阅读说明：本技术 一种无磁感应式水表及测试方法 (Non-magnetic induction type water meter and test method ) 是由 刘虎平 于 2020-07-07 设计创作，主要内容包括：本发明涉及水表技术领域,公开了一种无磁感应式水表及测试方法,包括壳体,所述壳体为中部向上下两侧凸起的壳体,所述壳体的两端分别设有进水口与出水口,所述壳体的上部开设有装置腔,所述装置腔的底部固定设有固定轴,所述固定轴的下端转动连接有扇型盘,所述扇型盘的下端固定连接有金属片,所述金属片指针的上方在装置腔的底部固定设有感应线圈。本发明通过将扇形盘划分出两对以上的扇形钢片,从而形成反映扇型金属片指针旋转位置的多位编码,由于编码细化,意味着可侦测到的扇型金属片指针的旋转位置更加细化,能够用多个编码对应字轮上的一个显示数位,通过对编码顺序的判断,能够准确判断液流倒流情况,以及判断进位情况。(The invention relates to the technical field of water meters and discloses a non-magnetic induction type water meter and a testing method thereof. The invention divides the fan-shaped disc into more than two pairs of fan-shaped steel sheets, thereby forming multi-bit codes reflecting the rotating positions of the fan-shaped metal sheet pointers, because the codes are refined, the detectable rotating positions of the fan-shaped metal sheet pointers are more refined, a plurality of codes can be used for corresponding to one display digit on the character wheel, and the flow backflow situation and the carry situation can be accurately judged by judging the coding sequence.)

一种无磁感应式水表及测试方法

技术领域

本发明涉及水表技术领域，尤其涉及一种无磁感应式水表及测试方法。

背景技术

现有技术磁感应水表的主要计量器件，包括随液流旋转的扇型金属片指针，感应线圈，随扇型金属片指针旋转的齿轮组。当液流流过水表，推动扇型金属片指针旋转，受扇型金属片指针的驱动而使齿轮旋转，通过设置扇型金属片指针与齿轮组之间的转矩转换器件，使齿轮反映实时流量。而对于电子计量部分，磁场感应器件侦测扇型金属片指针的旋转位置，将感应形成的电信号编码而反映液流情况，进而计算出流过液体体积。

随液流旋转的扇型金属片指针上仅设置有两个扇形钢片，通过磁感应信号只能转换成0码和1码，其所形成的旋转位置编码很少，对应字轮计量读数的准确度差，误差较大，当出现倒流情况时，不容易通过编码数据判别实际情况；当出现数位进位情况，由于上述编码较少的问题，很难通过编码判读应当进位还是已经进位。同时还存在由于感应线圈安装高度不能根据实际情况进行调整，导致感应线圈接收扇形盘上的脉冲信号丢失的情况发生。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种无磁感应式水表及测试方法，本发明通过将扇型盘划分出两对以上的扇形钢片，从而形成反映扇形盘旋转位置的多位编码，由于编码细化，意味着可侦测到的扇型钢片的旋转位置更加细化，能够用多个编码对应字轮上的一个显示数位，通过对编码顺序的判断，能够准确判断液流倒流情况，以及判断进位情况。

本发明通过以下技术手段解决上述技术问题：

本发明的一种无磁感应式水表及测试方法包括壳体，所述壳体为中部向上下两侧凸起的壳体，所述壳体的两端分别设有进水口与出水口，所述壳体的上部开设有装置腔，所述装置腔的底部固定设有固定轴，所述固定轴的下端转动连接有扇形盘，所述扇形盘的下端固定连接有金属片，所述扇型盘的上方在装置腔的底部固定设有感应线圈，所述感应线圈贯穿装置腔在装置腔内固定连接有信息转换装置，所述装置腔内还设有MCU处理器、第一数据输出口和第二数据输出口，所述装置腔的顶面设有显示面板，所述显示面板上设有数据显示窗口和转数表，所述信息转换装置的输出端与MCU处理器的输入端连接，所述MCU处理器的输出端分别与第一数据输出口和第二数据输出口的输入端连接，所述MCU处理器的输出端分别与数据显示窗口和转数表连接，所述扇形盘上设有两对以上的扇形钢片。所述显示面板上设有信号感应单元，所述信号感应单元上设有信号感应单元输出口，所述信号感应单元与MCU处理器的输出端连接。本发明将扇形盘划分出两对以上的扇形钢片，以此旋转一周产生两对以上的电信号，例如N1S1对和N2S2对，具体的划分方法用扇型钢片对拼合成整个扇形盘。扇型盘旋转一周，感应线圈侦测能够形成代表N1极的00码和代表S1极的01码，代表N2极的10码和代表S2极的11码，以两位编码反映扇形钢片的旋转位置，精度提高两倍。如果设置更多的扇形钢片对，形成的编码数量更多，能够更精细的反映扇形钢片的旋转位置，更进一步的提高读数精度。另外，编码的顺序可以反映扇形钢片的旋转方向，一旦出现液流反向的情况，扇型钢片倒转，将会出现编码没有依序出现的情况，通过数据MCU处理器侦测该情况即能快速发现液流倒转问题，并将该数据反应上报而进行相应处理。通过编码的顺序，找出当前编码前后的编码情况，进而数据MCU处理器能够分析出应当进行进位还是保持目前计数，从而有效解决进位判读问题。同时通过增加信号感应单元，以此在本装置在运行的时候，通过外接信号设备连接信号感应单元获取感应线圈的信号强度，以此调整感应线圈的安装高度，避免了传统的由于感应线圈安装高度不能根据实际情况进行调整，导致感应线圈接收扇形盘上的脉冲信号丢失的情况发生。通过信号检测单元检测脉冲信号的强度，以此判断感应线圈安装的间隙的合理高度。

进一步，无磁水表的基础原理是LC振荡传感器，在该电路中，通过开关K调整，可以在LC电路上实现一个正弦波输出电路，通过K对电容C充电，充满后，将K与电感L连通，电容的电量将通过L放电，由于存在电感L的电能消耗，所以将会呈现一个逐步衰减的正弦波输出。如图3所示；

利用LC振荡电路该原理，无磁水表通过检测该正弦波衰减过程来实现水表计量。如图4。

当对该LC电路充电后，信息转换装置通过检测固定电容C两端的电压，可以获得LC振荡电路中的正弦波。当感应线圈处于扇形盘上的金属区时，会形成电感涡流，导致更大的电能消耗，正弦波衰减速度更快；当感应线圈处于非金属区，基本不存在涡流，正弦波衰减速度相对较慢。通过信息转换装置来检测正弦波衰减的快慢，可以准确识别出感应线圈处于哪个区域，进而判断表盘位置及圈数，达到水表计量的目的。

进一步，所述金属片呈竖直方向与扇形盘同心垂直设置。所述金属片为两个以上。通过在一扇形盘上划分两对以上的扇形钢片，形成更多的反映扇形钢片旋转位置的编码，使侦测结果更精细，电子读数结果更精确；通过多个编码的侦测顺序，能够准确判断扇形钢片的转向，进而准确判断液流流向，防止液流倒转影响计数数据；通过增加编码，能够为进位判断提供更准确的依据，有效解决进位判读问题。

进一步，通过分析扇形盘上的多对信号对应的衰减波形，得到Sensor1/Sensor2状态在转子转动过程中在A(0/1)->B(0/0)->C(1/0)->D(1/1)->A(0/1)->B(0/0)->C(1/0)……中循环出现，通过检测Sensor1/Sensor2的正弦波衰减趋势获取对应状态，再通过不同的组合状态(A:快/慢B:快/快C:慢/快D:慢/慢)，进而获得水表的位置并计算出转速。用低电平表示衰减较快，高电平表示衰减较慢，关系如图5。然后通过信息转换装置对高、低电平进行识别和分类，以此识别更精细的识别反映扇形盘的旋转位置，更进一步的提高读数精度。另外，编码的顺序可以反映扇形盘的旋转方向，一旦出现液流反向的情况，及时的识别出扇形盘倒转的信息。

进一步，所述第一数据输出口与第二数据输出接口为RS485或M-BUS或无线LORA或NB-IOT物联网传输接口。

进一步，第一数据输出口与第二数据输出口均凸出设在壳体的表面。

进一步，本发明的一种无磁感应式水表的测试方法，其特征在于：具体按以下步骤执行：

S1:首先通过USB转TTL线连接测试电脑与待测水表；

S2：点击运行测试工具软件THParamSet.exe；

S3：在S2的软件中选择与计算机-设备管理中的显示的一致的串口号；

S4：波特率选择9600，时间间隔选择0秒；

S5：在“新地址”栏中输入输入正确的10位表地址，分别是表盘上的地址、高两位地址、XX改为13，后8位取表盘上的后8位址；设置表地址，设置电池电压、设置载频、设置扩频；

S6：勾选“频谱测试”，即开始频谱连续发射，在空白框中显示“通信成功”，即表示正常发射频率信号；“通信失败”：表示发射失败，需要检查串口参数及连接是否正常,以及表地址是否正确。

进一步，地址设置：如果不知道表地址，可以在广播地址框中输入10位：FFFFFFFFFF，再勾选使用广播地址，点击“读表行度”按钮，即可读出表地址，以及表读数等相关信息；如果空白框中显示：“读表失败”，则需要检查连接，及串口参数选择是否正确。如果需要改变现有地址，可在“新地址”框中输入新的10位地址，点击“设置地址”按钮，直至空白框中显示：“设置地址成功”，则完成地址设置。

2、频率设置：此次频谱测试频率范围为：470MHz—510MHz；在此波段，共有7个频点可供选择：最低频率：470.49MHz，最高频率：509.50MHz；带宽：125KHz；在设置频率框中：选择需要的频率，然后点击左边：“设置频率”按钮，即可设置表单元的频率。空白框中显示：“设置频率成功”，则成功设置了频率；显示失败，则需要检查串口设置及连接，及表地址是否正确。

本发明的有益效果：通过将扇形盘划分出两对以上的信号对，从而形成反映扇形钢片旋转位置的多位编码，由于编码细化，意味着可侦测到的扇形钢片的旋转位置更加细化，能够用多个编码对应字轮上的一个显示数位，通过对编码顺序的判断，能够准确判断液流倒流情况，以及判断进位情况。

附图说明

图1是本发明一种无磁感应式水表及测试方法的整体结构示意图；

图2是本发明的扇形盘上的结构示意图；

图3是本发明的正弦波衰减示意图；

图4是本发明的扇形盘上的扇形钢片转动产生正弦波衰减过程示意图；

图5是本发明的低电平和高电平输出示意图；

其中：壳体1，进水口10，装置腔11，第一数据输出口12，第二数据输出口13，显示面板14，数据显示窗口141，转数表142，固定轴2，感应线圈3，信息转换装置15，MCU处理器16，扇形盘4，金属片轴41，金属片42，信号感应单元5，信号感应单元输出口51。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明：

如图1-5所示，本发明的一种无磁感应式水表及测试方法包括壳体1，所述壳体1为中部向上下两侧凸起的壳体，所述壳体1的两端分别设有进水口10与出水口，所述壳体1的上部开设有装置腔11，所述装置腔11的底部固定设有固定轴2，所述固定轴2的下端转动连接有扇形盘4，所述扇形盘4的下端固定连接有金属片42，所述扇型盘4的上方在装置腔11的底部固定设有感应线圈3，所述感应线圈3贯穿装置腔11在装置腔内11固定连接有信息转换装置15，所述装置腔11内还设有MCU处理器16、第一数据输出口12和第二数据输出13口，所述装置腔11的顶面设有显示面板14，所述显示面板14上设有数据显示窗口141和转数表142，所述信息转换装置15的输出端与MCU处理器16的输入端连接，所述MCU处理器16的输出端分别与第一数据输出口12和第二数据输出口13的输入端连接，所述MCU处理器16的输出端分别与数据显示窗口141和转数表142连接，所述扇形盘4上设有两对以上的扇形钢片。所述显示面板14上设有信号感应单元5，所述信号感应单元5上设有信号感应单元输出口51，所述信号感应单元51与MCU处理器16的输出端连接。本发明将扇形盘4划分出两对以上的扇形钢片，以此旋转一周产生两对以上的电信号，例如N1S1对和N2S2对，具体的划分方法用扇型钢片对拼合成整个扇形盘。扇型盘旋转一周，感应线圈侦测能够形成代表N1极的00码和代表S1极的01码，代表N2极的10码和代表S2极的11码，以两位编码反映扇形钢片的旋转位置，精度提高两倍。如果设置更多的扇形钢片对，形成的编码数量更多，能够更精细的反映扇形钢片的旋转位置，更进一步的提高读数精度。另外，编码的顺序可以反映扇形钢片的旋转方向，一旦出现液流反向的情况，扇型钢片倒转，将会出现编码没有依序出现的情况，通过数据MCU处理器侦测该情况即能快速发现液流倒转问题，并将该数据反应上报而进行相应处理。通过编码的顺序，找出当前编码前后的编码情况，进而数据MCU处理器能够分析出应当进行进位还是保持目前计数，从而有效解决进位判读问题。同时通过增加信号感应单元，以此在本装置在运行的时候，通过外接信号设备连接信号感应单元获取感应线圈的信号强度，以此调整感应线圈的安装高度，避免了传统的由于感应线圈安装高度不能根据实际情况进行调整，导致感应线圈接收扇形盘上的脉冲信号丢失的情况发生。通过信号检测单元检测脉冲信号的强度，以此判断感应线圈安装的间隙的合理高度。

本实施例中，无磁水表的基础原理是LC振荡传感器，在该电路中，通过开关K调整，可以在LC电路上实现一个正弦波输出电路，通过K对电容C充电，充满后，将K与电感L连通，电容的电量将通过L放电，由于存在电感L的电能消耗，所以将会呈现一个逐步衰减的正弦波输出。如图3所示；

利用LC振荡电路该原理，无磁水表通过检测该正弦波衰减过程来实现水表计量。如图4。

当对该LC电路充电后，信息转换装置通过检测固定电容C两端的电压，可以获得LC振荡电路中的正弦波。当感应线圈处于扇形盘上的金属区时，会形成电感涡流，导致更大的电能消耗，正弦波衰减速度更快；当感应线圈处于非金属区，基本不存在涡流，正弦波衰减速度相对较慢。通过信息转换装置来检测正弦波衰减的快慢，可以准确识别出感应线圈处于哪个区域，进而判断表盘位置及圈数，达到水表计量的目的。

本实施例中，所述金属片42呈竖直方向与扇形盘4同心垂直设置。所述金属片42为两个以上。通过在一扇形盘4上划分两对以上的扇形钢片，形成更多的反映扇形钢片旋转位置的编码，使侦测结果更精细，电子读数结果更精确；通过多个编码的侦测顺序，能够准确判断扇形钢片的转向，进而准确判断液流流向，防止液流倒转影响计数数据；通过增加编码，能够为进位判断提供更准确的依据，有效解决进位判读问题。

本实施例中，通过分析扇形盘4上的多对信号对应的衰减波形，得到Sensor1/Sensor2状态在转子转动过程中在A(0/1)->B(0/0)->C(1/0)->D(1/1)->A(0/1)->B(0/0)->C(1/0)……中循环出现，通过检测Sensor1/Sensor2的正弦波衰减趋势获取对应状态，再通过不同的组合状态(A:快/慢B:快/快C:慢/快D:慢/慢)，进而获得水表的位置并计算出转速。用低电平表示衰减较快，高电平表示衰减较慢，关系如图5。然后通过信息转换装置对高、低电平进行识别和分类，以此识别更精细的识别反映扇形盘的旋转位置，更进一步的提高读数精度。另外，编码的顺序可以反映扇形盘的旋转方向，一旦出现液流反向的情况，及时的识别出扇形盘倒转的信息。

本实施例中，所述第一数据输出口12与第二数据输出接口13为RS485或M-BUS或无线LORA或NB-IOT物联网传输接口。

本实施例中，第一数据输出口12与第二数据输出口13均凸出设在壳体1的表面。

本实施例中，本发明的一种无磁感应式水表的测试方法，其特征在于：具体按以下步骤执行：

S1:首先通过USB转TTL线连接测试电脑与待测水表；

S2：点击运行测试工具软件THParamSet.exe；

S3：在S2的软件中选择与计算机-设备管理中的显示的一致的串口号；

S4：波特率选择9600，时间间隔选择0秒；

S5：在“新地址”栏中输入输入正确的10位表地址，分别是表盘上的地址、高两位地址、XX改为13，后8位取表盘上的后8位址；设置表地址，设置电池电压、设置载频、设置扩频；

S6：勾选“频谱测试”，即开始频谱连续发射，在空白框中显示“通信成功”，即表示正常发射频率信号；“通信失败”：表示发射失败，需要检查串口参数及连接是否正常,以及表地址是否正确。

本实施例中，地址设置：如果不知道表地址，可以在广播地址框中输入10位：FFFFFFFFFF，再勾选使用广播地址，点击“读表行度”按钮，即可读出表地址，以及表读数等相关信息；如果空白框中显示：“读表失败”，则需要检查连接，及串口参数选择是否正确。如果需要改变现有地址，可在“新地址”框中输入新的10位地址，点击“设置地址”按钮，直至空白框中显示：“设置地址成功”，则完成地址设置。

2、频率设置：此次频谱测试频率范围为：470MHz—510MHz；在此波段，共有7个频点可供选择：最低频率：470.49MHz，最高频率：509.50MHz；带宽：125KHz；在设置频率框中：选择需要的频率，然后点击左边：“设置频率”按钮，即可设置表单元的频率。空白框中显示：“设置频率成功”，则成功设置了频率；显示失败，则需要检查串口设置及连接，及表地址是否正确。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。