水表領域經過多年的轉型與發展,NB-IoT物聯網水表、光電直讀水表、超聲波水表等智能水表慢慢普及化。做為用水交易計量結算的關鍵器具,它的應用范圍廣,關鍵運用于住宅小區、出租公寓、院校師生、工廠宿舍等場所。因其在用水環節的關鍵程度,它的精確性和穩定性至關重要。
智能水表在設計時就結合其工作原理和結構特征,確保水表各方面性能,關鍵考慮到了下列幾個原因。
一、機電轉換裝置
影響智能水表計量性能的關鍵原因之一,同時滿足控制器的低功耗設計要求。選用硬件上磁—雙十簧管采樣方法,在控制器軟件中使用組合判別和延遲判別技術對采樣信號進行識別,擺脫抖動干擾和磁干擾,可進一步提高智能水表的計量穩定性。
二、電控閥
影響智能水表計量性能和穩定性的另一個關鍵原因。電控閥對水表計量性能的影響關鍵在于閥門構造。流經水表計量機構的水,在流路變化時,會因為沖擊而在水表內部造成二次流。當二次流的強度足夠,且與水表流量計測流元件的旋轉方向一致時,二次流加速了測流元件的速度,高測量誤差升高;相反,水表高測量誤差降低。
電控閥做為執行機構,是儀器單次操作中耗電量最大的一部分。所以,在設計時為了能做到節電的目的,要求電控閥的負載能力是矛盾的。通常負載能力過小會影響閥門動作的穩定性。電動調節閥的驅動機構有電磁式和電機式兩種。電磁驅動機構通常不選用減速機構,所以執行效率高,驅動電流較小。但因為閥門關閉速度過快,會使管道造成水錘效應,瞬間造成沖擊負壓,對儀表和管道造成破壞作用。
閥門的密封件受到快速沖擊,非常容易損壞,影響其使用壽命。電機驅動機構通常在電機與閥門動作部件之間裝有減速驅動機構。驅動電流通常較大,但因為閥門切換時間延長,有效解決了電磁驅動的缺點。
三、供電電池的性能
影響智能水表性能的另一個原因是電源電池的性能。電池自身的技術性能雖然關鍵,但更關鍵的是要有個電池性能與儀器整體性能相匹配的設計理念。在智能水表的設計過程中,關鍵考慮到電池的負載特性和放電特性。
電池的負載特性包括高電壓負載特性和低電壓負載特性。這主要是考慮到控制電動閥打開和關閉閥門時,會造成較大電流,電池電壓降低。在高壓下,降低后的電壓仍在控制器微功耗MCU允許的工作電壓范圍內。
電池的放電特性就是指電池壽命與輸出電壓的關系。在設計使用壽命內,電池電壓從高電壓降低到低電壓,這也是智能水表控制器容許的最低工作電壓。該電壓值一般可做為電源欠壓保護設計值的參考值,但仍應達到微功耗單片機的最低工作電壓。
上述3個因素對智能水表的影響并不是完全獨立的,尤其是在可靠性這方面,都和控制器的設計相關。根據分析各部位與控制器的接口關系及主要參數控制要求,來指導控制器的技術參數設計。根據調整流道構造,不更改流道方向的閥門構造,過渡部位盡可能選用圓弧狀防止銳角,提升內壁的光滑度,進而在一定程度上確保了智能水表的計量精度。