[发明专利]一种无线自来水表

说明书

本发明涉及一种无线自来水表，属水仪表技术领域。带套筒的隔板将表壳分隔成上下腔，隔板及套筒端部的限位板上装限位环；下腔侧壁上设有进出口，下腔侧壁端部装有带阶梯轴的端盖，阶梯轴上装有叶轮，叶轮轮轴套在套筒内，轮轴上装有半轴，轮轴及半轴上都套有磁环，磁环为等厚度结构且其端面为凸轮曲面；上腔壁上装有压盖，压盖依次将显示屏、隔环及电路板压接在上腔壁的凸台一上，显示屏上镶嵌有光伏电池，电路板上设有能量转换存储及信息发射单元；上腔壁凸台二上装有由垫圈隔开的两组换能器，换能器自由端装有磁块，磁块与磁环相吸引；换能器由基板和PZT膜粘接而成，两组换能器的PZT膜相对安装；换能器生成的电压信号数量用来表征自来水用量。

技术领域

本发明属于水仪表及供水设备领域，具体涉及一种无线自来水表。

背景技术

自来水是居民日常生活不可或缺的消费品，其消耗量记录与统计目前还主要由人工来完成。人工抄表不仅效率低、浪费人力物力，更主要的是抄表员往往会因住户家中无人徒劳往返多次，严重地影响了数据统计的准确性及实时性，因此人们开始研制自来水和煤气远程自动抄表系统。虽然现有抄表系统数据处理及传输技术已很成熟，但目前尚无实际推广应用的报道，原因之一是其供电问题未能很好地解决、新老住宅都未为自动抄表系统预铺设电缆，如铺设临时明线则存在安全隐患、采用电池供电则需经常更换，上述两种方法都难为用户所接受，故开发一种可以实现电能自给的自来水表势在必行。

发明内容

本发明提出一种无线自来水表，本发明采用的实施方案是：带套筒的隔板将表壳分隔成上腔和下腔，套筒端部经螺钉安装有限位板，限位板及隔板上安装有限位环，限位环的材料为磁铁或橡胶，套筒、上腔及下腔同轴，下腔的侧壁上设有进出口，进出口同轴；下腔的侧壁端部经螺钉安装有端盖，端盖与下腔的侧壁之间设有密封垫；端盖的中心处设有阶梯轴，阶梯轴上经轴承安装有叶轮，叶轮的轮缘上设有轮轴和叶片，轮轴套在套筒内，轮轴上经螺钉安装有半轴，轮轴及半轴上都套有磁环，磁环为等厚度结构且其端面为凸轮曲面；上腔壁上经螺纹安装有压盖，压盖为环形结构，压盖依次将显示屏、隔环及电路板压接在上腔壁的凸台一上，显示屏上镶嵌有光伏电池；上腔壁的凸台二上经螺钉及压环安装有两组换能器，两组换能器由垫圈隔开，换能器自由端经螺钉安装有磁块，磁块与磁环之间的作用力为吸引力；换能器由基板和PZT膜粘接而成，两组换能器的PZT膜相对安装；换能器经导线组与电路板相连，电路板上设有能量转换单元、存储单元及发射单元，存储元件为超级电容；电路板经不同导线组与显示屏及光伏电池相连。

本发明中，换能器安装前为平直结构、安装后为弯曲结构；两组换能器中的磁块相互接触时换能器不发生弯曲变形，磁块与限位环相互接触时PZT膜上的最大应力小于其许用值、换能器自由端变形量小于其许用值Z，且有其中：B＝1-α+αβ，A＝α⁴(1-β)²-4α³(1-β)+6α²(1-β)-4α(1-β)+1，α＝h_m/H，β＝E_m/E_p，h_m和H分别为基板厚度和换能器总厚度，E_m和E_p分别为基板和PZT膜的杨氏模量，k₃₁和分别为PZT材料的机电耦合系数和许用应力，L为换能器长度。

本发明中，光伏电池将光能转换成电能存在电路板上的超级电容中，为低功率数据显示系统提供能量；有自来水流过水表时，自来水经入口流入下腔、再经出口流出，水流驱动叶片带动轮轴及磁环转动，从而改变磁环与磁块间的位置关系及相互作用力；叶轮连续转动时磁块因受磁环吸引力而沿着磁环的轮廓运动并迫使换能器上下往复弯曲变形；换能器上下往复弯曲变形时PZT膜所受应力大小交替变化，从而将机械能转换成电能，所生成的电能经转换处理后存储在电路板上的超级电容中，用于大功率信息发射；同时，换能器弯曲变形时生成的脉冲电压信号数量用来表征叶轮的转速及自来水用量；当自来水用量达到某个设定值时发射系统向外发射用水量数据，或发射系统在每月的固定日期向外发射用水量数据。