就能轉(zhuǎn)動，無其它機(jī)械阻力影響。采用先進(jìn)的集成電路，結(jié)構(gòu)先進(jìn)，體積小。避免水質(zhì)污染，穩(wěn)定性好。采用液晶顯示，讀數(shù)直觀，校驗便捷，計量精度高。不采用齒輪等機(jī)械零件，耐磨損，使用壽命長。正、反接都能正常計量，防止偷水現(xiàn)象。
本實用新型與已有的電子水表相比，由于采用霍爾元件磁傳感器，利用空度比較大的窄脈沖作為霍爾開關(guān)的間歇電源，在磁鋼的作用下，霍爾開關(guān)的輸出端出現(xiàn)有、無連串脈沖，經(jīng)觸發(fā)器解調(diào)后得出磁鋼轉(zhuǎn)一周觸發(fā)器變化一次，即輸出一個電脈沖。這樣，就將原來霍爾開關(guān)直接加電源時的工作電流(mA數(shù)量級)降至加間歇電源后檢測電路的工作電流(μA數(shù)量級)，使電池使用周期達(dá)到5年以上，正好符合水表更換年限，有利于定期檢定與科學(xué)管理。另外，避免了MR元件與磁鋼之間存在的吸引力，提高了水表的靈敏度，消除了抖動現(xiàn)象。同時，既可以將電路部分與機(jī)械部分一體化，做成類似已有機(jī)械傳動式水表的外形結(jié)構(gòu)，又可以將電路部分與機(jī)械部分分體，安裝于適宜的位置，便于讀數(shù)和管理。


圖1為液晶顯示電子水表主視圖。
圖2為液晶顯示電子水表俯視圖。
圖3為液晶顯示電子水表電路部分方框圖。
圖4為液晶顯示電子水表電路原理圖。
圖5為液晶顯示電子電路各級波形圖。
實施例1機(jī)械、電子一體化型水表。
如圖1和圖2所示，機(jī)械部分和電路部分合體組合。液晶顯示電子水表包括機(jī)械部分和電路部分，機(jī)械部分包括殼體(4)、葉輪(含磁鋼和葉輪盒，10)、過濾網(wǎng)(11)、表蓋(9)和連接緊固零件(2，3)，與管接頭(1)連接。采用7葉式塑料葉輪和扁圓柱形磁鋼，磁鋼固定在葉輪中孔上方。集成電路(6)置于水表的上層，(12，13)為按鈕，(7)為液晶顯示屏。
如圖1至圖3所示，電路部分包括采用霍爾元件的磁傳感器(8)、檢測電路、計數(shù)顯示電路和電源(5)。檢測電路包括振蕩電路(14)波形變換電路(15)、整形緩沖電路(16)、傳感器輸出信號濾波電路(17)、整形電路(18)、倒相電路(19)、脈沖調(diào)寬電路(20)、解調(diào)觸發(fā)電路(21)和2分頻電路(22)。計數(shù)顯示電路包括8位串聯(lián)行十進(jìn)制計數(shù)器(23)、高4位與低4位選擇器(25)、選擇按鈕(24)、4位BCD－七段鎖存、譯碼、液晶顯示驅(qū)動器(27)、顯示與消隱選擇按鈕(26)、上電清零電路(28)、小數(shù)點驅(qū)動器(29)、2分頻電路(30)和4位液晶顯示屏(7)。
檢測電路的作用是產(chǎn)生一連串頻率為80～130HZ，空度比大于800的窄脈沖作為霍爾開關(guān)的間歇電源。如圖4所示，施密特觸發(fā)器MC14584的12、13腳與R1C1組成振蕩電路，3～6腳與R2C2組成波形變換電路，產(chǎn)生的窄脈沖經(jīng)緩沖作為霍爾開關(guān)CS3020的間歇電源。在磁鋼的作用下，霍爾開關(guān)的輸出端出現(xiàn)有、無連串脈沖。此脈沖經(jīng)濾波電路(R3、R4、C3)、整形電路(六施密特反相器MC14584的11、10腳)和脈沖調(diào)寬電路(R5、C4、D和MC14584的9、8腳)，再經(jīng)D觸發(fā)器解調(diào)和2分頻電路(雙D型觸發(fā)器MC14013)后，得出磁鋼轉(zhuǎn)一周D觸發(fā)器Q端變化一次，即輸出一個電脈沖。這樣，就將原來霍爾開關(guān)直接加3V電源時工作電流4mA降至加間歇電源后檢測電路(包括霍爾開關(guān))的工作電流小于5μA。為增強驅(qū)動能力，整形緩沖電路所示的施密特電路由33個施密特反相器并聯(lián)而成(MC14584)。圖5給出電路各級的波形圖。
計數(shù)顯示電路由8位十進(jìn)制串行計數(shù)器(雙BCD加計數(shù)器MC1458×4)作磁鋼轉(zhuǎn)動圈數(shù)的累積，然后通過選擇開關(guān)電路 (四與／或選擇器MC14019×4)，選擇高4位或低4位進(jìn)行鎖存、譯碼、驅(qū)動4位液晶屏顯示。平時顯示屏消隱，當(dāng)需要顯示數(shù)據(jù)時，才按動“顯示與消隱選擇按鈕K1”，圖中K2為高4位與低4位選擇器選擇按鈕，MC14543×4組成4位BCD－七段鎖存／譯碼／液晶顯示驅(qū)動器。小數(shù)點驅(qū)動器用四2輸入端或非門MC14001和四異或門MC14070。上電清零電路由RC充放電電路組成。
上述電路的技術(shù)參數(shù)如下1、電路工作電壓范圍VDD＝2.4～3.5V。
2、電路工作電流Ⅰ≤10μA；當(dāng)VDD＝3V時，Ⅰ≤10μA；當(dāng)VDD＝3.5V時，Ⅰ≤15μA。
3、振蕩電路工作頻率f1＝80～130HZ；被測振蕩磁鋼的頻率f2＝0～40HZ。
4、規(guī)定的規(guī)范值VOH≥(VDD－0.05V)；VOL≤(VSS＋0.05V)。
液晶在電壓為2.4V～3.5V能正常顯示，液晶驅(qū)動方式為靜態(tài)掃描輸出。
工作時，當(dāng)水流入水表后，利用水速推動磁性葉輪旋轉(zhuǎn)，經(jīng)非接觸式磁性傳感器產(chǎn)生矩形電脈沖輸入到電路，液晶顯示屏累計顯示出流經(jīng)水表的水的體積總量。
實施例2機(jī)械、電子分體型水表。
液晶顯示電子水表按機(jī)械部分(含霍爾元件磁傳感器)與電路部分分體安裝，磁性葉輪、過濾網(wǎng)、霍爾元件磁傳感器等組合部分為一體，可與水管管道組合在一起，檢測電路和計數(shù)顯示電路(含液晶顯示屏與調(diào)校、讀數(shù)按鈕)可單獨為組合體，安裝在所需的設(shè)備或場所，并通過電纜與磁傳感器連接。
權(quán)利要求1.一種液晶顯示電子水表，包括機(jī)械部分和電路部分，機(jī)械部分包括殼體、葉輪、葉輪盒、過濾網(wǎng)、表蓋、磁鋼和緊固零件；電路部分包括磁傳感器、檢測電路、計數(shù)顯示電路和電源，其特征在于磁傳感器用霍爾元件；檢測電路由振蕩電路、波形變換電路、整形緩沖電路、倒相電路、濾波電路、整形電路、調(diào)寬電路、解調(diào)觸發(fā)電路和2分頻電路組成，振蕩電路輸出80～130HZ的振蕩信號經(jīng)波形變換電路、整形緩沖電路分別送倒相電路和霍爾元件傳感器，霍爾元件傳感器的輸出經(jīng)濾波電路、整形電路、調(diào)寬電路后與倒相電路的輸出信號輸入解調(diào)觸發(fā)電路，再經(jīng)2分頻電路輸出至計數(shù)顯示電路。
2.如權(quán)利要求1所述的電子水表，其特征在于計數(shù)顯示電路包括8位串聯(lián)行十進(jìn)制計數(shù)器，高4位與低4位選擇器，鎖存、譯碼、液晶顯示驅(qū)動器，4位液晶顯示屏以及高4位與低4位選擇器選擇開關(guān)和顯示與消隱選擇按鈕。
3.如權(quán)利要求1所述的電子水表，其特征在于霍爾開關(guān)的間歇電源為頻率80～130HZ，空度比大于800的窄脈沖。
4.如權(quán)利要求1所述的電子水表，其特征在于機(jī)械部分與電路部分合體組合，機(jī)械部分位于殼體的下方，集成電路、液晶顯示屏和按鈕位于殼體的上方。
5.如權(quán)利要求1所述的電子水表，其特征在于含霍爾元件磁傳感器的機(jī)械部分與電路部分分體安裝，磁性葉輪、過濾網(wǎng)和霍爾元件磁傳感器組合為一體，檢測電路和計數(shù)顯示電路單獨為一組合體，并通過電纜與磁傳感器連接。
專利摘要本實用新型涉及一種測量流體流量的儀表，它包括機(jī)械部分和電路部分，電路部分包括霍爾元件磁感器，檢測電路和計數(shù)顯示電路，檢測電路由頻率為80～130Hz，空度比大于800的窄脈沖間歇電源和倒相、濾波、整形、調(diào)寬電路以及解調(diào)觸發(fā)器、2分頻電路組成。具有靈敏度高，結(jié)構(gòu)先進(jìn)、穩(wěn)定性好，讀數(shù)直觀，計量精度高，耐磨損，反接不影響計量，電池使用周期長達(dá)5年以上，有利于定期檢定與科學(xué)管理等優(yōu)點。
文檔編號G01F1/56GK2163371SQ9320174
公開日1994年4月27日 申請日期1993年1月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年1月17日
發(fā)明者袁維新, 鮑亞火, 潘遷, 尤明基, 吳碧金 申請人:廈門儀表廠