劉川東（成都理工大學(xué),成都　610059）

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干簧管在智能水表中的應(yīng)用

劉川東
（成都理工大學(xué),成都610059）

摘 要：水資源的缺乏會(huì)嚴(yán)重影響我們的生活，節(jié)約用水已經(jīng)越來(lái)越重要，水表作為水的計(jì)量裝置，在節(jié)約用水中起著重要的作用。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，智能水表越來(lái)越普及，設(shè)計(jì)準(zhǔn)確、可靠的水表成為人們?nèi)找嬗懻摿说脑掝}。本文主要介紹了干簧管在智能水表中的應(yīng)用，并對(duì)干簧管的工作原理和采用原理進(jìn)行了介紹。實(shí)踐證明，干簧管應(yīng)用在智能水表中，可以提高水表計(jì)量精確度和抗干擾性，并且節(jié)約成本。

關(guān)鍵詞：干簧管；智能水表；干擾；應(yīng)用

0　引言

傳統(tǒng)的水表需要人工抄表，智能水表無(wú)需人工抄表，它利用自動(dòng)控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)作為支撐，把機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并傳輸?shù)竭h(yuǎn)程計(jì)算機(jī)中，從而測(cè)量和記錄水表的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)了水表信息的遠(yuǎn)程管理，方便各級(jí)水務(wù)部門(mén)[1]。干簧管具有體積小、成本低、重量輕、轉(zhuǎn)換使用方便等優(yōu)點(diǎn)，作為水表中使用最廣的一種傳感器干，可以提高水表的可靠性。

1　智能水表的應(yīng)用

智能水表分為遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)和卡式智能水表系統(tǒng)。

遠(yuǎn)程集中抄表系統(tǒng)包括基表、數(shù)據(jù)存貯與通訊系統(tǒng)、后臺(tái)軟件操作系統(tǒng)三個(gè) 部分?；砭褪菍?duì)水表進(jìn)行計(jì)量并把信號(hào)輸入到傳感器，把機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的表具。智能水表的后臺(tái)軟件操作系統(tǒng)就是建立管理者和用戶之間的聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)管理者和用戶的實(shí)時(shí)溝通，由于不同管理部門(mén)的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)接口不同，所以軟件后臺(tái)操作系統(tǒng)多種多樣，互相不兼容[2]。

卡式智能水表包括水表、各種卡、后臺(tái)處理系統(tǒng)，其中各種卡建立了管理者和用戶間的溝通以及用戶與智能水表間的溝通，用戶可以使用用戶卡對(duì)水表進(jìn)行充值，管理部門(mén)使用檢查卡、設(shè)置卡等卡，可以看到用戶的卡號(hào)、用水量、充值記錄等數(shù)據(jù)，同時(shí)可以設(shè)置水單價(jià)、還可以設(shè)置報(bào)警門(mén)限。

2　干簧管介紹

2.1干簧管應(yīng)用領(lǐng)域

干簧管是一種磁敏開(kāi)關(guān)，是干簧繼電器和接觸開(kāi)關(guān)的主要部件，可以作為傳感器使用，用于計(jì)數(shù)、限位等[3]。由于干簧管靜態(tài)功耗幾乎為零，使用壽命長(zhǎng)，在電池供電的低功耗智能水表中占有明顯的優(yōu)勢(shì)，智能水表的磁敏元件主要用干簧管。在傳統(tǒng)的機(jī)械水表中加裝干簧管和磁鐵，當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，干簧管閉合；當(dāng)磁鐵離開(kāi)時(shí)，干簧管打開(kāi)，從而輸出計(jì)量脈沖信號(hào)。計(jì)量的準(zhǔn)確性和脈沖數(shù)量的準(zhǔn)確性有關(guān)，當(dāng)遇到磁鐵退磁、機(jī)械振動(dòng)、外界信號(hào)干擾等情況時(shí)，都會(huì)使干簧管打開(kāi)和關(guān)閉受影響，從而影響水表的計(jì)量誤差。因此，要提高水表的使用壽命和計(jì)量準(zhǔn)確度，就要提高對(duì)干簧管的檢測(cè)。

在實(shí)際生活中，我們經(jīng)常會(huì)遇見(jiàn)這樣的問(wèn)題：打開(kāi)水龍頭后水管會(huì)不停的震動(dòng)，這是因?yàn)樗苤羞M(jìn)入空氣，此時(shí)磁鋼和干簧管處于臨界位置，信號(hào)就會(huì)不停的發(fā)給單片機(jī)，從而影響單片機(jī)計(jì)數(shù)。解決辦法就是采用雙干簧管采樣，當(dāng)兩個(gè)干簧管同時(shí)閉合時(shí)才開(kāi)始計(jì)量；還經(jīng)常見(jiàn)到人為在水表周?chē)胖么盆F想干擾水表計(jì)量，從而用水扣費(fèi)不準(zhǔn)確，解決辦法也是采用雙干簧管采樣，當(dāng)兩個(gè)干簧管同時(shí)閉合時(shí)，便認(rèn)為有外部干擾，水表停止計(jì)數(shù)。

2.2干簧管的工作原理

當(dāng)磁鐵靠近干簧管時(shí)，干簧管的兩個(gè)簧片被磁化，分別產(chǎn)生N極 S極，當(dāng)磁鐵的吸引力大于簧片彈性所產(chǎn)生的阻力時(shí)，簧片互相吸引，接觸導(dǎo)通，此時(shí)電路閉合；當(dāng)磁鐵離開(kāi)時(shí)，磁場(chǎng)作用力減小，當(dāng)減小到一定值時(shí)，磁鐵的吸引力小于簧片彈性所產(chǎn)生的阻力，簧片就會(huì)因彈力作用而被分開(kāi)，此時(shí)電路斷開(kāi)，這樣便完成了一個(gè)開(kāi)關(guān)的過(guò)程[4]。

3　干簧管的采用原理

當(dāng)磁鐵靠近干時(shí)，干簧管閉合；當(dāng)磁鐵離開(kāi)時(shí)，干簧管打開(kāi)。在水表中加干簧管和磁鐵，當(dāng)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，磁鐵經(jīng)過(guò)干簧管一次，便產(chǎn)生一個(gè)脈沖，利用干簧管在磁鐵的循環(huán)作用下循環(huán)開(kāi)閉輸出計(jì)量脈沖信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)水流量的計(jì)費(fèi)。每當(dāng)計(jì)量到0.01 m3時(shí)，由位于此處的干簧管向單片機(jī)發(fā)出一個(gè)脈沖信號(hào)，根據(jù)輸入的有效脈沖數(shù)量計(jì)算用水量。

水表抖動(dòng)時(shí)干簧管會(huì)不停向單片機(jī)發(fā)送脈沖，為了防止這種情況發(fā)生，采用雙干簧管采樣。兩個(gè)干簧管發(fā)出兩個(gè)脈沖信號(hào)，組成的防抖動(dòng)電路輸入單片機(jī)，兩個(gè)脈沖信號(hào)具有互鎖功能，當(dāng)兩個(gè)輸入端依次有脈沖輸入時(shí)，水表判斷為一次有效采樣，完成一次計(jì)數(shù)，和對(duì)水流量的計(jì)量。當(dāng)只閉合一個(gè)干簧管時(shí)，水表不計(jì)量，從而可以精確計(jì)量，解決了水表抖動(dòng)而誤發(fā)信號(hào)的問(wèn)題。為了防止人為干擾水表計(jì)數(shù)現(xiàn)象的發(fā)生，在外圍增加一個(gè)干簧管，當(dāng)人為用磁鐵干擾時(shí)，外部干簧管閉合，此時(shí)單片機(jī)對(duì)應(yīng)管腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，單片機(jī)判斷處理，知道有人為干擾現(xiàn)象，停止計(jì)數(shù)并同時(shí)報(bào)警，干擾不起作用。

4　結(jié)論

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)的快速發(fā)展，水表由傳統(tǒng)的機(jī)械式水表向智能水表發(fā)展，智能水表具有經(jīng)濟(jì)、實(shí)時(shí)、數(shù)據(jù)共享等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用在我們生活中和各行各業(yè)中，可以實(shí)現(xiàn)水資源的節(jié)約使用并提高計(jì)量的準(zhǔn)確性。干簧管由于具有體積小、成本低、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在智能水表中合理廣泛應(yīng)用，可以節(jié)約成本，提高計(jì)量精確度，提高抗干擾性，對(duì)于大力發(fā)展智能水表具有非常重要的作用和意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]宋偉平,沈燕妮,宿忠娥.基于單片機(jī)MSP430的智能水表設(shè)計(jì)[J].工業(yè)儀表與自動(dòng)化裝置,2012(04):51-52+83.

[2]呂勇,陳淳良,吳凌華.提高干簧管工作可靠性的攻關(guān)[J].機(jī)電元件,2003(04):26-27+40.

[3]蔡斌.智能水表中的干簧管運(yùn)用分析[J].機(jī)電信息,2011(15):41+43.

[4]胡宸源,白巍.基于干簧管遠(yuǎn)傳水表終端可靠性研究[J].工業(yè)控制計(jì)算機(jī),2012(12):88-89.

作者簡(jiǎn)介：劉川東（1992-），男，四川宜賓人，在讀本科，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.03.096