一种集成型计数传感器及物联网智能水表论文和设计

全文摘要

本实用新型涉及流量计量领域，公开了一种集成型计数传感器，包括，计数组件，用于获取计数数据；数据处理传输组件，用于接收处理计数数据，并将处理后的计数数据进行输出；供能组件，用于为计数组件和数据处理传输组件提供电能；所述计数组件包括保护壳体、通过转动组件转动连接在所述保护壳体内的码盘、设置在所述保护壳体内的计数单元，所述计数单元与所述数据处理传输组件和供能组件电连接；所述计数单元包括，光输出电路，输出光信号；光接收电路，用于接收光输出电路输出的光信号；所述光输出电路和光接收电路位于码盘的两侧；所述保护壳体上设置有密封盖，所述密封盖盖合所述光接收电路。本实用新型具有减少人力浪费的效果。

主设计要求

1.一种集成型计数传感器，其特征是：包括，计数组件（1），用于获取计数数据；数据处理传输组件（2），用于接收处理计数数据，并将处理后的计数数据进行输出；供能组件（3），用于为计数组件（1）和数据处理传输组件（2）提供电能；所述计数组件（1）包括保护壳体（11）、通过转动组件（4）转动连接在所述保护壳体（11）内的码盘（12）、设置在所述保护壳体（11）内的计数单元（13），所述计数单元（13）与所述数据处理传输组件（2）和供能组件（3）电连接；所述计数单元（13）包括，光输出电路（131），输出光信号；光接收电路（132），用于接收光输出电路（131）输出的光信号；所述光输出电路（131）和光接收电路（132）位于码盘（12）的两侧；所述保护壳体（11）上设置有密封盖（7），所述密封盖（7）盖合所述光接收电路（132）；所述保护壳体（11）与所述密封盖（7）之间具有封装间隙（71），所述封装间隙（71）内填充有封装胶。

设计方案

1.一种集成型计数传感器，其特征是：包括，

计数组件（1），用于获取计数数据；

数据处理传输组件（2），用于接收处理计数数据，并将处理后的计数数据进行输出；

供能组件（3），用于为计数组件（1）和数据处理传输组件（2）提供电能；

所述计数组件（1）包括保护壳体（11）、通过转动组件（4）转动连接在所述保护壳体（11）内的码盘（12）、设置在所述保护壳体（11）内的计数单元（13），所述计数单元（13）与所述数据处理传输组件（2）和供能组件（3）电连接；

所述计数单元（13）包括，

光输出电路（131），输出光信号；

光接收电路（132），用于接收光输出电路（131）输出的光信号；

所述光输出电路（131）和光接收电路（132）位于码盘（12）的两侧；

所述保护壳体（11）上设置有密封盖（7），所述密封盖（7）盖合所述光接收电路（132）；所述保护壳体（11）与所述密封盖（7）之间具有封装间隙（71），所述封装间隙（71）内填充有封装胶。

2.根据权利要求1所述的一种集成型计数传感器，其特征是：所述转动组件（4）包括转动连接在所述保护壳体（11）上的转动杆（41）、固定连接在所述转动杆（41）上的安装罩（42）、固定连接在所述安装罩（42）上的第一磁性件（43），所述码盘（12）卡接在所述转动杆（41）上，所述转动杆（41）、码盘（12）、安装罩（42）和第一磁性件（43）同轴设置。

3.根据权利要求2所述的一种集成型计数传感器，其特征是：所述保护壳体（11）上固定连接有用于屏蔽磁场的屏蔽罩（44），所述屏蔽罩（44）罩设在安装罩（42）上，所述屏蔽罩（44）与安装罩（42）之间具有间隙，所述屏蔽罩（44）上开设有供所述转动杆（41）通过的通过孔，所述通过孔与转动杆（41）的外壁之间具有间隙。

4.一种物联网智能水表，其特征是：包括权利要求1至3任意一项所述的一种集成型计数传感器，还包括水表（8），所述水表（8）上设置有安装壳（9），所述集成型计数传感器安装在所述安装壳（9）上，所述水表（8）的齿轮上固定连接有第二磁性件，所述第二磁性件与所述转动组件（4）对应，所述安装壳（9）上固定连接有罩壳（91），所述罩壳(91)包括卡接在所述安装壳(9)上的基础部(911)和转动连接在基础部(911)上的转动部(912)，所述转动部(912)通过连接组件(92)固定连接在所述安装壳(9)上。

5.根据权利要求4所述的一种物联网智能水表，其特征是：所述连接组件(92)包括开设在所述安装壳(9)上的引导槽(921)、开设在所述安装壳(9)上且与引导槽(921)侧壁连通的定位槽(922)、固定连接在所述转动部(912)上的定位凸块(923)，所述定位凸块(923)位于所述定位槽(922)内。

6.根据权利要求5所述的一种物联网智能水表，其特征是：所述定位槽(922)的内壁上固定连接有限位块(93)，所述限位块(93)采用橡胶材质制成，所述限位块(93)与所述定位凸块(923)的端部抵触。

7.根据权利要求5所述的一种物联网智能水表，其特征是：所述定位槽(922)的内壁上固定连接有抵紧块(94)，所述抵紧块(94)采用橡胶材质制成，所述抵紧块(94)与定位凸块(923)的侧壁抵触。

8.根据权利要求5所述的一种物联网智能水表，其特征是：所述定位凸块(923)的边沿处开设有过渡圆角(95)。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及流量计量的技术领域，尤其是涉及一种集成型计数传感器及物联网智能水表。

背景技术

目前水表，是测量水流量的仪表，大多是水的累计流量测量，一般分为容积式水表和速度式水表两类。

现有的传统水表的内部结构从外向里可分为壳体、套筒、内芯三大件，内芯分为上、中、下三层，从玻璃窗看到的是上层，只有指针和刻度盘。其实最关键的是下层，这里面有个塑料轮，轮边上有许多塑料叶片，叫做“叶轮”，叶轮所处的位置正好在套管下层孔所形成的旋转流里，水流冲击轮周的叶片，产生转矩，使叶轮旋转起来，叶轮的轴垂直向上到达中层，轴上面有个小齿轮，用它和“十进制数齿轮”啮合，达到累计转数的目的。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：在确定用水量时，工作人员需要采用人工抄表的方式，观察水表上的读数，确定用水量，当用户较多时，工作人员需要对每个水表进行查看，浪费人力。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型在于提供一种集成型计数传感器及物联网水表，具有减少人力浪费的效果。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种集成型计数传感器，包括，计数组件，用于获取计数数据；

数据处理传输组件，用于接收处理计数数据，并将处理后的计数数据进行输出；

供能组件，用于为计数组件和数据处理传输组件提供电能；

所述计数组件包括保护壳体、通过转动组件转动连接在所述保护壳体内的码盘、设置在所述保护壳体内的计数单元，所述计数单元与所述数据处理传输组件和供能组件电连接；

所述计数单元包括，

光输出电路，输出光信号；

光接收电路，用于接收光输出电路输出的光信号；

所述光输出电路和光接收电路位于码盘的两侧；

所述保护壳体上设置有密封盖，所述密封盖盖合所述光接收电路。

通过采用上述技术方案，当码盘与水表同步转动时，光输出电路输出光信号，光信号在未受到码盘遮挡时，光接收电路接收到光信号并传输至数据处理传输组件，数据处理传输组件对光信号进行处理并输出处理后的计数数据，工作人员不必对水表进行读数，只需对计数数据进行获取即可了解到实际用水量，从而减少了人力浪费。

本实用新型进一步设置为：所述转动组件包括转动连接在所述保护壳体上的转动杆、固定连接在所述转动杆上的安装罩、固定连接在所述安装罩上的第一磁性件，所述码盘卡接在所述转动杆上，所述转动杆、码盘、安装罩和第一磁性件同轴设置。

通过采用上述技术方案，当水表上设置有与水表内的齿轮同步转动的磁性件时，水表上的磁性件带动第一磁性件转动，第一磁性件转动带动安装罩转动，安装罩转动带动转动杆转动，转动杆转动后带动码盘转动，从而实现码盘与水表的同步，从而使计数数据较为准确。

本实用新型进一步设置为：所述保护壳体上固定连接有用于屏蔽磁场的屏蔽罩，所述屏蔽罩罩设在安装罩上，所述屏蔽罩与安装罩之间具有间隙，所述屏蔽罩上开设有供所述转动杆通过的通过孔，所述通过孔与转动杆的外壁之间具有间隙。

通过采用上述技术方案，屏蔽罩的设置使得外界的磁场难以对第一磁性件的转动造成影响，使得转动杆能够根据水表的工作情况而发生同步转动，从而使得最终的计数数据较为准确；屏蔽罩在对外界磁场进行屏蔽的同时与安装罩之间又具有间隙，使得屏蔽罩不影响安装罩的正常转动，通过孔与转动杆之间也具有间隙，也不影响转动杆的正常转动，从而使计量较为准确。

本实用新型进一步设置为：所述保护壳体与所述密封盖之间具有封装间隙，所述封装间隙内填充有封装胶。

通过采用上述技术方案，封装胶填充在封装间隙内，使外界的水汽难以进入，从而使上安装电路板和下安装电路板不易由于水汽而发生短路状况，同时封装胶使得保护壳体与密封盖之间的连接强度得到提升，密封盖不易从保护壳体上脱落；当工作人员需要打开密封盖时，只需将封装胶刮除，也方便了后期维护。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下技术方案：一种物联网水表，包括集成型计数传感器，还包括水表，所述水表上设置有安装壳，所述集成型计数传感器安装在所述安装壳上，所述水表的齿轮上固定连接有第二磁性件，所述第二磁性件与所述转动组件对应，所述安装壳上固定连接有罩壳，所述罩壳包括卡接在所述安装壳上的基础部和转动连接在基础部上的转动部。

通过采用上述技术方案，第二磁性件随着水表的齿轮进行同步转动，第二磁性件转动带动转动组件转动，转动组件转动后实现计数数据的输出，从而使得工作人员获取到水表上的流量数据，从而不必进行实地查看，减少了人力的浪费。

本实用新型进一步设置为：所述转动部通过连接组件固定连接在所述安装壳上，所述连接组件包括开设在所述安装壳上的引导槽、开设在所述安装壳上且与引导槽侧壁连通的定位槽、固定连接在所述转动部上的定位凸块，所述定位凸块位于所述定位槽内。

通过采用上述技术方案，当定位凸块位于定位槽内时，定位凸块的位置被限定，此时罩壳难以与安装壳之间发生分离；当定位凸块位于引导槽内时，定位凸块可沿引导槽离开，从而实现罩壳和安装壳之间的分离，工作人员通过转动转动部即可实现上述操作，方便快捷。

本实用新型进一步设置为：所述定位槽的内壁上固定连接有限位块，所述限位块采用橡胶材质制成，所述限位块与所述定位凸块的端部抵触。

通过采用上述技术方案，当定位凸块位于定位槽内时，限位块与定位凸块的端部抵触，从而对定位凸块的位置进行限定，使得定位凸块难以发生移动。

本实用新型进一步设置为：所述定位槽的内壁上固定连接有抵紧块，所述抵紧块采用橡胶材质制成，所述抵紧块与定位凸块的侧壁抵触。

通过采用上述技术方案，当定位凸块位于定位槽内时，抵紧块与定位凸块的侧壁抵触，从而对定位凸块的位置进行限定，使得定位凸块难以发生移动。

本实用新型进一步设置为：所述定位凸块的边沿处开设有过渡圆角。

通过采用上述技术方案，过渡圆角的设置使得定位凸块与定位槽的接触面减小，定位凸块与定位槽之间的摩擦力降低，时定位凸块在定位槽内的移动较为顺畅。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1、通过设置计数组件、数据处理传输组件和供能组件，供能组件为计数组件和数据处理传输组件进行供能，计数组件获取计数数据并将计数数据传输至数据处理传输组件，数据处理传输组件进行计数数据的处理并向外传输处理后的计数数据，从而使得工作人员不必实地查看，减少了人力的浪费；

2、通过设置密封盖、封装胶和屏蔽罩，密封盖和封装胶减小了外界光线和水汽对计数数据获取的影响，屏蔽罩减小了外界磁场对计数数据获取的影响，从而使最终的计数数据较为准确。

附图说明

图1为本实用新型的外部结构示意图；

图2为体现光输出电路与光接收电路的连接结构示意图；

图3为体现安装罩与第一磁性件的连接结构示意图；

图4为体现下安装电路板与发射灯的连接结构示意图；

图5为图2的A处放大图，体现定位片和定位凸起的连接结构；

图6为体现上安装电路板与插针的连接结构示意图；

图7为数据传输处理组件与供能组件的系统框图；

图8为电压检测电路的电路结构图；

图9为体现接收灯与电阻R的电路结构图；

图10为体现基础部与转动部的连接结构示意图；

图11为体现安装部与定位部的连接结构示意图；

图12为体现转动槽与转动块的连接结构示意图；

图13为体现引导槽与定位槽的连接结构示意图；

图14为图11的B处放大图，体现限位块与抵紧块的连接结构。

附图标记：1、计数组件；11、保护壳体；12、码盘；121、主体；122、第一透光槽； 123、第二透光槽；124、第三透光槽；125、卡接槽；13、计数单元；131、光输出电路；1311、下安装电路板；1312、发射灯；132、光接收电路；1321、上安装电路板；1322、接收灯；2、数据处理传输组件；21、主控MCU；22、电压检测电路；23、通讯电路；231、无线模块； 232、天线；24、MCU系统电源电路；3、供能组件；4、转动组件；41、转动杆；42、安装罩；43、第一磁性件；44、屏蔽罩；5、连接组件；51、定位片；52、定位凸起；53、定位孔； 6、插针；7、密封盖；71、封装间隙；8、水表；9、安装壳；91、罩壳；911、基础部；912、转动部；92、连接组件；921、引导槽；922、定位槽；923、定位凸块；93、限位块；94、抵紧块；95、过渡圆角；96、转动件；961、转动槽；962、转动块；97、安装部；98、定位部。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1，为本实用新型公开的一种集成型计数传感器，包括计数组件1、数据处理传输组件2和供能组件3，计数组件1包括保护壳体11、码盘12和计数单元13。参照图2 和图3，码盘12通过转动组件4转动连接在保护壳体11上，转动组件4包括转动杆41、安装罩42和第一磁性件43，转动杆41转动连接在保护壳体11内壁的底面上，转动杆41靠近保护壳体11的一端呈锥形。安装罩42固定连接转动杆41上且与转动杆41同轴设置，第一磁性件43固定连接在安装罩42上，第一磁性件43与转动杆41同轴设置，第一磁性件43为磁铁，第一磁性件43呈圆环状，第一磁性件43的外壁与安装罩42的内壁固定连接，第一磁性件43的内壁与转动杆41的外壁之间具有间隙。保护壳体11内壁的底面上固定连接有屏蔽罩44，屏蔽罩44罩设在安装罩42上，屏蔽罩44上开设有通过孔(图中未示出)，转动杆41 远离保护壳体11底面的一端穿设在通过孔内。码盘12上开设有卡接槽125，转动杆41远离保护壳体11底面的一端嵌合在卡接槽125内。码盘12包括主体121、第一透光槽122、第二透光槽123和第三透光槽124，卡接槽125开设在主体121的下表面，第一透光槽122、第二透光槽123和第三透光槽124开设在主体121的侧壁上，第一透光槽122的角度为288°-24°，第二透光槽123的角度为84°-108°，第三透光槽124的角度为204°-264°。

参照图2和图4，计数单元13包括光输出电路131和光接收电路132，光输出电路131包括下安装电路板1311、五个发射灯1312和五个电阻R，下安装电路板1311通过连接组件 5固定连接在保护壳体11上，发射灯1312和电阻R均位于下安装电路板1311的上表面且与下安装电路板1311电连接。五个发射灯1312在下安装电路板1311上的位置分别为359°处、324°处、288°处、252°处和216°处。

此种设置采用复合连续码方案，码盘12转动一周后，接收灯1322输出信号的变化规律为：

上述发射灯1312的分布方式也可采用均匀分布。

参照图5，连接组件5包括定位片51、定位凸起52和定位孔53，定位片51固定连接在保护壳体11的内壁上，定位片51上开设有贯穿孔(图上未示出)，转动杆41穿设在贯穿孔内。两个定位凸起52固定连接在定位片51的上表面，两个定位凸起52沿贯穿孔的轴心呈中心对称，定位孔53开设在下安装电路板1311上，定位凸起52嵌设在定位孔53内。

参照图4和图6，光接收电路132包括上安装电路板1321、若干接收灯1322和若干电阻R，上安装电路板1321通过插针6与下安装电路板1311电连接，插针6的两端与上安装电路板1321和下安装电路板1311固定连接。接收灯1322和电阻R均位于上安装电路板 1321的下表面且与上安装电路板1321电连接，上安装电路板1321和下安装电路板1311分别位于码盘12的上、下两侧，接收灯1322和发射灯1312互相对应，接收灯1322为红外接收管，发射灯1312为红外发射管。

参照图1，上安装电路板1321远离下安装电路板1311的一侧上盖合有密封盖7，密封盖7与保护壳体11之间具有封装间隙71，封装间隙71内填充有封装胶(图上未示出)，封装胶的上表面。密封盖7的上表面和保护壳体11的上表面处于同一平面。

参照图7、图8和图9，数据处理传输组件2包括主控MCU21、电压检测电路22和通讯电路23，电压检测电路22和通讯电路23均与主控MCU21电连接，发射灯1312、接收灯1322和电阻R也均与主控MCU21电连接。供能组件3为3.6V锂电池，供能组件3与电压检测电路22电连接。电压检测电路22包括检测芯片U3、稳压二极管D1、电容C1和电容 C2，检测芯片U3的信号为CF8808C30M，检测芯片U3的3脚与供能组件3的正极电连接，检测芯片U3的2脚接地，1脚与主控MCU21电连接。稳压二极管D1的正极与供能组件3 的正极电连接，负极接地，电容C1与稳压二极管D1并联，电容C2与电容C1并联。

通讯电路23包括无线模块231和天线232，无线模块231采用Lora或NB-IoT，无线模块231与主控MCU21电连接，天线232与无线模块231电连接。数据处理传输组件2还包括MCU系统电源电路24，MCU系统电源电路24包括稳压芯片U4、电容C20和电容C21，稳压芯片U4的型号为CE6232B33M，稳压芯片U4的1脚与供能组件3的正极电连接，电容 C20的两端分别与稳压芯片U4的1脚和2脚电连接，稳压芯片U4的3脚与稳压芯片U4的 1脚电连接，电容C21与稳压芯片U4的5脚电连接，电容C21远离5脚的一端接地，稳压芯片U4的5脚与主控MCU21电连接。

参照图10和图11，为本实用新型公开的一种物联网智能水表，包括水表8，水表8上固定连接有安装壳9，集成型计数传感器安装在安装壳9上，水表8的齿轮上固定连接有第二磁性件(图中未示出)，第二磁性件为磁铁，第二磁性件与齿轮同轴设置，第二磁性件与第一磁性件43相对应，安装壳9上固定连接有罩壳91，罩壳91罩设集成型计数传感器。

安装壳9包括一体化设置的安装部97和定位部98，安装部97固定连接在水表8上，呈环形的定位部98固定连接在安装部97的上表面且位于水表8上方。参照图10和图12，罩壳91包括基础部911和转动部912，基础部911卡接在安装部97远离水表8的一端。转动部912通过转动件96与基础部911转动连接，转动件96包括开设在基础部911上的转动槽961、固定连接在转动部912外壁上的转动块962，转动块962位于转动槽961内，转动块 962和转动槽961的截面均呈T形。参照图10和图13，转动部912通过连接组件925固定连接在定位部98上，连接组件925包括引导槽921、定位槽922和定位凸块923，引导槽921 开设在定位部98上且竖直设置，定位槽922开设在定位部98上且水平设置，定位槽922与引导槽921连通，定位槽922和引导槽921两者结合后整体呈L形，定位凸块923固定连接在转动部912的内壁上，定位凸块923的边沿处均开设有过渡圆角95，定位凸块923位于定位槽922内。参照图13和图14，定位槽922的上侧内壁上固定连接有采用橡胶制成的限位块93，定位槽922的上侧内壁上固定连接有采用橡胶制成的抵紧块94，定位凸块923的两侧分别与定位槽922的端部内壁和限位块93的侧壁抵触，抵紧块94的下表面与定位凸块923 的上表面抵触。

本实施例的实施原理为：当水表8工作时，第二磁性件与水表8内的齿轮同步转动，第二磁性件转动后带动第一磁性件43转动，第一磁性件43转动后带动转动杆41转动，转动杆41转动带动码盘12转动，码盘12转动后，接收灯1322接收到发射灯1312输出的光信号，使得接收灯1322与发射灯1312之间产生不同的组合形式，从而生成计数数据。计数数据传输至主控MCU21，主控MCU21对计数数据进行处理，根据不同的组合形式确定此时的实际流量状况，主控MCU21将处理后的计数数据传输至无线模块231，无线模块231通过天线 232进行计数数据的传输，工作人员通过接受计数数据来了解水表8的数值，不必进行实地查看。

当需要对集成型计数传感器进行检修时，工作人员转动转动部912，使定位凸块923 从定位槽922移动至引导槽921，此时工作人员可将罩壳91从安装壳9上取下。检修完毕后，工作人员将定位凸块923与引导槽921对准，然后将定位凸块923推入到引导槽921内，同时将基础部911卡接在安装部97上，然后转动转动部912，使定位凸块923进入到定位槽922内，且使限位块93和抵紧块94抵紧定位凸块923，完成罩壳91的安装。

集成型计数传感器在工作时，第一磁性件43随着水表8上的第二磁性件转动，从而带动安装罩42转动，安装罩42转动后带动转动杆41转动，从而实现码盘12与水表8的同步。由于转动杆41的底部呈锥形，所以与保护壳体11之间的摩擦力较小，同时转动杆41与屏蔽罩44之间具有间隙，安装罩42与屏蔽罩44之间也具有间隙，从而使转动杆41转动时受到的阻力较小，同时由于第一磁性件43与第二磁性件之间相互吸引，从而使第二磁性件的转动与第一磁性件43的转动处于同步状态，两者之间不易产生转动误差，从而使得稳定性和可靠性上升，使得最终的计数结果符合实际。通过密封盖7对集成型计数传感器的内部结构进行密封，从而减少外部对内部电路的影响，同时由于封装间隙71的容积较小，也减少封装胶的用量，节约了成本。而且集成型计数传感器具有屏蔽罩44，屏蔽外界磁场，从而不易出现通过磁铁干扰计数的情况，从而使得集成型计数传感器的灵敏度、准确度和抗干扰性能较好。由于集成型计数传感器的码盘12体积较小，且电路均集成在上安装电路板1321、下安装电路板1311和无线模块231上，使电路和机械结构小型化，在对水表进行改造后不会对周围原先存在的设施造成干扰，从而能够较快的完成大面积的水表改造。同时集成型计数传感器是通过第一磁性件43的转动实现工作的，且无线模块231采用Lora或NB-IoT，使得结构通用，在其他领域，在合适的转动件上加装磁性件，即可使集成型计数传感器也可应用在该领域进行计数操作，使得单码盘12计数传感器的使用不再局限于水表领域。

由于采用了光电直读技术直接读取字轮数据，因此跟传统脉冲表相比，将计量误差降低到几乎为零。

装有集成型计数传感器的表与各种电子远传表性能比较：

复合连续码与传统编码技术的性能对比：

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

设计图

一种集成型计数传感器及物联网智能水表论文和设计

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