专利名称：农用水表脉冲产生装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计量传感器技术，具体涉及一种可以安装在普通农用湿式水表的玻璃窗口上面，将农用水表的水量转换成脉冲信号的农用水表脉冲产生传感器装置。
背景技术：
在我国农村井灌区内，水费的计收往往是按亩计算，由于计量不准及无制约措施，引发一些水事纠纷，造成水费计收困难、水资源浪费。如何合理有效地利用有限的地下水资源，机电井管理中的水电合理计费是问题的关键。提高了水资源的利用效率，促进了水资源的良性循环，实现了灌溉管理自动化，推进了水利信息化的进程。
水表以量程宽、价格低而作为农用水计量装置，但它却担负着水费收缴的重任。目前，水表有脉冲表、直读表和传统转轮水表。
首先介绍一下脉冲表。
脉冲表将水量转换成脉冲信号输出，脉冲表上产生脉冲的传感器可分为干簧管型、霍尔元件型和光电转换型。霍尔元件型基本原理是在普通转盘计数的水表(或天燃气表)中加装霍尔元件和磁铁，即可构成基于磁电转换技术的传感器。霍尔元件固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘位上，当转盘每转一圈，永磁铁经过霍尔元件一次即在信号端产生一个计量脉冲。干簧管型基本原理是在普通转盘计数的水表(或天燃气表)中加装干簧管和磁铁，干簧管固定安装在计数转盘附近，永磁铁安装在计数盘位上，当转盘每转一圈，永磁铁经过干簧管一次即在信号端产生一个计量脉冲。光电转换型基本原理是在电表的转盘处装一个光电转换器，转盘上有一条槽，转盘转一圈时，沟槽经过光电转换器，完成一次光电转换，输出一个脉冲。
脉冲数量的准确度将决定远程计量系统的准确度。从目前实际施工完工的情况来看，远程气表、电表的脉冲准确度较高。水表的情况不尽如人意，甚至是非常糟糕。
下面介绍只读表。
直读表的特点是读出的就是数据，而不再是一个一个的脉冲。一种是电阻式在计数器字轮上固定一个十个电阻串连的圆片，用两根铜片，采用与印刷电路板接触的方式获取电阻值，比如以每个电阻10K为例，10K代表0，20K代表1，依此类推。这种方式如果安装在水表计数器的全部五个整数位字轮上，需要50个触点，只要其中的任何一个触点出问题，读出的数据将是不正确的。这种方式如果安装的比较紧，由于加大了计数器的机械阻尼，因此会严重影响水表的始动流量以及计量精度，大大降低灵敏度；如果安装的比较松，则会出现接触不良的问题。实现起来难度很大。这和音响用的同轴电位器有些相似，不同的是，同轴电位器每一层都有良好的固定，对于阻尼要求比表要低的多；而表具的字轮轴向定位是松配合，旷度很大，很难保证接触良好。非常遗憾的是，这种表如果出问题，读到的数据将不仅仅是误差，而是完全不正确。比如十分位字轮接触不良，这个数字将根本无法读出。
第二种是将反光片安装在字轮的侧面或者圆柱面，在字轮与字轮之间安装一个装有4个红外收发对管的位置读取装置，这种方式避免了第一种情况的由于接触造成阻尼加大的问题和轴向定位的问题，但是又出现了新的问题。一个问题是进位的问题，当某个或者某几个字轮处于进位的时刻，也就是在读数窗口出现半个字的时候(当表停在这个位置时尤为严重)，系统将无法判断；另外一个问题是字轮在圆周方向的旷度也很大正负总的旷度大约在25～30度，造成无法读数的概率很大，而这个旷度如果减小又将使计数器的阻尼加大而影响精度。有些厂家将第一个问题采用一个总线上的集中器循环读取各个表的数据，存储起来，当以后的读数与前面一个误差较大时就不采用这个数据。这种方法部分解决了这个问题，但是又与直读表宣称的平时不带电相矛盾。另外，采用这种方法又将直读表的抗干扰性好的特点化为乌有，因为存储在EEPROM中的数据会由于干扰而发生改变，从而无法作为判断的依据。如果内部采用隔离，则因为没有内置电源而变得不可行。
普通的转轮水表由于必须现场抄表，人员手工抄表费用昂贵，因此极大制约着水利信息化的发展，普通水表由上面提到的两种水表代替将是一种趋势。
发明内容
通过上面的介绍，可以看出不管脉冲表还是直读表都没有绝对明显的优势。对于农用水表的选用，特别是针对目前水表和管线已经安装好的实际情况，采用本发明的方法和装置，对传统湿式普通水表进行简单改造将是一个切实可行的方法，简单实用并且费用低廉。
本实用新型的主要目的在于提供一种基于黑白传感器的水表脉冲产生装置，可以将水量信息以脉冲的方式表示出来。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是采用在原农用湿式水表指针转轮上装有一个黑白转盘8，再将一个黑白传感器5固定在位于黑白转盘的上方玻璃窗口外面，当计量表内的转轮转动时，黑白转盘跟着转动，黑白传感器5通过黑白传感器电缆4与整形电路3相连，整形电路3与传感器的外部电缆1相连，可以将黑白转盘的转动信号转变成脉冲信号，脉冲信号经整形后输出。
黑白传感器5跟整形电路3密封在一个圆形的绝缘壳体2中，通过胶粘的方法固定在黑白转盘上方的玻璃窗口上。外部电缆1引出传感器的三条线，分别是电源正、地线和脉冲输出端。
黑白传感器的输出信号经比较器整形输出标准脉冲波形。
以上提出了一种基于黑白传感器的农用水表脉冲产生装置。它至少应设有黑白传感器、脉冲比较整形电路、黑白转盘、固定传感器和电路板的绝缘外壳；黑白传感器安装在黑白转盘正上方的玻璃窗口上。
所述的黑白传感器是一种对黑白信号敏感的光电器件，当传感器光敏面下方是黑色时，传感器输出端为高电平，当传感器光敏面下方是白色时，传感器输出端为低电平。利用黑白传感器的这个特征，在其光敏面的下方安装黑白转盘，水表的表针带动黑白转盘转动时，黑白传感器可以对转盘的黑白进行探测，输出脉冲信号。
上述黑白传感器输出的脉冲信号会受到转盘上方的水的影响，具体说是湿式水表玻璃窗下方的空腔中是充满水的，黑白转盘和黑白传感器光敏面之间的水会减弱传感器对转盘敏感程度。直接的后果是脉冲信号的幅值受到影响并且产生很多杂波。解决的方法是增加整形电路。
上述整形电路的原理是将一个运放接成任意电压比较器的形式，尽管黑白传感器的脉冲幅值受了影响，但是，通过该整形电路后，脉冲波形会变的很整齐。
上述的黑白转盘胶粘固定在水表的一个指针转轮上；上述的黑白传感器和整形电路板固定在一个绝缘壳体内。该壳体跟玻璃窗口以胶粘的方式固定。该壳体上方中央的地方引出传感器的三条线，分别是电源正、地线和脉冲输出端。
本实用新型的有益效果是1)可以在不改变原湿式水表机械结构和性能的前提下将普通水表改造为发讯水表，电路结构简单，元件少，电路部分体积较小，成本较低，嵌入表较容易，费用低廉，安装方便，利于用水管理的信息化。
2)克服采用干簧管型的脉冲产生装置所固有的不防磁的缺点，电磁兼容性好。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的装置剖面图。
图2是固定在指针转轮上的黑白转盘的俯视图。
图3是本实用新型的电路原理图。
图4是电路板的三维图。
图中1.传感器电缆，2.绝缘外壳，3.电路板，4.黑白传感器电缆，5.黑白传感器，6.玻璃窗口，7.水表扣盖，8.黑白转盘，9.水表壳体，11.集成电路LM324，21.电阻，31.线缆接头，41电路PCB板。
具体实施方式
以下结合附图详细介绍本实用新型的实施方式。
如图1所示，本实用新型的脉冲产生装置，包括安装在转轮指针上的黑白转盘(8)、正对黑白转盘上方玻璃窗口(6)上的黑白传感器(5)、黑白传感器通过黑白传感器电缆(4)与整形电路(3)相连、固定黑白传感器和电路板的绝缘外壳(2)、传感器的外部电缆(1)，它包括传感器电源、传感器地和脉冲输出端。由此可知，本装置未破坏水表的任何机械结构，只是将水表的一个指针转轮换成一个很轻薄的黑白转盘(8)，另外将传感器主体胶粘在玻璃窗口外面，所以本装置的安装非常方便。
如图2所示实施例中，水表原来的指针上胶粘一个很薄的黑白转盘，转盘黑度未0.5mm，直径为25mm，直径的选择以不妨碍转动为前提，直径越大，整个装置的抗干扰能力越强。
在图3所示的另一个实施例中，黑白传感器的电源正和地跟电路本相连获取电源；黑白传感器的脉冲输出端接运放的同向输入端，同时这个端口需要接一个4.7k的上拉电阻；运放的反相输入端接比较参考电压，这个参考电压是通过两个串连电阻分压实现的，串连电阻接在电源正和地之间，电阻值分别是1k和6.8k。根据任意电压比较器的传输特性，运放的输出端口将输出整形后的脉冲。由集成运算放大器组成的比较器，其输出电平在最大输出电压的正极限值和负极限值之间摆动，当要和数字电路相连接时，必须增添附加电路，对它的输出电压采取箝位措施，使它的高低输出电平，满足数字电路逻辑电平的要求，一个可行的方法是在数字电路端增加一个稳压管。
如图4所示，是脉冲整形电路板的三维图，给电路板包括集成运放LM324(11)、电阻(21)，电阻包括上述分压电阻和上拉电阻、电缆接口(31)和电路板主体(41)。
权利要求1.一种农用水表脉冲产生装置，其特征是在农用湿式水平指针转轮上装有一个黑白转盘(8)，黑白传感器(5)固定位于黑白转盘(8)上方玻璃窗口外面，黑白传感器(5)通过黑白传感器电缆(4)与整形电路(3)相连，整形电路(3)与传感器的外部电缆(1)相连，黑白传感器(5)和整形电路(3)密封在一个圆形绝缘体壳体(2)中，通过胶粘的方法固定在黑白转盘上方的玻璃窗口上，外部电缆(1)引出传感器的三条线，分别是电源正、地线和脉冲输出端。
2.根据权利要求1所述的农用水表脉冲产生装置，其特征是其电路原理为黑白传感器的电源正和地跟电路本相连获取电源，黑白传感器的脉冲输出端接运放的同向输入端，同时这个端口接一个4.7K的上拉电阻，运放的反相输入端接比较参考电压，这个参考电压两个串连电阻分压，串连电阻接在电源正和地之间，电阻值分别是1K和6.8K，运放的输出端口将输出整形后的脉冲，由集成运算放大器组成的比较器，其输出电平在最大输出电压的正极限值和负极限值之间摆动，当要和数字电路相连接时，必须增添附加电路，对它的输出电压采取箝位措施，使它的高低输出电平，满足数字电路逻辑电平的要求，在数字电路端增加一个稳压管。
专利摘要本实用新型涉及一种计量传感器装置，它是采用在原农用湿式水表指针转轮上安装一个黑白转盘，再将一个黑白传感器固定在位于黑白转盘的上方玻璃窗口外面，当计量表内的转轮转动时，黑白转轮跟着转动，黑白传感器可以将黑白转轮的转动信号转变成脉冲信号。脉冲信号经整形输出。这样就将普通农用湿式水表的水量信息以脉冲的方式表示出来。该装置具有结构简单，安装方便，计量准确等特点，此外还具有工作电流小，输出的标准脉冲方波可与计算机配套，方便水利信息化管理。
文档编号G01D5/244GK2757100SQ200420112249
公开日2006年2月8日 申请日期2004年11月5日 优先权日2004年11月5日
发明者郑文刚, 孙刚, 赵春江, 王纪华, 吴文彪, 姜文峰 申请人:北京农业信息技术研究中心