自供电水流量监测系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种自供电水流量监测系统，包括水管、水流发电机、流量检测模块、集能芯片、电力储存模块、升压电路、单片机、液晶屏；所述水管依次连接水流发电机和流量检测模块，所述水流发电机的输出端依次经过集能芯片、电力储存模块、升压电路连接至单片机，流量检测模块的输出端连接至单片机，单片机的输出端和液晶屏相连接。本发明通过水管内流体能量进行发电，设计实现了一种智能化、可自供电的用水量监测系统，具有流量监测、计费显示、温度测量、蓝牙传输等功能。本发明具有节能环保，智能化管理的特点，可以使在有多个流量监测结点组成的网络管理更加网络化、智能化、现代化。
【专利说明】自供电水流量监测系统
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种自供电水流量监测系统，属于水流量检测控制装置。
【背景技术】
[0002]在供水系统中，为了实现水费的计费、水压大小的监测等目的，对水流量的监测是一项必要的工作。国内外关于自供电系统的节能实现在很多领域已经有所研究，领域涉及较为宽泛。同时国家越来越提倡节能减排、绿色环保。现有技术中，对水流量的进行监测的系统或者装置往往需要额外的供电系统，无法有效的节约能源。
【发明内容】
[0003]本发明所要解决的技术问题是:通过水管内流体能量进行发电，设计实现一种智能化、可自供电的用水量监测系统，具有流量监测、计费显示、温度测量、蓝牙传输等功能。
[0004]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
一种自供电水流量监测系统，包括水管、水流发电机、流量检测模块、集能芯片、电力储存模块、升压电路、单片机、液晶屏；所述水流发电机和流量检测模块依次连接在水管上，所述水流发电机的输出端依次经过集能芯片、电力储存模块、升压电路连接至单片机，流量检测模块的输出端连接至单片机，单片机的输出端和液晶屏相连接。
[0005]进一步的，单片机还连接有温度传感器，所述温度传感器的型号为DS18B20。
[0006]进一步的，单片机的输出端还连接有蓝牙发送模块。
[0007]进一步的，所述电力储存模块为3.7V锂电池。
[0008]进一步的，所述集能芯片采用LM2575芯片。
[0009]进一步的，所述流量检测模块通过侦测涡轮旋转的频率脉冲信号实现流量大小的判断。
[0010]本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果:本发明具有节能环保，智能化管理的特点，可以使在有多个流量监测结点组成的网络管理更加网络化、智能化、现代化。
【专利附图】
【附图说明】
[0011]图1是本发明的系统模块连接示意图。
[0012]图2是本发明中集能芯片LM2575连接示意图，
其中:1.Vin输入电压，2.输出端，3.接地端，4.反馈端，5.开关。
[0013]图3是本发明的单片机控制图。
[0014]图4是本发明实验数据中压力一流量关系示意图，
其中:点划线表示第一次测试所得结果，直线表示第二次测试所得结果，虚线表示第三次测试所得结果。
[0015]图5是本发明实验数据中流量一输出电压关系示意图， 其中:点划线表示第一次测试所得结果，直线表示第二次测试所得结果，虚线表示第三次测试所得结果。
【具体实施方式】
[0016]本发明使用水流发电机将水管中流体的机械能转化为电能，经过集能芯片及稳压电路将电压稳压到5V给锂电池充电，锂电池具有能量比较高、使用寿命长、自放电率很低、绿色环保等优点。本次作品锂电池使用的是3.7V锂电池，因此需要升压电路将电压升压到5V为单片机供电。流量监测采用的是侦测涡轮旋转的频率脉冲信号实现流量大小的判断，温度传感部分则是采用的是DS18B20温度传感器来实现，蓝牙模块用于将流量、温度、计费等信息发送给PC端。
[0017]下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
如图1所示，水管依次连接水流发电机和流量检测模块，水流发电机的输出端依次经过集能芯片、电力储存模块、升压电路连接至单片机，流量检测模块的输出端连接至单片机，单片机的输出端和液晶屏相连接。单片机还连接有温度传感器，所述温度传感器的型号为DS18B20。单片机的输出端还连接有蓝牙发送模块。
[0018]集能芯片LM2575连接示意图如图2所示，输入电压范围是7V至40V，输入I脚接适当电容至地作为输入；输出端2脚需接二极管及电感作为外围电路构件，同时反馈给4脚。最终得到5V的稳定输出给单片机供电。LM2575系列开关稳压集成电路是美国国家半导体公司生产的IA集成稳压电路，它内部集成了一个固定的振荡器，只须极少外围器件便可构成一种高效的稳压电路，可大大减小散热片的体积，而在大多数情况下不需散热片；内部有完善的保护电路，包括电流限制及热关断电路。芯片可提供外部控制引脚，是传统三端式稳压集成电路的理想替代产品。
[0019]该发电模块采用无磁阻的高能效发电机和水电分离技术，独有的双磁路耦合的离合器，体积只有普通微型水力发电机的4/5，负载短路时，也能顺利启动。具有极高的性价比。运行水压:0.08?0.45 MP输出电压:9.8?18.5VDC/空载，8.8?15VDC/0.1 K负载输出电流:128?260 ΜΑ/0.1 K 负载，流量损耗:3.6% (0.25 MP 时)。
[0020]由图3所示，本仿真主要是模拟检测水流量和温度的仿真。仿真器自带18b20的仿真模型，在单片机内部编写18b20的驱动实现单总线数据读取，然后在1602液晶屏上显示温度。根据霍尔元件工作是产生方波的原理，使用信号发生器模拟方波的产生，单片机采集方波个数，通过函数运算转化成流量，在液晶屏上显示。
[0021]压力、输出电压与流速之间的关系如图4、图5所不:
由图4所示，流量和压力基本成正比关系，工作压力随着流量的增长而增长。根据三次试验所得的数据可拟合出的关系式如下:
水流流速Q (L/min)
发电电压与流速关系近似为:V=C0*Q (C0=1.236)。
[0022]由图5所不,输出电压与流量在I L/min至2 L/min基本成线性关系,输出电压随着流量的增长而增长，而在流量大于3 L/min的区间，流量的变化几乎不引起输出电压的变化，输出电压稳定5V。其中线性部分的关系式如下:
流量脉冲特征F=C1*Q-C2(经实测曲线拟合得Cl=7.5，C2=3)。
[0023]实际的测量实验分为以水桶为水源以及以自来水为水源两项，实验结果如下:
一、当水桶举到不同高度的时候，水流速不同，液晶屏上的电压数值也有相应的变化。
具体数据如下:
【权利要求】
1.一种自供电水流量监测系统，其特征在于:包括水管、水流发电机、流量检测模块、集能芯片、电力储存模块、升压电路、单片机、液晶屏；所述水流发电机和流量检测模块依次连接在水管上，所述水流发电机的输出端依次经过集能芯片、电力储存模块、升压电路连接至单片机，流量检测模块的输出端连接至单片机，单片机的输出端和液晶屏相连接。
2.如权利要求1所述的一种自供电水流量监测系统，其特征在于:还包括与单片机连接的温度传感器，所述温度传感器的型号为DS18B20。
3.如权利要求1所述的一种自供电水流量监测系统，其特征在于:单片机的输出端还连接有蓝牙发送模块。
4.如权利要求1至3中任意一项所述的一种自供电水流量监测系统，其特征在于:所述电力储存模块为3.7V锂电池。
5.如权利要求1至3中任意一项所述的一种自供电水流量监测系统，其特征在于:所述集能芯片采用LM2575芯片。
6.如权利要求1至3中任意一项所述的一种自供电水流量监测系统，其特征在于:所述流量检测模块通过侦测涡轮旋转的频率脉冲信号实现流量大小的判断。
【文档编号】F03B13/00GK103471654SQ201310402981
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2013年9月6日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】唐梦云, 陈河兵, 周一帆, 王劭杰, 朱博, 皮慧, 郭菁睿, 李诚元 申请人:南京邮电大学