机械传感器式电子水表的工作原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——机械传感器式电子水表。该专利由南京水门电子有限公司申请，并于2018年8月31日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及的是一种机械传感器式电子水表，属于流量的测量领域。

发明背景

机械水表，以及脉冲式水表和直读式水表的转速流量比，只能是一个固定的比值，即水表齿轮组的变速比。电子水表中的关键部件-单板机电路，最怕水的侵害。特别是超低功耗的技术要求，别说进一滴水，哪怕工作环境湿度增大，造成正负线路间的放电电流增大。就足以使电池提前耗尽，让远传水表失效；其次，传感器的方式目前采用磁隧道效应管。因为水表的信号源在基表水中的叶轮上，而传感器与电路置于电路盒中。为了防止水的侵害，相隔2道防水壁墙。信号能正常传递的只有磁场最为可靠。但是磁场会吸附水中的铁锈，阻塞叶轮的转动；外部强磁场会干扰内部传感器的工作，使得水表不能正常计量。

专利申请号为201710465324.6的发明专利公开了一种机械传感器式电子水表，提供了一种低能耗、防磁效率较高、密封性能较好的电子水表，然而实际使用时，因叶轮中心孔是一个内部直径大于下方出口的空心空洞，由于机械传感器式电子水表叶轮的比重减轻至1.05克/立方厘米后，当机械传感器式电子水表安装在验表装置上时，阀门打开，水流入水表内腔时，叶轮中心孔只有1个向下的出口，比水轻的叶轮中心孔内的残留空气，大部分只会聚集在叶轮中心孔上部；在空气中，机械传感器式电子水表叶轮总重量只有5克；在水中，机械传感器式电子水表叶轮重力只有0.25克。当叶轮中心孔残留气体产生的浮力大于0.25克时，将水表叶轮推向上行，与不锈钢顶盖的下部接触，在叶轮转动时，叶轮钢珠会与不锈钢顶盖产生较大的摩擦力。

由于叶轮中心孔内的残留空气体积的大小是随机变化的，从而浮力对叶轮产生的摩擦力也是无法确定的，大大影响了叶轮在流体中的转动速度，改变了叶轮的流体力学性能，使得叶轮转动规律改变，造成机械传感器式电子水表的计量精度也不稳定；同时，该机械传感器式电子水表结构中，叶轮嵌入的磁棒产生的磁场，对流动的水中铁锈的吸附作用的屏蔽，靠的是叶轮下方安装的导磁圈，而实际使用过程中发现，导磁圈减弱了叶轮磁棒向上的磁场信号强度，不利于叶轮转动信号对于传感器的作用。

发明内容

本发明提供了一种机械传感器式电子水表，其目的旨在解决现有电子水表所存在的上述缺陷，提供一种叶轮转速稳定、且叶轮转动信号不受干扰的机械传感器式电子水表。

机械传感器式电子水表的结构示意图

本发明的技术解决方案：机械传感器式电子水表，其结构由机械式基表，和接受磁场信号并进行计算机处理的电路盒两部分组成，所述的基表由产生水流信号的机芯和密封水道的壳体组成，机芯的压盖由无磁性金属的顶盖，工程塑料的上压盖，下压盖组成，机芯的阀座下部是滤网口，阀门接叶轮盒，叶轮盒内的叶轮顶部嵌有磁铁棒；其特征在于，所述上压盖内孔壁上嵌有一个防磁垫圈；所述叶轮是单顶针玛瑙套，小磁棒小钢珠结构，叶轮的下端镶嵌稳定套，在叶轮的玛瑙套下方的位置垂直方向上设有两个对称的排气孔；所述的电路盒内分上、下两部分，下部是由防磁罩保护的磁隧道效应传感器，上部是装有锂电池的主电路板，主电路板顶上是液晶显示器。

本发明的优点：1）毫安级的超低功耗的电路设计，表内置电池不更换，能正常工作十几年以上；2）电路盒的结构和出线设计，不受潮湿工作环境的侵害；同时具有防磁干扰，防非法拆卸，防灰尘污染等功能；3）机芯的设计保证水表计量精度不受水压变化的影响，叶轮的设计保证了灵敏耐磨、转速稳定、读数精准；比重接近水的密度，随水流规律运动；4）采用防磁垫圈设计防磁结构，既不受外界强磁场干扰，又引导内部磁场不对水中的铁锈产生吸附作用。