干簧管在智能水表中的应用

刘川东（成都理工大学,成都　610059）



干簧管在智能水表中的应用

刘川东
（成都理工大学,成都610059）

摘 要：水资源的缺乏会严重影响我们的生活，节约用水已经越来越重要，水表作为水的计量装置，在节约用水中起着重要的作用。随着现代电子技术、计算机技术的发展，智能水表越来越普及，设计准确、可靠的水表成为人们日益讨论了的话题。本文主要介绍了干簧管在智能水表中的应用，并对干簧管的工作原理和采用原理进行了介绍。实践证明，干簧管应用在智能水表中，可以提高水表计量精确度和抗干扰性，并且节约成本。

关键词：干簧管；智能水表；干扰；应用

0　引言

传统的水表需要人工抄表，智能水表无需人工抄表，它利用自动控制技术和信息网络技术和传感器技术作为支撑，把机械信号转化为电信号，并传输到远程计算机中，从而测量和记录水表的数据，实现了水表信息的远程管理，方便各级水务部门[1]。干簧管具有体积小、成本低、重量轻、转换使用方便等优点，作为水表中使用最广的一种传感器干，可以提高水表的可靠性。

1　智能水表的应用

智能水表分为远程集中抄表系统和卡式智能水表系统。

远程集中抄表系统包括基表、数据存贮与通讯系统、后台软件操作系统三个 部分。基表就是对水表进行计量并把信号输入到传感器，把机械信号转换为电信号的表具。智能水表的后台软件操作系统就是建立管理者和用户之间的联系，实现管理者和用户的实时沟通，由于不同管理部门的收费标准和数据接口不同，所以软件后台操作系统多种多样，互相不兼容[2]。

卡式智能水表包括水表、各种卡、后台处理系统，其中各种卡建立了管理者和用户间的沟通以及用户与智能水表间的沟通，用户可以使用用户卡对水表进行充值，管理部门使用检查卡、设置卡等卡，可以看到用户的卡号、用水量、充值记录等数据，同时可以设置水单价、还可以设置报警门限。

2　干簧管介绍

2.1干簧管应用领域

干簧管是一种磁敏开关，是干簧继电器和接触开关的主要部件，可以作为传感器使用，用于计数、限位等[3]。由于干簧管静态功耗几乎为零，使用寿命长，在电池供电的低功耗智能水表中占有明显的优势，智能水表的磁敏元件主要用干簧管。在传统的机械水表中加装干簧管和磁铁，当磁铁靠近干簧管时，干簧管闭合；当磁铁离开时，干簧管打开，从而输出计量脉冲信号。计量的准确性和脉冲数量的准确性有关，当遇到磁铁退磁、机械振动、外界信号干扰等情况时，都会使干簧管打开和关闭受影响，从而影响水表的计量误差。因此，要提高水表的使用寿命和计量准确度，就要提高对干簧管的检测。

在实际生活中，我们经常会遇见这样的问题：打开水龙头后水管会不停的震动，这是因为水管中进入空气，此时磁钢和干簧管处于临界位置，信号就会不停的发给单片机，从而影响单片机计数。解决办法就是采用双干簧管采样，当两个干簧管同时闭合时才开始计量；还经常见到人为在水表周围放置磁铁想干扰水表计量，从而用水扣费不准确，解决办法也是采用双干簧管采样，当两个干簧管同时闭合时，便认为有外部干扰，水表停止计数。

2.2干簧管的工作原理

当磁铁靠近干簧管时，干簧管的两个簧片被磁化，分别产生N极 S极，当磁铁的吸引力大于簧片弹性所产生的阻力时，簧片互相吸引，接触导通，此时电路闭合；当磁铁离开时，磁场作用力减小，当减小到一定值时，磁铁的吸引力小于簧片弹性所产生的阻力，簧片就会因弹力作用而被分开，此时电路断开，这样便完成了一个开关的过程[4]。

3　干簧管的采用原理

当磁铁靠近干时，干簧管闭合；当磁铁离开时，干簧管打开。在水表中加干簧管和磁铁，当转盘转动一圈，磁铁经过干簧管一次，便产生一个脉冲，利用干簧管在磁铁的循环作用下循环开闭输出计量脉冲信号，进而实现水流量的计费。每当计量到0.01 m3时，由位于此处的干簧管向单片机发出一个脉冲信号，根据输入的有效脉冲数量计算用水量。

水表抖动时干簧管会不停向单片机发送脉冲，为了防止这种情况发生，采用双干簧管采样。两个干簧管发出两个脉冲信号，组成的防抖动电路输入单片机，两个脉冲信号具有互锁功能，当两个输入端依次有脉冲输入时，水表判断为一次有效采样，完成一次计数，和对水流量的计量。当只闭合一个干簧管时，水表不计量，从而可以精确计量，解决了水表抖动而误发信号的问题。为了防止人为干扰水表计数现象的发生，在外围增加一个干簧管，当人为用磁铁干扰时，外部干簧管闭合，此时单片机对应管脚由高电平变为低电平，单片机判断处理，知道有人为干扰现象，停止计数并同时报警，干扰不起作用。

4　结论

随着现代电子技术、计算机技术、传感器技术的快速发展，水表由传统的机械式水表向智能水表发展，智能水表具有经济、实时、数据共享等优点，应用在我们生活中和各行各业中，可以实现水资源的节约使用并提高计量的准确性。干簧管由于具有体积小、成本低、使用方便等优点，在智能水表中合理广泛应用，可以节约成本，提高计量精确度，提高抗干扰性，对于大力发展智能水表具有非常重要的作用和意义。

参考文献：

[1]宋伟平,沈燕妮,宿忠娥.基于单片机MSP430的智能水表设计[J].工业仪表与自动化装置,2012(04):51-52+83.

[2]吕勇,陈淳良,吴凌华.提高干簧管工作可靠性的攻关[J].机电元件,2003(04):26-27+40.

[3]蔡斌.智能水表中的干簧管运用分析[J].机电信息,2011(15):41+43.

[4]胡宸源,白巍.基于干簧管远传水表终端可靠性研究[J].工业控制计算机,2012(12):88-89.

作者简介：刘川东（1992-），男，四川宜宾人，在读本科，研究方向：电气工程及其自动化。

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