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基于射频技术的自发电水表的原理及设计

2018年10月19日 09:33 次阅读

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——基于射频技术的自发电水表。该专利由河南工程学院申请,并于2016年12月21日获得授权公告。

内容说明

本实用新型涉及一种水量计量装置,特别是涉及一种基于射频技术的自发电水表。

发明背景

随着我国经济的飞速发展,我国淡水资源紧缺问题日益严重,逐渐成为我国可持续发展的“瓶颈”,有关部门统计数字显示,我国人均水资源拥有量只有 2200立方米,目前我国三分之二的大中城市面临缺水,如北京,人均水资源不足 300立方米,仅为世界人均水平的 1/30,类似于以色列这样的沙漠国家。面对我国水资源的严峻现状如何使城镇的实际用水量压缩到社会必需用水量的最低限度成为水资源管理部门的一个难题。目前节约水资源包括两个方面的措施:一是大力推广应用节水新技术;二是加强节约用水的科学管理。从某种意义上说,加强节水科学管理是当前的首要任务,要加强节约用水的科学管理,首先要把节水科学管理纳入法制化管理的轨道;其次要加速研究开发科技先进、应用方便的节约用水科学管理仪表。 为了加强节约用水的科学管理,必须改变民用水表管理现状,其现状表现为:水表收费一直采用人工抄表收费的方式,工作十分繁琐,而且容易出错,常常出现用户欠缴、迟缴或漏缴水费等问题。因此,水表管理部门正在推行预付费管理模式。通过用户先付费后用水,从根本上杜绝欠缴、迟缴、漏缴水费的现象,实现了抄表、收费、控制三位一体,不仅节约了人力资源成本,而且强化了“水是商品”的概念,有利于促进节约用水和用水管理部门的统筹管理。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种结构简单、可以拆解、在原有机械水表的基础上实现水量的检测和电子显示,实现多个水表的集中统一管理,具有自发电及报警功能,并结合射频技术实现抄表和水量充值功能,具有水加热和消毒功能的基于射频技术的自发电水表。

基于射频技术的自发电水表的原理及设计

本实用新型的技术方案是:一种基于射频技术的自发电水表,包括电源模块、水量检测模块和控制报警装置,所述电源模块与控制报警装置连接,且均设置在壳体内,所述水量检测模块与控制报警装置连接,且镶嵌在控制报警装置下侧的壳体内,所述水量检测模块为至少两个,所述水量检测模块的进水口通过分支管道与设置在壳体上的用户总水管接口连接,所述控制报警装置包括处理器及与处理器连接的液晶显示模块、射频接收模块、加热装置和紫外线杀菌器,所述电源模块包括水力发电机和电池,所述水量检测模块包括机械水表和干簧管,所述机械水表的出水口与用户分水管连接,所述干簧管和电池均与处理器连接,所述干簧管为两个,且以一定角度设置在机械水表的计数转盘处的水表壳体上,所述机械水表的计数转盘上设置有一个磁铁,所述射频接收模块包括射频卡和射频收发电路,所述射频收发电路与电源模块之间依次设置有互感线圈和干簧管,所述射频卡上设置有磁扣。

所述用户分水管上设置有电动阀门,所述电动阀门通过阀门控制模块与处理器连接,所述阀门控制模块为通过外围电路与处理器连接的AF259B电机驱动芯片,所述电动阀门为电动球阀,所述计数转盘处的玻璃为凸透镜。水力发电机与电池之间设置有稳压电路和电池管理芯片,所述水力发电机为管道式水力发电机,所述水力发电机和加热装置设置在用户总水管接口或机械水表的出水口上,所述加热装置的两端均设置有温度传感器

所述加热装置为无底的圆筒形防水加热丝,所述紫外线杀菌器穿过圆筒形防水加热丝,且均通过金属支撑设置在用户总水管接口或机械水表的出水口内,所述加热装置的外壁与用户总水管接口或机械水表的出水口的内壁不接触,所述紫外线杀菌器不与圆筒形防水加热丝内壁接触,所述加热装置通过电磁开关与电源模块连接,所述电磁开关和温度传感器与处理器连接。

所述射频收发电路为FM1702SL芯片,且设置在控制报警装置上的射频卡插孔侧面,所述射频卡为Mifare卡,所述射频卡上设置有椭圆型天线、低通滤波器、接收电路、互感线圈和处理芯片,所述射频卡包括用户射频卡和抄表射频卡。抄表射频卡的一端铰接在壳体基座上,所述抄表射频卡内的处理芯片与壳体基座内的控制器连接,所述控制器与摄像机、数据接口和电池连接。液晶显示模块与处理器连接,所述段码液晶屏上设置有日期显示区域、时间显示区域、用水信息显示区域、阀门状态显示区域、水量报警区域、单价显示区域和强磁报警区域,所述液晶显示模块为段码液晶屏,所述处理器为PLC16F946。

本实用新型的有益效果是:在原有机械水表的基础上实现水量的检测和电子显示,实现多个水表的集中统一管理,具有自发电及报警功能,并结合射频技术实现抄表和水量充值功能,具有水加热和消毒功能,方便人们进行使用。把多个机械水表通过壳体与控制报警装置连接为一整个整体,且均通过分支管道与用户总水管接口连接,实现了水表的集中设置和管理,减少空间的占用量,方便人们进行操作。并通过射频技术的加入,实现人们通过射频卡对水表进行抄表和水量充值操作,方便人们进行使用,节省抄表人员的劳动量。

本实用新型设置有用户射频卡和抄表射频卡,特别是抄表射频卡的设置,实现了一张射频卡通过一次插卡抄表操作,就能实现对多个水表的信息采集,同时旋转壳体基座,摄像机对水表上的计数转盘进行拍照并储存。同时设置有水力发电装置,能够通过水管内部大的水压进行发电,为本实用新型进行供电,并对多余的电量进行储存,解决了干电池供电造成的环境污染。

同时,本实用新型利用原有的机械水表,在机械水表的转盘上设置磁铁和干簧管,通过转盘的转动实现对水量的计算,有效的利用原有淘汰的机械水表,实现废物的循环利用,符合可持续发展要求,具有机械电子两种水量显示,同时计数转盘处的玻璃为凸透镜,具有放大作用,方便人员急性观察的同时,还便于进行照相。还设置有稳压电路和电池管理芯片,对电池进行管理,根据电池的情况进行选择性充电,防止电池持续充电造成事故的发生,电池为控制报警装置进行和多个水量检测模块进行供电,减少发电产生电能的浪费。通过射频卡上的磁铁,实现射频收发电路上干簧管的导通,通过射频收发电路上的互感线圈对射频卡进行感应供电,实现射频卡与处理器之间的信息交换,实现抄表、续费和缴费操作。

此外,本实用新型设置有电动水阀,能够通过处理器发出的信号实现关闭和开通,且水阀会在处理器的控制下,每月自动关闭一次,防止水垢对长时间开启的水阀进行侵蚀。同时还设置有加热装置,同时加热装置成无底的圆筒状,且设置在用户总水管接口或机械水表的出水口上,不阻挡水流的同时,增加与水的接触面积,便于进行热传递,能够在一定程度上解决冬天自来水温度过低或结冰的问题。通过在加热装置中设置紫外线杀菌器,由于加热器的存在,会使加热器或附近管道内壁上成为细菌滋生的温床,进一步对自来水造成污染,紫外线杀菌器的设置,不但解决了细菌温床的问题,还对自来水进行杀菌消毒,增加了自来水的质量。本实用新型通过转盘、两个干簧管和磁铁实现水量的机械信号转换为电子信号,两个干簧管之间设置有一定的角度,有效的解决了水锤效应产生的影响,当两个干簧管同时闭合时,说明周围存在强磁干扰,则在段码液晶屏上进行显示强磁干扰报警,并通过处理器关闭电动阀门,防止强磁造成计量误差。

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LTCC因其具有多层结构、高介电常数和高品质因子电感,已经被证明是一种能提供高集成度的高性能基板材料...

发表于 2018-08-27 15:48 221次阅读
什么是射频封装?射频封装技术有什么特点?

CC8531 用于无线数字音频流的 PurePa...

PurePath™无线平台是一种经济高效的低功耗解决方案,专为高质量数字音频的无线传输而优化。 CC85xx包含强大的内置无线音频传输协议,可以控制所选的外部音频设备。利用多种共存机制,CC85xx可以避免干扰或受到其他2.4 GHz无线电系统的干扰。 CC85xx可以自主运行,可以在有或没有外部MCU的情况下使用。外部主处理器可以通过SPI连接并控制其操作的某些方面。 CC85xx可与其他TI音频IC和DSP轻松连接(使用I2S和DSP /TDM接口)。更多详细信息,请参见CC85xx系列用户指南。 特性 内置音频协议 CD质量无压缩音频 通过多种技术实现出色的稳健性和共存 自适应跳频 前向ErrorCorrection 缓冲和重传 错误隐藏 可选的高质量音频压缩 在自主模式下使用时无需开发软件 外部系统 可以自主使用,或者可以通过外部主机MCU控制以获得最大的灵活性 外部音频编解码器,DAC的无缝连接和控制/ADC和数字音频放大器使用I 2 S和I 2 C HID功能类似于电源控制,配对,音量控制,< br>音频通道选择eand等。可以映射到I /O 符合RoHS标准的6 mm x 6 mm QFN-40封装 RF部分 < ul> 5或2 Mbps空中数...

发表于 2018-08-20 17:55 96次阅读
CC8531 用于无线数字音频流的 PurePa...

LMX2572LP LMX2572LP

LMX2572LP是一款低功耗,高性能的宽带合成器,无需使用内部倍频器即可生成12.5 MHz至2 GHz的一个频率。 PLL具有出色的性能,而3.3 V单电源仅消耗70 mA电流。 对于数字移动无线电(DMR)和无线麦克风等应用,LMX2572LP支持FSK调制。支持离散级FSK和脉冲整形FSK。通过编程orpins可以实现直接数字FSK调制。 LMX2572LP允许用户同步多个器件的输出,并且还允许在输入和输出之间需要确定性延迟的应用。 LMX2572LP提供了一个选项,可以通过细粒度调整相位,以解决电路板或器件内的延迟不匹配问题。频率斜坡发生器可以在自动斜坡生成选项或手动选项中合成多达两个斜坡段,以实现最大的灵活性。快速校准算法允许用户changefrequencies比20微秒更快。 的LMX2572LP从一个单一的3.3V电源集成的LDO,从而消除了对板载低噪声LDO的需要。 特性 输出频率:12.5 MHz至2 GHz 低功耗:3.3 V电源时为70 mA -124-dBc /Hz具有800-MHz载波的100-kHz偏移时的相位噪声 PLL品质因数:-232 dBc /Hz PLL归一化1 /f噪声:-123.5 dBc /Hz 32位小数N分频器 使用可编程输入乘法器去除整数边界杂散 多...

发表于 2018-08-17 15:47 24次阅读
LMX2572LP LMX2572LP

LMX2486 用于射频个人通信的 Δ-Σ 低功...

LMX2486器件是一款低功耗,高性能delta-sigma小数N分频PLL,带有辅助整数N分频PLL。该器件采用TI先进工艺制造。 采用delta-sigma架构,较低偏移频率的分数杂散被推到环路带宽之外的较高频率。将杂散和相位噪声能量靠近更高频率的能力是调制器阶数的直接函数。与模拟补偿不同,LMX2486中使用的数字反馈技术可以很好地抵抗温度变化和晶圆处理的变化。 LMX2486 delta-sigma调制器可编程至四阶,允许设计人员选择最佳调制器阶数,以适应系统的相位噪声,杂散和锁定时间要求。 用于编程的串行数据LMX2486通过三线,高速(20 MHz)MICROWIRE接口传输。 LMX2486提供精细的频率分辨率,低杂散,快速编程速度和单字写入以改变频率。这使其成为直接数字调制应用的理想选择,其中N计数器直接用信息调制。 LMX2486采用24引脚4.0×4.0×0.8 mm WQFN封装。 特性 四重模数预分频器用于低分数 RF PLL:16/17/20/21或32/33/36 /37 IF PLL:8/9或16/17 高级Delta Sigma分数补偿 12位或22-位可选分数模数 高达4阶可编程Delta-Sigma调制器 改进锁定时间和编程 Fastlock /循环滑动减少,只需要单字写入 集成...

发表于 2018-08-08 20:00 150次阅读
LMX2486 用于射频个人通信的 Δ-Σ 低功...

LMX2487 具有 3.0 GHz 整数 PL...

LMX2487器件是一款低功耗,高性能delta-sigma小数N分频PLL,带有辅助整数N分频PLL。它采用TI先进的工艺制造。 采用delta-sigma架构,较低偏移频率的分数杂散被推到环路带宽之外的较高频率。将杂散和相位噪声能量靠近更高频率的能力是调制器阶数的直接函数。与模拟补偿不同,LMX2487中使用的数字反馈技术可以很好地抵抗温度变化和晶圆处理的变化。 LMX2487 delta-sigma调制器可编程至四阶,允许设计人员选择最佳调制器阶数,以适应系统的相位噪声,杂散和锁定时间要求。 用于编程的串行数据LMX2487通过三线,高速(20 MHz)MICROWIRE接口传输。 LMX2487提供精细的频率分辨率,低杂散,快速编程速度和单字写入以改变频率。这使其成为直接数字调制应用的理想选择,其中N计数器直接用信息调制。 LMX2487采用24引脚4.0×4.0×0.8 mm WQFN封装。 特性 降低分频的四倍模数预分频器 RF PLL:16/17/20/21或32/33/36 /37 IF PLL:8/9或16/17 高级Delta Sigma分数补偿 12位或22-位可选分数模数 高达4阶可编程Delta-Sigma 调制器 改进锁定时间 快速锁定/循环减少单个 - 减去单词写入以改变频率 集成超...

发表于 2018-08-03 18:25 55次阅读
LMX2487 具有 3.0 GHz 整数 PL...

LMX2434 用于射频个人通信的 5.0 GH...

LMX243x器件采用专有的数字锁相环技术,可为RF和IF压控振荡器提供非常稳定的低噪声控制信号。 RF和IF合成器都包括一个两级可编程电荷泵。 RF和IF PLL均具有专用的快速锁定电路,带有集成的超时计数器,只需单字写入即可上电或改变频率。 LMX243x器件是高性能频率合成器,集成了双通道模数预分频器。可以为5 GHz LMX2434 RF合成器选择32/33或16/17预分频比。可以为LMX2430和LMX2433 RF合成器选择8/9或16/17预分频比。 IF电路包含一个8/9或16/17预分频器。 串行数据通过三线接口(DATA,LE,CLK)传输到器件。低压逻辑接口允许直接连接1.8 V器件。支持2.25 V至2.75 V的电源电压。 特性 低电流消耗 LMX2430(RF /IF):2.8 mA /1.4 mA LMX2433 (RF /IF):3.2 mA /2 mA LMX2434(RF /IF):4.6 mA /2.4 mA 2.25-V至2.75 -V操作 同步/异步掉电 多个PLL选项: LMX2430(RF /IF):3 GHz /0.8 GHz LMX2433(RF /IF):3.6 GHz /1.7 GHz LMX2434(RF /IF):5 GHz /2.5 GHz 可编程充电 - 泵电流水平 RF和IF:1或4 mA...

发表于 2018-08-03 18:20 54次阅读
LMX2434 用于射频个人通信的 5.0 GH...