光纤涡轮电子水表制造技术

本实用新型专利技术涉及一种由光纤涡轮和电信号处理电路组合而成的液体流量计数装置即光纤涡轮电子水表，由计数光源、测量电路及显示电路构成流量检测电路，由入水口、导流器、涡轮、轴承和出水口在壳体内直线走向形成独立部件光纤涡轮，制于壳体上部的多模光纤探头对准涡轮并与信号处理电路电连通，其涡轮叶片上镀有反射膜。本装置通过对光源发射的光束被涡轮叶片反射回来而形成的计数脉冲进行采集，将所采集的信号通过放大、滤波、斯密特整形电路、比例乘法电路后送到计数显示电路通过液晶显示器显示读数。可广泛应用于家庭、工业领域，替代现有机械式液体流量表，具有安全可靠，精确度高等优点。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种用于家庭、工厂企业、写字楼等场合的液体流量计数设备，特别是一种由计数光源、测量电路、控制电路及显示电路构成的液体流量检测用的光纤涡轮电子水表。技术背景现有的水表是完全采用机械式测量和计数显示，利用齿轮间的啮合比利实现各位数码的变换，测量时由于其各部件之间的转动摩擦而在低流量测量时不准确，甚至停止工作或不予计数。目前，在一些场合虽然有采采用传感器技术来实现测量流量的液体计量水表，用电子器件完全取代了机械器件，但这种取代性电子传感式水表很容易受电磁、温度和振动等因素的影响而使测量精度不确切，其结构性能不可靠。归结起来，现有的液体流量计数装置或自来水表在其测量范围、精确度、安全性和抗干扰能力上均存在着缺陷。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有液体流量计量设备存在测量范围小、低流量测量精确度低和易受电磁温度等因素干扰的缺点，寻求设计一种将反射型光纤传感器与传统的涡轮流量测量原理相结合，以Y型多模光纤为发射光源，利用光敏元件采集信号来测量涡轮转速，进而测量流量的装置。通过对光源发射的光束被涡轮叶片反射回来而形成的计数脉冲进行采集，将所采集的信号通过放大、滤波、斯密特整形电路后送到单片机，存入数据存储器，再通过键盘输入指令，单片机将根据所输入指令驱动液晶显示电路显示相应数据。为了实现上述专利技术目的，本技术构成的光电式液体流量测量装置即光纤涡轮电子水表，主要由光纤涡轮和信号处理电路两大部分组成，其中光纤涡轮作为独立部件由入水口、壳体、导流器、探头、涡轮、轴承和出水口组合而成，信号处理电路主要由光电转换电路、测量电路、控制电路和显示电路四部分组成。入水口、导流器、涡轮、轴承和出水口在壳体内直线走向形成涡流式液流带动涡轮转动，制于壳体上部的多模光纤探头对准涡轮，并与信号处理电路电连通。根据涡轮转速与水的流速存在一定比例关系为基础，采用Y型多模光纤探头，在常规结构涡轮的叶片上镀一层高反射率的反射膜，水流由入水口流入经过涡轮时使涡轮旋转，光纤发光照射到涡轮叶片上，在一定角度上反射回来，耦合给另一路光纤，接收到光信号使光敏二极管导通产生电信号。是否有反射光反射回来将影响光敏二极管的导通与否，产生高低电平，经放大，整形电路后，产生规整的脉冲信号送入信号处理电路的单片机，并由单片机对数据进行处理，储存，显示和管理。测量电路包括常规的光电转换电路、斯密特整形电路；光电转换电路主要由光敏二极管及运算放大器组成，它将光电流变化转换成电压的变化并有放大作用，斯密特整形电路将运放输出的存在毛刺的不规整波形整形为方波脉冲，供给后级做输入。运算放大器分别接正负15V，同相端与光敏二极管相连，光敏二极管另一端接地，运算放大器反相端通过一电阻接地，反馈支路的R4与C2又组成低通滤波器，输出信号与斯密特触发器相连，斯密特触发器输出信号接单片机P3.5端，并由单片机驱动显示电路。其工作原理无光照，光敏二极管呈高阻态，此时输出近乎为零，当反射光照射于光敏二极管D，D导通，输出为高电平。本电路利用有无反射光照射到光敏二极管来产生高低电平，形成计数脉冲。单片机检测P3.5口的脉冲信号后，开始记录，并进行累加。单片机同时扫描键盘，看是否有键盘输入。若有输入信号，则根据信号由单片机驱动显示电路显示用户的查询项目。显示电路用低功耗6位液晶数码显示。本技术与现有的液体流量计量装置的技术相比，具有结构新颖，电路简单，稳定性高，测量精确，抗干扰能力强，显示迅速，测量范围大等特点。采用反射型光纤传感器和涡轮测量原理，利用光照到涡轮叶片反射形成计数脉冲，涡轮不与其他部件接触，因此涡轮转动时几乎没有摩擦，并且不受电磁温度的干扰。本技术在工、农、民用领域具有广阔应用前景，尤其在家用领域具有广阔的应用空间。附图说明图1为本技术之光纤涡轮结构原理示意图。图2为本技术之电信号处理电路原理结构示意图。具体实施方案本技术将光纤涡轮与由光电转换电路、测量电路、控制电路、显示电路组成的电信号处理电路按电学原理光电连通并组成一整体装置，电信号处理电路按常规原理电路连接组成，光纤涡轮由入水口1、壳体2、导流器3、探头4、涡轮5、轴承6和出水口7组成直线走向的独立单体，对接安装在液体或自来水管道中，通过探头4中的光电转换元件与电信号处理电路即单片机电路电连通，并连通控制和显示电路实现信号的传送与显示。光电转换电路核心部件运算放大器A选为μA725型号，用正、负15伏电源，R5为可变电阻，传感器为光敏二极管D，斯密特整形电路C选用CD40106。单片机B选用8051。与单片机B相连的地址锁存器E为74LS373型，选用8279作为键盘/显示控制电路F，通过BIC8708型接口G电路连接显示电路。显示器采用六位一体液晶显示屏。其他元件值为R1＝51KΩ，R2＝100KΩ，R3＝91KΩ，R4＝1MΩ，R5＝100KΩ，R6＝510Ω，R7＝510Ω，R8＝200Ω，R9＝100KΩ，C1＝4.7μF，C2＝0.1μF，C3＝100pF，C4＝220pF，C5＝0.1μF。本装置应用软件需完成的工作有检测脉冲，对脉冲计数，储存并显示本次用水量，本月用水量，最近12个月各月用水量，累计用水量，电池欠压记录，人为破坏记录、拆表记录。可按照常规方法进行编程设计，并按常规工艺将编译后的机器码固化到单片机的存储器中。本技术电路的使用将本装置对接安装于液体或自来水输送管道中，打开水闸，接通电源(220V)后，自动打开进行常规的流量计数并显示，无需监控，查看用水记录时，只需按相应的按键即可。权利要求1.一种光纤涡轮电子水表，由光纤涡轮和信号处理电路两部分组成，其特征在于入水口、导流器、涡轮、轴承和出水口在壳体内直线走向形成独立部件光纤涡轮，制于壳体上部的多模光纤探头对准涡轮并与信号处理电路电连通，涡轮叶片上镀有反射膜；运算放大器分别接正负15V，同相端与光敏二极管相连，光敏二极管另一端接地，运算放大器反相端通过电阻接地，反馈支路的R4与C2组成滤波器，输出信号与斯密特触发器相连，触发器输出信号接单片机P3.5端，并驱动显示器。专利摘要本技术涉及一种由光纤涡轮和电信号处理电路组合而成的液体流量计数装置即光纤涡轮电子水表，由计数光源、测量电路及显示电路构成流量检测电路，由入水口、导流器、涡轮、轴承和出水口在壳体内直线走向形成独立部件光纤涡轮，制于壳体上部的多模光纤探头对准涡轮并与信号处理电路电连通，其涡轮叶片上镀有反射膜。本装置通过对光源发射的光束被涡轮叶片反射回来而形成的计数脉冲进行采集，将所采集的信号通过放大、滤波、斯密特整形电路、比例乘法电路后送到计数显示电路通过液晶显示器显示读数。可广泛应用于家庭、工业领域，替代现有机械式液体流量表，具有安全可靠，精确度高等优点。文档编号G01F1/06GK2754065SQ200420098210公开日2006年1月25日 申请日期2004年12月7日 优先权日2004年12月7日专利技术者迟辰斐, 张洪超, 赵剑 申请人:迟辰斐本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤涡轮电子水表，由光纤涡轮和信号处理电路两部分组成，其特征在于入水口、导流器、涡轮、轴承和出水口在壳体内直线走向形成独立部件光纤涡轮，制于壳体上部的多模光纤探头对准涡轮并与信号处理电路电连通，涡轮叶片上镀有反射膜；运算放大器分别接正负１５Ｖ，同相端与光敏二极管相连，光敏二极管另一端接地，运算放大器反相端通过电阻接地，反馈支路的Ｒ４与Ｃ２组成滤波器，输出信号与斯密特触发器相连，触发器输出信号接单片机Ｐ３．５端，并驱动显示器。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：迟辰斐，张洪超，赵剑，
申请(专利权)人：迟辰斐，
类型：实用新型
国别省市：95[中国|青岛]