自充電式電磁流量計(jì)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(jì)。該自充電式電磁流量計(jì)至少包括：設(shè)置在水流經(jīng)過(guò)的管道內(nèi)的水流發(fā)電機(jī)，其殼體的入水口呈喇叭狀，該殼體內(nèi)設(shè)有葉輪、齒輪增速單元、永磁直流發(fā)電機(jī)；與所述水流發(fā)電機(jī)連接的儲(chǔ)能單元；用于基于控制信號(hào)來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的勵(lì)磁產(chǎn)生單元；用于基于所述勵(lì)磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元；與所述勵(lì)磁產(chǎn)生單元、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元及儲(chǔ)能單元連接且用于輸出所述控制信號(hào)及將所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的處理單元；以及與所述處理單元連接的存儲(chǔ)單元。本發(fā)明能基于水流來(lái)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)電能的自給自足。
【專利說(shuō)明】自充電式電磁流量計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及流量計(jì)量領(lǐng)域，特別是涉及一種自充電式電磁流量計(jì)。
【背景技術(shù)】
[0002]智能化水表取代老式機(jī)械式計(jì)量水表已是大勢(shì)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(qǐng)?zhí)枮?00510049943.4的中國(guó)專利文獻(xiàn)中，公開(kāi)了一種電池供電電磁流量計(jì)，其流量測(cè)量回路與內(nèi)置于電磁流量計(jì)的電池供電回路相連，其電源供電穩(wěn)定，電壓變化能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)提醒使用者電源工作狀況，更換欠壓電池。
[0004]又例如，在申請(qǐng)?zhí)枮?01020555304.1的中國(guó)專利文獻(xiàn)中，公開(kāi)了一種電池供電電磁流量計(jì)。該電池供電電磁流量計(jì)的轉(zhuǎn)換器殼體內(nèi)置有電池，電池與顯示器、無(wú)線信號(hào)傳輸裝置連接，由此在無(wú)外接電源地區(qū)通過(guò)內(nèi)置電池也能實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量，并能通過(guò)內(nèi)置的信號(hào)無(wú)線傳輸裝置將環(huán)境惡劣和不方便讀數(shù)的信號(hào)傳輸出來(lái)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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?zé)o論容量有多大，電量總會(huì)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(dá)不到設(shè)計(jì)要求，也就是說(shuō)，一塊智能水表更換電池的次數(shù)可能遠(yuǎn)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(yù)計(jì)，當(dāng)全民都使用智能水表的時(shí)候，更換電池的工作量將會(huì)非常巨大，浪費(fèi)大量的人力和物力，且被更換下來(lái)的電池也會(huì)對(duì)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(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種自充電式電磁流量計(jì)。
[0007]為實(shí)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(jì)，其至少包括:
[0008]設(shè)置在水流經(jīng)過(guò)的管道內(nèi)的水流發(fā)電機(jī)，其殼體的入水口呈喇叭狀，該殼體內(nèi)設(shè)有葉輪、齒輪增速單元、永磁直流發(fā)電機(jī)；
[0009]與所述水流發(fā)電機(jī)連接的儲(chǔ)能單元；
[0010]用于基于控制信號(hào)來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的勵(lì)磁產(chǎn)生單兀；
[0011]用于基于所述勵(lì)磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元；
[0012]與所述勵(lì)磁產(chǎn)生單元、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元及儲(chǔ)能單元連接且用于輸出所述控制信號(hào)及將所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的處理單元；以及
[0013]與所述處理單元連接的存儲(chǔ)單元。
[0014]優(yōu)選地，所述殼體內(nèi)設(shè)置有密封單元以將所述殼體內(nèi)設(shè)置有所述葉輪的空間與設(shè)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(jì)，具有以下有益效果:能基于水流來(lái)發(fā)電，從而實(shí)現(xiàn)電能的自給自足。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計(jì)示意圖。
[0017]圖2顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計(jì)的水流發(fā)電機(jī)示意圖。
[0018]圖3顯示為本發(fā)明的自充電式電磁流量計(jì)的儲(chǔ)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(jì)的勵(lì)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(jì)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(jì)的存儲(chǔ)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(jì)的藍(lán)牙單元接口優(yōu)選示意圖。
[0023]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0024]I 自充電式電磁流量計(jì)
[0025]11水流發(fā)電機(jī)
[0026]12儲(chǔ)能單元
[0027]13勵(lì)磁產(chǎn)生單元
[0028]14感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元
[0029]15 處理單元
[0030]16存儲(chǔ)單元
【具體實(shí)施方式】
[0031]以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0032]請(qǐng)參閱圖1至圖7。須知，本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書(shū)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(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)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(dá)成的目的下，均應(yīng)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(shí)，本說(shuō)明書(shū)中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)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(jì)。該自充電式電磁流量計(jì)I至少包括:水流發(fā)電機(jī)11、儲(chǔ)能單元12、勵(lì)磁產(chǎn)生單元13、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元14、處理單元15及存儲(chǔ)單元16。
[0034]所述水流發(fā)電機(jī)11基于水流來(lái)發(fā)電，其設(shè)置在水流經(jīng)過(guò)的管道內(nèi)，至少包括:殼體111、設(shè)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(jī)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(jìn)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(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)永磁直流發(fā)電機(jī)114 ;所述葉輪112在水流驅(qū)動(dòng)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(yùn)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(jī)114的轉(zhuǎn)速，使得永磁直流發(fā)電機(jī)114發(fā)電。
[0036]本領(lǐng)域技術(shù)人員基于以上所述，應(yīng)該理解齒輪增速單元及永磁直流發(fā)電機(jī)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(shè)置有密封單元116，以將所述殼體111內(nèi)設(shè)置所述葉輪112的空間與設(shè)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(lái)水隔離，避免自來(lái)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(chǔ)能單元12與所述水流發(fā)電機(jī)11連接，用于儲(chǔ)存所述水流發(fā)電機(jī)11所產(chǎn)生的電能。
[0040]所述儲(chǔ)能單元12的一種優(yōu)選電路如圖2所示,該儲(chǔ)能單元12包括連接所述水流發(fā)電機(jī)11的整流電路121及充電電池122。
[0041]所述儲(chǔ)能單元12的另一種優(yōu)選電路如圖3所示，該儲(chǔ)能單元12包括電流保護(hù)二極管D1、電容Cl、DC-DC芯片IC1、電容C2、及充電電池。該儲(chǔ)能單元的工作原理是:輸入端連接水流發(fā)電機(jī)，水流發(fā)電機(jī)輸出電壓經(jīng)DC-DC芯片ICl轉(zhuǎn)換為5V輸出，并同時(shí)給充電電池充電，充電電池內(nèi)部有過(guò)壓保護(hù)功能，當(dāng)所充電能充足則自動(dòng)斷充。該儲(chǔ)能單元輸出有兩種工作方式，第一種方式:當(dāng)水流發(fā)電機(jī)正常工作時(shí)，水流發(fā)電機(jī)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(guò)小，水流發(fā)電機(jī)不能滿足DC-DC芯片ICl的工作時(shí)，則該儲(chǔ)能單元輸出端由充電電池進(jìn)行電能供應(yīng)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(lì)磁產(chǎn)生單元13基于處理單元15輸出的控制信號(hào)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)磁場(chǎng)。
[0043]例如，如圖4所示，其為勵(lì)磁產(chǎn)生單元13的一種優(yōu)選電路圖。
[0044]所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元14基于所述勵(lì)磁產(chǎn)生單元13產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與水量成比例，由此基于該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(yīng)電動(dòng)勢(shì)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(lì)磁產(chǎn)生單元13、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元14及儲(chǔ)能單元12連接，用于輸出控制所述勵(lì)磁產(chǎn)生單元13的控制信號(hào)及將所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元14輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以便存儲(chǔ)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(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0048]所述存儲(chǔ)單元16與所述處理單元15連接，用于存儲(chǔ)所計(jì)量的數(shù)據(jù)，其可包括任何一種能存儲(chǔ)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(gè)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(jì)I還包括藍(lán)牙單元。
[0051]該藍(lán)牙單元與所述處理單元15連接，其基于藍(lán)牙來(lái)與具有藍(lán)牙單元的中繼器等通信。
[0052]其中，所述藍(lán)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
[0053]如圖7所示，其為一種優(yōu)選藍(lán)牙單元接口示意圖，該藍(lán)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(jì)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(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)來(lái)收發(fā)數(shù)據(jù)等。
[0056]上述自充電式電磁流量計(jì)I的工作過(guò)程如下:
[0057]由自來(lái)水流動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)葉輪112，葉輪，112將旋轉(zhuǎn)動(dòng)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(jī)114的轉(zhuǎn)速，使得永磁直流發(fā)電機(jī)114發(fā)電，由于水流速度不穩(wěn)定，所以永磁直流發(fā)電機(jī)114的發(fā)電電壓也不穩(wěn)定，通過(guò)整流單元121進(jìn)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(lì)磁產(chǎn)生單元13等；隨后微處理器MC9S12XS128控制勵(lì)磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)法拉第電磁感應(yīng)定律，使得感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元得到感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的信號(hào)并進(jìn)行信號(hào)放大濾波處理以后，送給微處理器MC9S12XS128進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，然后存入存儲(chǔ)單元，定時(shí)再通過(guò)藍(lán)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(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)GSM網(wǎng)絡(luò)上傳給計(jì)算機(jī)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。
[0058]綜上所述，本發(fā)明的自充電式電磁流量計(jì)可以在水流通過(guò)時(shí)對(duì)自身的充電電池或電容進(jìn)行充電，再由充電電池或電容來(lái)供電，相較于采用一次性電池的電磁流量計(jì)，本發(fā)明的自充電式電磁流量計(jì)的使用壽命長(zhǎng)，且不會(huì)對(duì)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(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0059]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)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(duì)上述實(shí)施例進(jìn)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(shí)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(yīng)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(jì)，其特征在于，所述自充電式電磁流量計(jì)至少包括: 設(shè)置在水流經(jīng)過(guò)的管道內(nèi)的水流發(fā)電機(jī)，其殼體的入水口呈喇叭狀，該殼體內(nèi)設(shè)有葉輪、齒輪增速單元、永磁直流發(fā)電機(jī)； 與所述水流發(fā)電機(jī)連接的儲(chǔ)能單元； 用于基于控制信號(hào)來(lái)產(chǎn)生磁場(chǎng)的勵(lì)磁產(chǎn)生單元； 用于基于所述勵(lì)磁產(chǎn)生模塊產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元; 與所述勵(lì)磁產(chǎn)生單元、感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收單元及儲(chǔ)能單元連接且用于輸出所述控制信號(hào)及將所述感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)接收模塊輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理的處理單元； 與所述處理單元連接的存儲(chǔ)單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充電式電磁流量計(jì)，其特征在于:所述殼體內(nèi)設(shè)置有密封單元以將所述殼體內(nèi)設(shè)置有所述葉輪的空間與設(shè)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(jì)，其特征在于:所述儲(chǔ)能單元包括超級(jí)電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自充電式電磁流量計(jì)，其特征在于:所述儲(chǔ)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(jì)，其特征在于還包括:與所述處理單元連接且用于基于藍(lán)牙來(lái)通信的藍(lán)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(jì)，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(jì)，其特征在于:所述存儲(chǔ)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(jì)，其特征在于:所述處理模塊包括微處理器。
【文檔編號(hào)】G01F1/58GK104034373SQ201310072076
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院