干簧管在智能水表中的應(yīng)用

劉川東（成都理工大學,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,成都610059）

摘 要：水資源的缺乏會嚴重影響我們的生活，節(jié)約用水已經(jīng)越來越重要，水表作為水的計量裝置，在節(jié)約用水中起著重要的作用。隨著現(xiàn)代電子技術(shù)、計算機技術(shù)的發(fā)展，智能水表越來越普及，設(shè)計準確、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，并對干簧管的工作原理和采用原理進行了介紹。實踐證明，干簧管應(yīng)用在智能水表中，可以提高水表計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，智能水表無需人工抄表，它利用自動控制技術(shù)和信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和傳感器技術(shù)作為支撐，把機械信號轉(zhuǎn)化為電信號，并傳輸?shù)竭h程計算機中，從而測量和記錄水表的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了水表信息的遠程管理，方便各級水務(wù)部門[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，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

智能水表分為遠程集中抄表系統(tǒng)和卡式智能水表系統(tǒng)。

遠程集中抄表系統(tǒng)包括基表、數(shù)據(jù)存貯與通訊系統(tǒng)、后臺軟件操作系統(tǒng)三個 部分?；砭褪菍λ磉M行計量并把信號輸入到傳感器，把機械信號轉(zhuǎn)換為電信號的表具。智能水表的后臺軟件操作系統(tǒng)就是建立管理者和用戶之間的聯(lián)系，實現(xiàn)管理者和用戶的實時溝通，由于不同管理部門的收費標準和數(shù)據(jù)接口不同，所以軟件后臺操作系統(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水表進行充值，管理部門使用檢查卡、設(shè)置卡等卡，可以看到用戶的卡號、用水量、充值記錄等數(shù)據(jù)，同時可以設(shè)置水單價、還可以設(shè)置報警門限。

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

在實際生活中，我們經(jīng)常會遇見這樣的問題：打開水龍頭后水管會不停的震動，這是因為水管中進入空氣，此時磁鋼和干簧管處于臨界位置，信號就會不停的發(fā)給單片機，從而影響單片機計數(shù)。解決辦法就是采用雙干簧管采樣，當兩個干簧管同時閉合時才開始計量；還經(jīng)常見到人為在水表周圍放置磁鐵想干擾水表計量，從而用水扣費不準確，解決辦法也是采用雙干簧管采樣，當兩個干簧管同時閉合時，便認為有外部干擾，水表停止計數(shù)。

2.2干簧管的工作原理

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

3　干簧管的采用原理

當磁鐵靠近干時，干簧管閉合；當磁鐵離開時，干簧管打開。在水表中加干簧管和磁鐵，當轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動一圈，磁鐵經(jīng)過干簧管一次，便產(chǎn)生一個脈沖，利用干簧管在磁鐵的循環(huán)作用下循環(huán)開閉輸出計量脈沖信號，進而實現(xiàn)水流量的計費。每當計量到0.01 m3時，由位于此處的干簧管向單片機發(fā)出一個脈沖信號，根據(jù)輸入的有效脈沖數(shù)量計算用水量。

水表抖動時干簧管會不停向單片機發(fā)送脈沖，為了防止這種情況發(fā)生，采用雙干簧管采樣。兩個干簧管發(fā)出兩個脈沖信號，組成的防抖動電路輸入單片機，兩個脈沖信號具有互鎖功能，當兩個輸入端依次有脈沖輸入時，水表判斷為一次有效采樣，完成一次計數(shù)，和對水流量的計量。當只閉合一個干簧管時，水表不計量，從而可以精確計量，解決了水表抖動而誤發(fā)信號的問題。為了防止人為干擾水表計數(shù)現(xiàn)象的發(fā)生，在外圍增加一個干簧管，當人為用磁鐵干擾時，外部干簧管閉合，此時單片機對應(yīng)管腳由高電平變?yōu)榈碗娖?，單片機判斷處理，知道有人為干擾現(xiàn)象，停止計數(shù)并同時報警，干擾不起作用。

4　結(jié)論

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

參考文獻：

[1]宋偉平,沈燕妮,宿忠娥.基于單片機MSP430的智能水表設(shè)計[J].工業(yè)儀表與自動化裝置,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].機電元件,2003(04):26-27+40.

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

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

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

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