无磁水表的设计与实现.
智能水表无磁发讯装置的原理及设计
智能水表无磁发讯装置的原理及设计
今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种智能水表无磁发讯装置。
该专利由惠州市飞鹅电子有限公司申请，并于2016年12月21日获得授权公告。
内容说明
本实用新型涉及智能水表部件技术领域，具体为一种智能水表无磁发讯装置。
发明背景
目前电子水表的采样是以干簧管为主，在干簧管采样过程中，干簧管不防磁，虽然是在设计上可以用受磁攻击进行锁阀设计，这也是被动防磁，并且在水用户不用水的前提下，干簧管在外界电磁干扰下会有抖动自动计量弊端。
干簧管是玻璃封装，在天气温差大的区域和运输途中会爆裂现象。
发明内容。
无磁远传水表原理
无磁远传水表原理1. 介绍无磁远传水表是一种现代化的水表技术，通过无线传输原理实现水表数据的远程监测和管理。
相比传统的磁力远传水表，无磁远传水表具有更高的安全性和稳定性，同时减少了磁力对水表的影响和损害。
2. 无磁技术原理无磁远传水表是通过使用无线传输技术，将水表数据发送到远程监测系统中。
它采用光学传感器来检测水表转盘的转动，而不是传统的磁力传感器。
光学传感器通过感应转盘上的反射光来测量转速和转动方向，将这些数据转换为数字信号，并通过内置的通信模块发送到远程系统中。
3. 传感器工作原理光学传感器是无磁远传水表的核心部件，它通过使用光敏电阻或光敏二极管来检测光线的强弱变化。
当水表转盘旋转时，反射光的强弱也会相应地变化。
光敏电阻或光敏二极管将这些光信号转换为电信号，并经过放大和滤波处理后输出。
传感器还包括一个光源，通常是一颗发光二极管，用于照亮水表转盘，使传感器能够准确地检测反射光的变化。
4. 数据传输原理无磁远传水表使用无线通信模块将采集到的水表数据传输到远程监测系统。
它通常采用无线射频通信技术，如LoRa、NB-IoT或GPRS，通过与远程系统建立连接，将数据以包的形式进行传输。
传感器将转动速度、转动方向等数据转换为数字信号，并通过通信模块编码成特定格式的数据包，然后发送到远程系统。
远程系统接收到数据包后进行解码、验证和存储，以便实时监测和管理水表数据。
5. 优势和应用无磁远传水表具有以下优势： - 无磁设计：不使用磁力传感器，避免了磁力对水表的干扰和损害。
- 远程监测：通过无线传输技术，实现对水表数据的实时监测和管理。
- 省电节能：无磁远传水表使用低功耗的通信模块，减少了能耗。
- 安全可靠：数据传输采用加密算法和安全协议，确保数据的安全性和完整性。
无磁远传水表的应用范围广泛，适用于以下场景： - 小区或楼宇的水表管理：能够实时监测和控制水表数据，提高管理效率。
- 政府水资源管理：方便对水资源的使用情况进行监测和分析。
无磁远传水表原理
无磁远传水表原理
无磁远传水表是一种现代化的水表新型，可以通过通讯传输读数而无
需人工抄表。
其原理简单明了，通过采用物联网技术，将数据采集器
安装在水表上，当水流通过时，水表会产生一些微弱的信号，数据采
集器会将这些信号采集并传输给数据中心进行处理分析。
这种无磁远传水表在传输方面具有很强的抗干扰能力，通讯信号稳定，保证了大量数据的快速传输和数据的准确性，同时也能够实现自主校
验和报警功能。
此外，无磁远传水表还能够实现远程读数、远程开关
阀门等多种操作，提高了水表的使用便捷性和人性化。
由于无磁远传水表的安装和使用非常方便，不需要人工抄表，不需要
消耗大量时间和人力成本，因此在现代化城市的建设中得到了广泛的
应用。
特别是在大型公共设施、企事业单位和住宅小区等场所，更是
得到了市场的一致认可和广泛的应用。
总的来说，无磁远传水表的应用将会越来越广泛，不仅能够提高人们
的生活质量，还能够为城市的建设和管理带来更多的便利和效率。
无磁水表方案-无磁水表的基础原理是LC振荡传感器
无磁水表方案:无磁水表的基础原理是LC振荡传感器
无磁水表
方案具有最节能的外围设备和能耗模式，可以实现高功能、低功耗的系统设计。
同时具备明显的性能和成本优势，适用气表、热表等其他表计方案设计需求，为开发人员提供了出色的设计灵活性。
随着时代发展，智能水表替代部分传统机械水表，得到广泛应用。
而智能水表的计量方式也随着电子技术的发展越来越多样化，如机械表头检测、超声波检测、有磁检测等方式相继问世。
但这些方式存在明显局限性：容易受外界电磁干扰或者因为永磁体对水中杂质的累计吸附，造成计量误差或被人为利用、漏计及不计。
在这种情况下，无磁计量水表以其计量精度高、无磁性、无杂质吸附，且不被人为干扰等优点，被广大水表厂家所青睐，市场前景广阔。
本文基于Silicon Labs公司EFM32xx系列MCU内部集成的Low Energer Sensor外设基础上方便实现无磁水表计量技术方案来做探讨。
除水表外，气表、热表采用这种计量方式亦同样可行。
1
无磁检测原理简介
无磁水表的基础原理是LC振荡传感器，在该电路中，通过开关K调整，可以在LC电路上实现一个正弦波输出电路，通过K对电容C充电，充满后，将K与电感L连通，电容的电量将通过L放电，由于存在电感L的电能消耗，所以将会呈现一个逐步衰减的正弦波输出。
如下图：
LC振荡电路
利用该原理，无磁水表通过检测该正弦波衰减过程来实现水表计量。
在下图右边部分的电路中，圆盘代表水表的表盘转子，深色区域表示金属表盘区，白色区域表示为非金属表盘区，L为固定的电感线圈。
无磁水表的原理及设计
无磁水表的原理及设计今天为大家介绍一项国家发明专利——一种无磁水表。
该专利由三川智慧科技股份有限公司申请，并于2018年12月7日获得授权公告。
内容说明本发明具体涉及一种无磁水表。
发明背景现有的水表产品结构部件较多，安装步骤多，整体需要用螺丝紧固在铜罩上，由于水表上下安装间距较小，现场拆装十分困难，拆卸时可能破坏部分塑料件才能拧下螺丝。
智能水表的电子部件与机械部分相比较容易损坏，电子部件的维修成本较高，更换电子元件时，每次都需要重新校表，很难实现快速安装。
发明内容为克服现有设备存在的缺陷，本发明在于提供一种无磁水表。
本发明是这样实现的：一种无磁水表，包括一外罩和一模块组件容置壳，所述外罩的顶端沿圆周方向间隔设有两卡勾；所述模块组件容置壳的底表面具有一与所述外罩的顶端相配合的容置台，所述容置台上设有两“7”字形凹槽，所述凹槽与所述卡勾一一对应设置，且每所述凹槽的竖边尾部均设有两弧形开口，当处于工作状态时，所述外罩的顶端抵于容置台内，两所述卡勾分别置于两凹槽的横边，并沿着凹槽的横边滑动至凹槽的坚边，并伸出且卡于所述弧形开口。
优选地，所述外罩的顶端具有一弧形凹部，两所述卡勾分别位于所述弧形凹部的首尾两侧；所述容置台的外边沿对应于两凹槽之间设有一挡壁，所述挡壁的首尾两端分别为卡持部，当处于工作状态时，所述弧形凹部的首尾两端分别卡于两所述卡持部。
所述弧形凹部上设有一弧形滑条。
所述容置台的侧壁具有一弧形段，所述外罩对应于弧形凹部处的外侧壁上设有一L形滑条，当处于工作状态时，所述L形滑条沿着所述弧形段滑动设置。
所述外罩的外壁间隔设有复数个竖槽。
还包括水表主体，所述水表主体上连接有一铜罩；所述外罩的内壁底部间隔设有复数个卡条，所述外罩可转动地罩设于铜罩外侧，且所述复数个卡条卡于铜罩的底端。
本发明的优点在于：模块组件容置壳和外罩采用卡装方式，安装和拆卸方便，提高了生产。
无磁水表的工作原理
无磁水表的工作原理无磁水表是一种新型的水表，它的工作原理不同于传统的磁感式水表。
下面就来介绍一下无磁水表的工作原理。
一、传统水表和无磁水表的区别传统水表是一种磁感式水表，其工作原理是利用水管中的水流通过磁铁和螺旋状金属片产生一个旋转磁场，再通过磁敏感元件感应出一个脉冲信号，将脉冲信号转化为水的体积传递到指针或数码显示器中，从而实现计量水的用量。
而无磁水表则采用了全新的测量方式，它不需要磁铁和磁敏感元件，而是通过内置的微处理器采集水流的压力和流速，然后计算出水的用量，并通过显示器展示出来。
二、无磁水表的工作原理无磁水表主要由压力传感器、流量传感器、温度传感器和微处理器等部件组成，其工作原理如下：1. 压力传感器：安装在水管中的无磁水表内部，可以实时感知水流的压力变化，并将其转化为电信号。
2. 流量传感器：安装在无磁水表内部的流量传感器可以感知水的流速，并将其转化为电信号。
3. 温度传感器：安装在无磁水表内部的温度传感器可以感知水的温度，并将其转化为电信号。
4. 微处理器：无磁水表内置的微处理器可以将压力、流速和温度三个信号进行集成、分析和处理，然后计算出水的用量。
无磁水表通过内置的传感器和微处理器将传统测量方式中的指针或数码显示器替换为了液晶屏幕，从而实现更加精准和直观的计量。
同时，无磁水表的工作环境更加宽容，不容易受到外界干扰和磁场影响。
三、总结无磁水表不仅仅是为了解决传统磁感式水表受地磁场干扰、使用寿命短等问题而产生的，更重要的是它能有效地提高水表的测量精度和工作可靠性。
相信在未来的水表市场中，无磁水表有望成为主流水表的一种。
基于国产单片机无磁物联网水表的软件设计
511 引言水量计量是国民经济的重要组成部分，是以精确进行水量计量为基础，逐步叠加计算机、无线通信、信息处理、物联网等技术的应用，从而为嵌入式产品提供出更为丰富和完整的方案，获得巨大发展契机。
早期大部分的水表的传感器是采用和磁相关的传感器，比如霍尔传感器、干簧管、韦根传感器等，期特性受磁干扰影响较大，而无磁水表主要是采用电磁感应原理在旋转台附近有金属和无金属经过时的电压幅度来计算、判断旋转台的转动，形成交变磁场，产生漩涡电流，通过对旋转状态转换的计算可以得知转速和旋转的方向，从而将其转化成水流量的大小和方向，可以克服磁性传感器的缺点[1]。
本文采用的是国产主板单片机，同时组合国外无磁传感器采样水量，部分实现自主、可控，在半导体领域实现国产化替代具有重要的里程碑意义和应用推广价值。
2 无磁传感计量采样原理及软件设计2.1 无磁传感计量采样原理水流以一定流速通过水表时，其机械叶轮的物理运动带动感应式角位传感器转动，通过部分金属化的圆盘、次级线圈、初级线圈的转动形成感应交变磁场，产生感应电压，从而产生不同的状态，通过对状态转换的计算就可以知道转速、和旋转的方向，从而将其转化成水流量的大小和水流的方向，达到水量计量的效果。
图1中20a 和20依次指示无磁模块PCB 板的下底面和上表面，20a 面布有如图2所示的印制线圈。
3为活动转盘，其上表面均分为4a 和4两个半圆，4a 半圆面为金属材质，该转盘旋转一周代表1L 水量。
图2中线圈6为初级线圈、线圈7、8、9、10为次级线圈，7和9号线圈组成线圈组a ，8和10号线圈组成线圈组b ，6号线圈的中心轴与图2种圆盘3的中心轴同轴，7-10号线圈大小一致成对称分布。
无磁模块通过线圈组a 和线圈组b 检测该金属面所处的位置来实现计数圆盘3的旋转圈数和旋转方向。
检测原理是先给6号线圈通交变电流产生感应交变磁场B1，B1穿过线圈7-10以及4a 金属半圆。
根据电磁感应原理，线圈7-10依次产生感应电压V7、V8、V9、V10，由于4个次级线圈成对分布，因此理论上V7-V10大小相等。
无磁水表设计方案研究
无磁水表设计方案研究摘要随着科技的不断进步和发展，传统的磁感应式水表由于存在一系列的缺陷，已逐步被无磁水表所替代。
本文通过对无磁水表的工作原理、结构以及相关技术的介绍，深入分析了其实现过程，并在此基础上，提出了一种无磁水表的设计方案。
关键词：无磁水表；工作原理；结构；设计方案AbstractWith the continuous progress and development of technology, traditional magnetic induction water meters have been gradually replaced by non-magnetic water meters due to a series of defects. This paper introduces the working principle, structure, and related technologies of non-magnetic water meters, analyzes the implementation process, and proposes a design scheme for non-magnetic water meters.Keywords: non-magnetic water meter; working principle; structure; design scheme一、绪论水表是用来计算自来水消耗量的一种计量仪器，主要用于商业、家庭、农业等场合。
传统的水表依靠磁感应式原理实现计量，但存在磁场干扰、计量误差大、磁场对人体健康的影响等缺陷。
为了解决这些问题，越来越多的厂家开始研制无磁水表。
本文首先介绍了传统磁感应式水表存在的问题，然后详细阐述了无磁水表的工作原理和结构组成。
在此基础上，面对市场需求，我们提出了一种无磁水表的设计方案，并对其进行了实验验证和结果分析。
无磁水表的设计与实现.
摘要水表是水流量计量的主要工具，与居民的生产生活有着密切的关系，而国内的水表大多采用较为落后的旋翼式水表，水表行业面临着较好的机遇。
本设计中的无磁水表由于抗磁干扰性较强，所以具有相当高的稳定性。
利用LC振荡电路来测量水流量，选用较为先进的AT89C52单片机为核心，制作出功耗较低的无磁水表，而且拥有较高的稳定性，并能保持较高的精准度和抗干扰性。
关键词：无磁水表、LC振荡电路、AT89C52单片机ABSTRACTWater flow meter is the main tool measurement with the production life of the residents has a close relationship,and the use of domestic water meters is lagging behind most of the rotor type water meter,water meter industry is facing good opportunities.The design of the non-magnetic meter has a good opportunity,have a good value of promotion.Through the measurement of water flow LC oscillator circuit,the use of more advanced and feature more AT89C52 MCU as the core,to produce non-magnetic meters,and has a high stability,and to maintain a high accuracy and immunity.Key words：LC oscillating circuit,AT89C52 microcomputer,water meter with nonmagnetic目录1引言 (1)1.1课题提出的目的及背景 (1)1.2水表发展的历程及趋势 (1)1.2.1水表测量技术 (1)1.2.2水表的发展趋势 (2)2系统总体方案的设计 (3)2.1系统设计思想及方案选择 (3)2.2系统组成 (3)3系统硬件电路设计 (4)3.1单片机的选择 (4)3.2无磁计量功能模块 (5)3.2.1无磁计量的原理 (5)3.3阀门控制 (6)3.4液晶显示模块 (7)3.5IC卡模块 (7)3.6蜂鸣器电路 (8)3.7电压检测模块 (8)3.8电源电路模块 (9)3.9防拆电路模块 (9)3.10复位电路模块 (9)3.11键盘设计 (10)4系统程序设计 (10)4.1主程序设计 (10)4.2子程序设计 (11)4.2.1充值程序设计 (11)4.2.1用水扣费程序设计 (11)5软件选择及仿真 (11)5.1软件的选择 (11)5.2仿真结果演示 (12)6总结 (12)致谢............................................................................. 错误!未定义书签。
无磁水表工作原理
无磁水表工作原理
无磁水表又称电子水表，是一种不需要机械传动的智能水表。
它采用
了电子技术和现代计量技术进行实时监测和计量，具有高精度、长使
用寿命、易操作等优点，被广泛应用于工业、民用等领域。
无磁水表的工作原理是通过加入了微处理器控制的电子流量传感器进
行实时监测和计量。
当水流经过流量传感器时，传感器内部的电路会
受到微小的干扰，这些干扰会被传感器感知并转化成电信号，并通过
电线传送到微处理器内部进行数据处理。
在微处理器内部，通过对收集到的数据进行运算、处理，就可以得出
水的流量和用水量，并将其保存在存储器中进行记录。
同时，由于微
处理器内部已经预先设定了价格和费率等信息，因此在计算水费时也
非常方便。
此外，无磁水表还配有LCD显示屏，可以实时显示水流量、用水量、剩余金额等信息。
总体来说，无磁水表的工作原理是通过利用电子技术和现代计量技术，实现对水流量的实时监测和计量，并能够自动记录用水量和计算水费
等信息。
其不仅能够提高水表计量的准确性和稳定性，而且还具有自
动化和智能化的特点，广泛应用于工业、民用等领域。
基于PIC单片机的低功耗无磁IC卡水表设计
ｉ ｔ ｄ ｃ ｄ Ｔ ｉ ｅ ｉｎ ａ ｏ ｔｄ ｔ ｅ ａ ｖ ｎ ｅ Ｉ ｃ ｏ ｒ ｃ ｓ ｏ ，Ｐ Ｆ ５ ３ ｃｏ ｋ ｃ ｌ ｎ ａ ｈｐ ａ ｄ Ｅ Ｐ Ｍ ， ｎｒ ｕ ｅ ． ｈ ｓ ｄ ｓｇ ｄ ｐ ｅ ｈ ｄ ａ ｃ ｄ Ｐ Ｃ ｍｉｒ ｐ ｏ ｅ ｓ ｒ Ｃ ８ ６ ｌｃ ａ ｅ ｄ ｒ ｃ ｉ ｎ ＲＯ ｏ ｏｈ ｒ ｌ ｔ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ｃ ｍｐ ｎ ｎ ｓａ ｄ ｃｒ ｕ ｔ ｔ ｅ ｌ ｅ ｔ ｅｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔａ ｄ ｃ ｎｒ ｌ ｆ ｉｅ ｏｕ ，ｉ ｈ ｄ ｈｇ ｔ ｅ ｉ ｌ ｃ ｎ ｕ ｔ ｏ ｏ ｅ ｔ ｎ ｉｃ ｉ ｒ ａｉ ａ ｕ ｅ ｎ ｎ ｏ ｔ ｔｒｖ ｌ ｍｅ ｔ ａ ｉｈ ｔｅ ｏ ｓｏ ｚ ｈ ｏ ｏ ｗｒ
动将 日期、 购水量 、 累计水 量等信 息保存 至 内部 Ｅ Ｐ Ｏ 这些数据被严格保护 。 Ｒ Ｍ， （ ）具 有 自动 保 护 功 能 。 内部 装 有 应 急 电 ５
合 智 能建筑 设 备 技术 的发 展 方 向 ， 同时 提 高 了相 关 能源 部 门的管 理效 率 。
本 文设计 的新 型 低 功 耗 Ｉ Ｃ卡水 表 采 用无 磁
用水 量 ， 并通 过水 表液 晶显 示 。
（ ）当用户 插入 用于 购水 的 Ｉ 时 ， ４ Ｃ卡 水表 自
测量 机构 ， 量 准 确 ， 外部 干扰 能 力 强 ， 计 抗 保护 功
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｔｈｅ Ｉ ｃ ｒ ｔｒｍ ｅｅ ｃ ａ ｅ ｌｚ ｎｅｌｇ ｎｔａ ｄ ｄｇ ｔｌｄｓ ｌｙ ｉ ｓ ｄ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ — ｔａ ｔ Ｃ ａ ｄ ｗａ ｅ ｔｒｗｈｉｈ ｃ ｎ ｒ ａｉｅ ｉ ｔｌｉ ｅ ｎ ｉｉａ ｉｐ ａ ｓｕ ｅ ｏ ｍ ａ ｕｒ ｈｅｗａ ｔｒ ｃ ｒｅ ｔｉ ｉ ｅ ａ ｎａ ｒ ｐａ ｉ ｇ ｏ ｔｒ Ａ ｅ ｉｎ ｏ Ｃ ｔ ｒｍ ｅｅ ｔ ｅ ｙｌｗ ｗｅ ｏ ｕｍｐ ｉｎ ｗａ ｅ ｕ ｒ ｎ ｎ ｐ ｐ ｎｄ ｍａ ｇｅｐ ｅ ｙ ｎ ｆｗａ ｅ ． ｄ ｓｇ ｆＩ ｗａｅ ｔ ｒｗｉｈ ｖ ｒ ｏ ｐｏ ｒｃ ｎｓ ｔｏ ｓ
无磁传感水表工作原理
无磁传感水表工作原理
无磁传感水表是一种采用非接触式工作原理的水表，它主要采用了压
电原理和超声波传感技术。
当水通过水表的流量计时，会产生微弱的振动，这些振动通过水表的
管道传输到装在管路上的压电晶体上，压电晶体受到振动后，会产生微弱
的电压信号，这个信号经过失谐电路后转化成高频信号，再通过超声波发
射器发射出去，经过水流的干扰和反射后传回到水表中的接收器，接收器
将通过强度和相位等信息计算得到水流量的值，并输出给显示器显示。
相较于传统的机械水表，无磁传感水表具有更高的精度、更稳定的性能、更长的使用寿命和更低的噪声等优点。
同时它还可以实现自动化抄表、水质监测和远程数据传输等功能，是一种非常先进的水表技术。
无磁水表方案
无磁水表方案水表作为一种基础设施，对于水资源管理和计量具有重要意义。
然而，传统的磁性水表存在一些缺点，例如容易受到外界磁场的干扰，导致计量不准确，对于整体的水资源管理造成困扰。
为了解决这一问题，无磁水表方案逐渐引起了广泛关注。
无磁水表方案是一种利用非接触式技术进行计量的水表方案，它摒弃了传统磁性水表中的机械结构和磁场检测原理，采用了新型的电子计量技术。
与传统水表相比，无磁水表具有以下几个显著的优点。
首先，无磁水表方案具有更高的计量精度。
通过使用先进的传感器和信号处理技术，无磁水表可以实时监测水流情况，并准确计量。
而传统水表在面对复杂的水流情况时，往往会出现计量不准确的问题。
无磁水表的高精度计量为水资源管理提供了更有效的数据支持。
其次，无磁水表方案具有更强的抗干扰能力。
传统的磁性水表容易受到外界磁场的干扰，导致计量不准确。
而无磁水表采用了非接触式计量技术，不受外界磁场的影响，计量结果更为可靠。
这一特点使得无磁水表在大城市等磁场干扰较严重的地区具有更广泛的应用前景。
此外，无磁水表方案还具有更长的使用寿命。
传统的磁性水表中，机械结构容易磨损，需要经常更换，而且在长时间内积水会导致磁场检测元件老化。
而无磁水表采用了先进的电子计量技术，不涉及机械运动和磁场检测，使用寿命更长。
这一特点不仅降低了维护成本，也有助于减少对环境的影响。
综上所述，无磁水表方案凭借其高精度计量、强抗干扰能力和长使用寿命等优点，正在逐渐成为水资源管理和计量领域的重要选择。
随着无磁水表技术的不断发展完善，相信未来将会有越来越多的地区和机构采用无磁水表方案，实现更精确、有效的水资源管理。
MSP430FW427无磁水表设计方案详解
MSP430FW427无磁水表设计方案详解
1. MSP430FW42x 单片机介绍
MSP430FW42x 系列单片机是TI 公司针对电子式流量与旋转运动检测最新开发的专用MCU 芯片，它将超低功耗MCU、旋转扫描接口（SCAN IF）和液晶显示LCD 驱动模块完美地结合在一起。
该器件的超低功耗结构和流量
检测模块不仅延长了电池的寿命，同时还提高了仪表的精度与性能。
MSP430FW42x 的典型应用包括热量仪表、热水和冷水仪表、气体仪表和工业流量计、风力计以及其他旋转检测应用。
2. 流量测量的原理
2.1 基本原理
一个由叶轮或螺旋齿轮构成的机械装置把流体流动转换为转动，这种转换能够实现对流体流量的测量。
把一个谐振回路中的电感置于叶轮的上方可以检测到叶轮的转动，叶轮的一半敷有铜或其他有阻尼性的金属。
由电感在叶轮上方的位置决定谐振回路的阻尼系数，电感位于区域a 时，回路的阻尼系数高于电感位于区域b 时。
通过测量谐振回路的不同阻尼系数，可以实现对转动的测量。
2.2 振荡测试法
2.3 信号处理
随着叶轮转动，传感器l 和传感器2 的信号随之不断改变。
3. 采用MSP430FW427 设计的无磁水表
采用MSP430FW427 设计水表具有非常简单的电路结构，流量测量部分由MSP430FW427 内置SCAN IF 模块完成。
基于单片机的无磁传感水表的设计
传感器与微系统(Transducer and M icr osyste m Technol ogies) 2006年第25卷第3期基于单片机的无磁传感水表的设计黎洪生,张 英(武汉理工大学自动化学院,湖北武汉430070)摘 要:介绍了一种新型低功耗无磁水表的设计。
对水量的各种测量方法进行了比较分析,并详细叙述了无磁传感器利用LC振荡电路来测量水量的原理。
主控器采用目前国际上功耗最低的MSP430F W427单片机,该单片机能够利用内部流量扫描模块(SC AN I F)有效地转换振荡波形,不需要外部流量检测I C,提高测量的精度和灵敏度。
重点说明了如何利用MSP430F W单片机实现水量检测的原理和相关部分的软件、硬件设计及系统低功耗的实现方法。
关键词:LC振荡;无磁水表;低功耗中图分类号:TP273 文献标识码:B 文章编号:1000-9787(2006)03-0054-03Desi gn of nonmagneti c water meter based on chi pm i croco mputerL I Hong2sheng,ZHANG Ying(School of Auto ma ti on,W uhan Un i versity of Technology,W uhan430070,Ch i n a)Abstract:Design of a ne w type of water meter with non magnetic and l ow power is described.A ll kinds of fl owmeasure ments are analyzed,and the p rinci p le of the non magnetic sens or which uses LC oscillating circuit t omeasure water fl ow are discussed in detail.TheM SP430F W427is used as contr olMC U.The functi on is realized bythe SC AN I F module without I C circuit external,which i m p r oves the p recisi on and sensitivity of fl ow measure ment.The realizati on of the fluid fl ow measurement and the correlative design of hard ware and s oft w are are intr oduced.Key words:LC oscillating circuit;water meter with non magnetic;l ow power0 引 言水资源危机导致整个社会对水的重视程度越来越高,使得水资源管理信息系统的建立显得非常重要[1]。
无磁水表你了解么？
无磁水表你了解么？什么是无磁水表？无磁水表是一种新型水表，与传统水表不同的是，它可以在没有任何外部磁场作用的情况下进行测量，这使得它更加稳定可靠。
传统水表需要对流体中的磁场进行测量，由于周围环境的干扰，测量准确度较低。
无磁水表的优点测量准确度高由于无磁水表不会受到外部磁场的干扰，因此测量准确度更高，不会出现漂移等问题。
可靠性高无磁水表不会受到外部磁场干扰，因此不会出现误差等问题。
同时，它的结构更加简单，使用寿命更长。
能耗低无磁水表不需要外部磁场作用，因此功耗更低。
这有助于延长使用寿命，并降低使用成本。
无磁水表的应用场景由于其测量的准确性和可靠性的优势，无磁水表在很多领域都有着广泛的应用。
工业领域在一些工业应用领域，比如水处理、化工、石油等领域中，需要对液体的流量进行测量，这就需要采用水表。
无磁水表在这些领域中有着广泛的应用。
流量计量领域在某些要求流量计量准确性和稳定性较高的场合，如水泵出水流量监测、液压油流量监测等等，无磁水表也得到了广泛应用。
水表领域在家庭和建筑领域中，无磁水表也得到了广泛应用。
由于其准确性和可靠性更高，无磁水表的使用寿命更长，这降低了用户的维护成本，提高了用户的使用体验。
无磁水表的未来随着科技的发展，无磁水表的应用场景将会越来越广泛。
同时，随着人们对水资源的重视程度越来越高，无磁水表会被更多的人所接受。
总的来说，无磁水表有着很多的优点，它的准确性和可靠性更高，使用寿命更长，能耗更低。
同时，随着科技的发展，无磁水表的应用场景将会越来越广泛。
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摘要水表是水流量计量的主要工具，与居民的生产生活有着密切的关系，而国内的水表大多采用较为落后的旋翼式水表，水表行业面临着较好的机遇。
本设计中的无磁水表由于抗磁干扰性较强，所以具有相当高的稳定性。
利用LC振荡电路来测量水流量，选用较为先进的AT89C52单片机为核心，制作出功耗较低的无磁水表，而且拥有较高的稳定性，并能保持较高的精准度和抗干扰性。
关键词：无磁水表、LC振荡电路、AT89C52单片机ABSTRACTWater flow meter is the main tool measurement with the production life of the residents has a close relationship,and the use of domestic water meters is lagging behind most of the rotor type water meter,water meter industry is facing good opportunities.The design of the non-magnetic meter has a good opportunity,have a good value of promotion.Through the measurement of water flow LC oscillator circuit,the use of more advanced and feature more AT89C52 MCU as the core,to produce non-magnetic meters,and has a high stability,and to maintain a high accuracy and immunity.Key words：LC oscillating circuit,AT89C52 microcomputer,water meter with nonmagnetic目录1引言 (1)1.1课题提出的目的及背景 (1)1.2水表发展的历程及趋势 (1)1.2.1水表测量技术 (1)1.2.2水表的发展趋势 (2)2系统总体方案的设计 (3)2.1系统设计思想及方案选择 (3)2.2系统组成 (3)3系统硬件电路设计 (4)3.1单片机的选择 (4)3.2无磁计量功能模块 (5)3.2.1无磁计量的原理 (5)3.3阀门控制 (6)3.4液晶显示模块 (7)3.5IC卡模块 (7)3.6蜂鸣器电路 (8)3.7电压检测模块 (8)3.8电源电路模块 (9)3.9防拆电路模块 (9)3.10复位电路模块 (9)3.11键盘设计 (10)4系统程序设计 (10)4.1主程序设计 (10)4.2子程序设计 (11)4.2.1充值程序设计 (11)4.2.1用水扣费程序设计 (11)5软件选择及仿真 (11)5.1软件的选择 (11)5.2仿真结果演示 (12)6总结 (12)致谢............................................................................. 错误!未定义书签。
参考文献 (14)附录............................................................................. 错误!未定义书签。
1引言1.1课题提出的目的及背景流量计量是科学计量中非常重要的一部分，而水流量计量又是流量计量中最重要的组成部分，在居民的生产、生活中起着非常重要的作用。
而无磁水表的设计与实现能够为水流计量提供强有力地支持。
众所周知，水是不可再生资源。
由于人口过多，工业的高速发展，我们对水的需求量也越来越大，环境的自净速度远远跟不上我们的用水速度。
近年来随着全球水资源的不断枯竭，为改变中国南涝北旱和北方地区水资源严重短缺局面，南水北调等国家重点工程的运行，随着法制计量的不断完善，全社会对水计量的要求越来越高。
因此，设计出适合我国各种使用条件的水表成为一个重要的课题，设计出的水表要拥有较高的稳定性，精准性和较强的抗干扰的能力。
现在设计出的水表多是采用舌簧管、霍尔元件或者是韦根传感器，但是他们都有着较为明显的缺点。
舌黄管一旦出现故障，检测故障相当困难，由于误差较大，并不适合对误差要求高的产品设计，而且其产品寿命太低，也并不适合生产；而霍尔元件在工作的时候容易被磁场和电场干扰；韦根传感器存在磁阻大，价格太贵的缺点。
我们可以看出这几种传感器都带有磁的特性，在磁场作用下发出脉冲信号，所以都会避免不了磁场的干扰，从这点就能体现出本文设计的无磁水表的优越性。
本设计利用LC振荡电路的原理，而不需要利用到电磁原理，这样的话就可以使其具有较高的稳定性和抗干扰的能力，并且大大的提高精准度，所以具有一定的推广价值。
1.2水表发展的历程及趋势1.2.1水表测量技术水表的测量对象是水，而水是相对条件下较为稳定的，其温度、压力、密度等都不容易受到影响。
但因为流量计量的动态特性，水表的工作依然会受到一定的影响。
随着流量计量技术的发展，我们可以选择的范围也越来越宽，但是很多技术都有着自己的缺陷。
当我们选择合适的水表时，除要适应符合法制计量的要求之外，我们必须考虑各方面的其它因素，包括它的灵敏度、数据的范围、成本和安装复杂程度、抗干扰的能力等等。
因此，为了适应各种不同的环境条件，比如介质，流量等，它们都有着不同的使用要求，所以各类水表被广泛应用。
而我们设计的无磁水表就是为了避免磁场的干扰而设计出的产品。
1.2.2水表的发展趋势随着计量技术的发展，水表也进入高速发展的阶段，现国内外主要发展以下几种水表：1.预付费类水表预付费水表主要采用先付费后用水的原则。
这对我国传统的手抄式收费方式进行了重大的改革。
它能非常有效的解决部分地区收水费困难的问题，而且一定程度上节省了人力资源，也避免了因为抄表而给居民的生活带来不便，而且可以使收费更为合理。
这种水表在以后的发展中会越来越广泛的得到运用，有着较为广阔的发展前景。
2.灵敏度较高的水表由于水资源的日益匮乏，水也变得越来越宝贵，采用计量等级高的水表能够一定程度上的节约水资源，避免水资源的浪费。
而且因为其较高的灵敏度，可以运用到生产过程中。
其主要产品为活塞式水表，可以达到国际上的标准。
3.防倒流水表或双向计量水表现在市面上的水表多为单流向的水表，如果水流产生倒流，可以使水表反向转动，从而导致水表的计量出现错误，导致计量的纠纷。
如果采用防倒流水表或者双向计量水表，则可以避免这种情况，避免部分有心之人采用倒流法作弊，造成水资源的白白浪费。
这种水表也拥有着较好的市场。
4.远传户外抄读和计算机物业管理相结合的水表由于信息化的高速发展，自动化程度也越来越高，远传户外抄读的水表也开始进入大众的视野中。
它能够较为集中高效的掌握用户的用水量信息，节省很多的人力资源，越来越受到居民的喜爱。
2系统总体方案的设计2.1系统设计思想及方案选择本设计中选择利用LC振荡电路的原理来测量水流量，它的基本电路图如图2-1所示。
图2-1 LC振荡基本原理在图2-1的电路中，我们先把K开关处于1位，使电容C充满电；等充电完成后将K开关扳至2位。
如果电感L中的电阻和线路上的损耗被忽略掉，这样就可以构成一个理想状态的LC振荡回路。
当完成上述步骤后，回路中将会产生自由振荡。
当开关K扳至2位后，充了电的电容C将通过电感L放电，产生两个结果：（1）放电过程中，电容器中的电荷量逐渐减少，电压也同时会逐渐降低，所储存的能量也会变少；（2）同时通过电感器电流增大，会导致电感器的磁能慢慢的增加。
当电容放电完全后，电荷量、电压、电能都会变成零。
在这个时候，电感中的电流则会达到最大值，磁场中的能量也会达到最大。
由于能量守恒，在这个时候电感中的磁能与电容放电前的电能会是相等的。
如果是在理想的情况下，LC回路中的振荡将会一直进行下去。
但是振荡总是会有衰减的而且衰减程度会不同，计量水流量可以利用衰减程度的不同判断当前传感器所处的状态。
2.2系统组成本次设计的组成模块主要有以下几个模块，分别是单片机控制模块、蜂鸣器模块、液晶显示模块、电压检测模块、Flash存储模块、阀门控制模块、无磁计量模块、复位电路模块、防拆装置模块以及IC卡模块。
无磁水表系统总框图如图2-2所示。
图2-2 无磁水表系统总框图各模块的主要功能如下：1.电压检测模块：主要用来检测电池电量。
当电量不足时发出提醒并关闭阀门。
2.FLASH存储模块：主要用于储存水量余额、已用水量等信息。
3.IC口模块：用来购买水量，管理系统和下位机之间传输重要数据。
4.无磁计量模块：主要用于测量水流量。
5.阀门控制模块：用于控制供水的开关，当出现一些异常的情况时关闭。
6.液晶显示模块：显示水表中的各种数据。
7.蜂鸣器模块：用以提示相应的操作是否成功，成功时蜂鸣器响。
8.复位电路：为了保证单片机能够正常运行。
9.防拆装置：为了防止水表被拆卸。
3系统硬件电路设计3.1单片机的选择此次设计采用AT89C52单片机。
Atmel公司生产的AT89C52单片机功能非常的强大，较低的功耗，很好的兼容性，很高的稳定性，而且有较高的性价比。
AT89C52单片机的主要工作特性如下：（1）在硬件组成、指令系统等发面有很好的兼容性。
（2）运算处理能力相当的强大，能够实现数字信号处理的算法。
（3）拥有三个可编程定时器。
（4）有着低功耗的工作模式。
（5）可编程串行UART通道。
（6）全静态操作:0HZ-24MHZ。
（7）1000次擦写周期。
AT89C52外部引脚图如图3-1所示。
图3-1 AT89C52外部引脚图AT89C52部分引脚功能介绍如下：VCC：电源电压。
GND：接地。
P0口：P0口为一个8位漏极开路型双向I/O口。
P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口。
P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口。
P3口：P3口管脚是8个带有内部上拉电阻的双向I/O 口。
RST ：复位输入。
当振荡器复位器件时，要保持RST 脚两个机器周期的高电平时间。
XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。
3.2无磁计量功能模块3.2.1无磁计量的原理图3-2用两个LC 传感器旋转测量的原理如图3-2所示，在这个圆盘上，区域a 镀有良好导电性的金属而另一半区域b 是导电性很差的半圆盘，没有镀有任何金属。
圆盘会随着水流的流动而转动，所以导致电感所处的位置也会变化。
当位于左边的电路给LC 回路激励脉冲信号，可以使LC 回路产生振荡，从而会让它拥有能量。