无源直读水表技术

目录一、无源水表介绍二、厚膜电路介绍三、厚膜电路在水表中的应用四、PEN材料介绍五、PEN材料在水表中的应用六、产品生产装配过程七、抄表系统介绍无源直读湿式水表无源直读干式水表无源直读干式水表（1）整个系统平时工作无需任何电源，只在抄表瞬间提供电源，数据永不丢失。（2）在湿式水表中采用独特的专利密封技术，将厚膜电路和字轮密封在透明的字轮盒内，可在不同的水质中使用，既保证水表的读数永久清晰，同时也保证电子传感器部分工作长期稳定可靠。（3）新装、更换直读水表时不需初始化设置。（4）在信号线发生开路、短路故障时，不影响数据的准确性，当线路恢复正常后，所采集的数据与水表当前的计数示值仍保持一致。（5）数据采集无累积误差，且在字轮进位采集时不会产生误乱码现象。如下图所示（6）不受外部电压、光源、高低频、磁场、水压等环境因素的影响.（7）传感器件由钯/银/钌等稀贵金属制作,能保证传感器的长期稳定性和可靠性。（8）厚膜电路式传感器,可以防止水锤/水压振动而引起的信号变化.（1）无源直读湿式水表技术原理：在密封字轮盒的字轮上设置电刷簧片，通过字轮上面的电刷簧片与厚膜电路的电极进行接触运动，将字轮对应的数字经过机电转换输出相应的电信号，从而真正实现了“读表”。（2）厚膜电路取值精密在每一位数字的取值上设定了若干个点，数据采集值与任意水表读数示值的随机误差为±0.5m3（3）厚膜电路与电刷簧片均采用特殊金属材料厚膜电路采用了钯银合金等稀贵金属材料，耐腐、耐磨、导通电性能良好，电刷簧片采用了稀土银合金制造而成，弹性好、寿命长、导电性能良好、耐腐蚀性极强。（4）采用自紧式唇形密封圈新技术，当水压增大时，密封圈的双唇紧紧的含住十牙轮，压力越大含的越紧，保证了传感器的密封性。无源直读湿式水表有基表、传感器、智能芯片三部分组成：（1）基表选用E型液封水表、四位指针、四位字轮水表,最大读数值9999.999m3。（2）传感器采用先进的多级厚膜电路做为无源传感器件，根据水表不同的示值读数,实时输出相对应的电信号。（3）智能芯片可根据不同的要求将水表制作成分线、RS485总线、C-MBUS总线形式。123456711910131214151681铜罩2垫圈3传感器4密封圈5机芯6夹环7表壳8金属软管9螺丝10平垫11密封圈12圆盖13O型密封圈14外罩15模块16模块盒传感器内部的玻璃与传感器透明盒紧贴在一起，防止由于水压因素导致透明盒变形；信号线从透明盒的出线槽引出，信号线与密封圈交叉处采用专用密封胶密封，防止外面的水分沿信号线进入传感器内部该处采用专利密封技术，密封圈的密封原理如下图所示材料：采用PEN材料一次成型，具有优良的物理机械性能、力学性能，良好的尺寸稳定性、化学稳定性，耐水解、耐酸碱外形：透明盒腔体周围根据流体力学原理制作成流线型，并通过三维制图软件的流体力学进行分析，避免了内部器件因水锤、扰动等因素产生的振动，从而保证了内部器件的安全、稳定、有效的工作电刷簧片采用了稀土钯银合金材料制造而成，弹性好、寿命长、导电性能良好、耐腐蚀性极强。1表罩122传感器33金属软管44夹环55铜压环66塑料压圈77密封圈88机芯99表壳（1）按被测水温的不同，分冷水表（0-300C）、热水表（0-900C）两种（2）按采集、通讯方式的不同，分为分线（F型）、RS485总线（R型）、C-MBUS（C型）三种。分线RS485总线C-MBUS总线公共线个位十位百位+12VGNDAB无极性比较项目M-BUSC-MBUS优势比较通讯距离（m）1000不小于2000内部优化的输出控制能力，使芯片具有更远的通讯距离。通讯电平下行12V电压上行电流环下行24V电压上行电流环提高下行电压有利于改善信号特性，提高负载驱动能力。总线最高电压24V35V允许接入更高的线路电压有利于更长线路的传输长距通讯速率48004800实际上C-MBUS也可提供9600的通讯速度。接线方法二线（可供电）二线（可供电）与M-BUS一样具备无极性二线通讯功能是否具有极性无极性无极性与M-BUS一样具备无极性供电讯功能布线方式任意分支任意分支与M-BUS一样具备任意分支功能，非常有利于现场的施工布线，优势非常明显。线缆要求普通RV1.5双绞线普通RV1.5双绞线与M-BUS一样具备无极性双绞线布线，与485相比节约大量的线材费用，同样在布线中接线方便，无错接可能。结点供电能力能，但功率小0.65mA能，功率大单个4mAMBUS与C-MBUS同样具备结点供电能力，但C-BUS可以提供更大的驱动能力，这对终端设备的设计提供的更广泛的选择空间，较大的供电能力可为系统提供更多功能。芯片静态电流损耗0.8mA0.15mA这是一项非常重要的指标，在总线大量挂接终端器时，芯片静态电流越低就可在总线上挂接更多的终端设备，并可保证总线末端压降更小。负载能力256400C-MBUS具备可驱动更多结点的能力。总线隔离装置有，复杂有，简单在大量终端结点的应用中，隔离装置的应用对系统的稳定运行及可维护性非常重要。主站集中控制器复杂采用专用的CMT100芯片，结构极其简单由于C-MBUS设计了专用的主站控制芯片，使原本需要大量模数电路搭建的主站电路设计显得非常简单，并一致性好。电磁兼容性好好C-MBUS在设计中充分考虑了芯片的EMI、EMC指标，对下接的CPU等电路有较好的电磁保护作用。结点中断上传功能有有这对于结点自动报警、信息上传非常有用。1.什么是厚膜电路？指在陶瓷基板上印刷导线、电阻、保护膜，经高温烧结等工艺制成。一般其电阻直接印刷在基片上，可激光调阻，精度可达0.01%，温度特性好。其他元器件如芯片电容等可贴装上去（SMT）。2.厚膜电路用什么材料制成？厚膜电路主要材料包括基片和厚膜电子浆料。基片是厚膜电路的载体，主要有陶瓷基片、聚合物基片、玻璃基片和复合基片等。厚膜电子浆料是厚膜电路的核心和关键，根据用途分为电阻浆料、导体浆料和介质浆料三类。3.为何要用厚膜电路？厚膜电路较之普通PCB，在可靠性和稳定性方面优势明显；而且，比普通PCB能更适应环境。4.厚膜电路的应用领域有哪些？基于厚膜电路可靠性和稳定性较好的优点，其一般主要应用于航空、航天、汽车电子、医疗、通讯等领域，如医学领域的心脏起搏器、假手的机电控制，汽车领域的油表指示电路等。潍坊市潍微科技有限公司经过多年的研究、试验，终于将“厚膜电路”技术成功应用于民用远传水表、远传燃气表中，并已申请国家专利。传感器技术原理：通过字轮上面的电刷簧片与厚膜陶瓷片的电阻带进行接触运动，根据字轮数字输出相应的电信号，经过芯片电路进行转换，从而真正实现了“读表”。厚膜陶瓷片介绍：导体浆料：银、钯、铂等贵金属合金浆料电阻浆料：一般为钌基电子浆料介质浆料：玻璃浆料等银钯浆料是以银钯合金为导电相的厚膜浆料，其中钯能抑制导电膜在高温高湿电场中银离子的迁移。厚膜电路导带采用钯银合金，经过850℃高温烧结，其附着力强，如我们日常用的陶瓷制品，仅是普通的工艺，上面的彩釉图案千百年都不会磨损和剥离。与之相接触的电刷簧片除了精确的设计，特殊的工艺，同时采用稀土钯银合金制成的航天专用材料，确保其良好的弹变和很小的旋转力矩，各种性能长期稳定.如汽车油表的电刷簧片来回运动速度10mm/s,100万次后能满足电阻特性要求良好的温度系数，在-25℃-125℃区间内，电信号稳定，没有温度漂移现象，同样适用于热水表传感器厚膜电路电阻带上面的黄色圆点为电刷簧片触点，1、2触点的大小要比电极的间距大，所以电刷簧片的触点总能在电极上面，保证传感器安全、可靠、稳定的运行，避免了盲点的产生。2134聚萘二甲酸乙二醇酯（PEN）是聚酯家族中重要成员之一，是由2,6-萘二甲酸二甲酯(NDC)或2,6-萘二甲酸（NDA）与乙二醇（EG）缩聚而成，是一种新兴的优良聚合物。其化学结构与PET相似，不同之处在于分子链中PEN由刚性更大的萘环代替了PET中的苯环。萘环结构使PEN比PET具有更高的物理机械性能、气体阻隔性能、化学稳定性及耐热、耐紫外线、耐辐射等性能。PEN材料性能：（1）气体阻隔性由于萘的结构更容易呈平面状，使得PEN最突出的性能之一就是气体阻隔性能好,不受潮湿环境的影响。（2）化学稳定性能PEN具有良好的化学稳定性，PEN对有机溶液和化学药品稳定，耐酸碱的能力好于PET。（3）耐热性能由于萘环提高了大分子的芳香度，使PEN比PET更具有优良的热性能。PEN在130度的潮湿空气中放置500小时后，伸长率仅下降10%。在180度干燥空气中放置10小时后，伸长率仍能保持50%。PEN的熔点为265度，其玻璃化温度在120度以上。（4）耐紫外线辐射性能由于萘的双环结构具有很强的紫外光吸收能力，使得PEN可阻隔小于380nm的紫外线，其阻隔效应明显优越于PC。（5）其他性能PEN还具有优良的力学性能，即使在高温高压情况下，其弹性模量、强度、蠕变和寿命仍能保持相当的稳定性。材料优点缺点AS塑料有很强的承受载荷的能力、抗化学反应能力、抗热变形特性和几何稳定性耐环境应力开裂性较差，对缺口很敏感，性脆PC塑料具有优良的物理机械性能，尤其是耐冲击性优异，拉伸强度、弯曲强度、压缩强度高；蠕变性小，尺寸稳定抗疲劳强度差，耐环境应力开裂性差，容易产生应力开裂；长期在水中易引起水解和开裂PEN塑料具有更高的物理机械性能、优良的力学性能、气体阻隔性能、化学稳定性及耐水解、耐热、耐紫外线、耐辐射等性能唯一的缺点就是成本太高潍坊市潍微科技有限公司在传感器透明盒的材料选取方面对AS、PC、PEN等材料进行了长期的研究、试验，最终选取了PEN材料。优良的物理机械性能优良的力学性能优良的尺寸稳定性良好的化学稳定性，耐酸碱、耐水解由于PEN材料的优良性能，使得传感器件在透明盒内安全、稳定、高效的进行工作显微镜检测陶瓷片塑料应力消除透明字轮盒打压工作人员正在装配传感器超声波无源水表可通过手抄器自动抄表、电脑联网自动抄表、GPRS\GSM无线自动抄表等多种方式抄表，用户可根据现场的状况及需要进行选择。分线式分线式抄表系统由无源直读分线水表、采集器、手抄器、转换器、GPRS\GSM无线抄表器几部分组成：手抄器自动抄表电脑联网自动抄表GPRS\GSM无线自动抄表方式一：手抄器自动抄表无源直读分线水表连接到采集器上，每个采集器可接16只水表，手抄器通过采集器直接对各个水表采集,然后将手抄器的数据传入管理计算机上进行数据管理，完成自动抄收管理的目的。方式二：微机联网自动抄表无源直读分线水表连接到采集器上，每个采集器可接16只水表。采集器之间利用总线并联后通过485转232转换器接入管理计算机上进行数据管理，实现网络自动抄收管理的目的。这种方式尤其适合于小区物业。方式三：GPRS/GSM无线自动抄表无源直读分线水表连接到采集器上，每个采集器可接16只水表。采集器之间利用总线并联起来后接到GPRS/GSM无线中继器上，然后在管理中心（物业或自来水公司）的抄表计算机旁放置一个GPRS接收器与计算机相连，实现网络自动抄收管理的目的。该方式实现了远程无线抄收，可以在任意地方实施抄表，简单、灵活、方便。RS485/CMBUS总线式总线式抄表系统由无源直读总线水表、集中器、中继器、手抄器、转换器、GPRS无线抄表器几部分组成：方式一：手抄器自动抄表无源直读总线水表直接并在总线上，在每个单元或每栋楼的一楼设有一个抄表采集端口，抄表时用手抄器插到采集端口上采集数据，再将手抄器的数据导入管理计算机上进行数据管理，实现自动抄收管理的目的。方式二：微机联网自动抄表无源直读总线水表直接并在总线上，再将总线接到集中器上，集中器通过总线连接到485转232转换器上，最后接入管理计算机，实现网络自动抄收管理的目的。这种方式尤其适合于小区物业。方式三：GPRS/GSM无线自动抄表无源直读总线水表直接并在总线上，再将若干条总线接到无线GPRS\GSM无线抄表器上，然后在管理中心（物业或自来水公司）的抄表计算机旁放置一个GPRS接收器与计算机相连，实现网络自动抄收管理的目的。该方式实现了远