作者 蘭玉明
【摘要】 本文簡要介紹了IC卡智能表各主要組成部件的情況。以及各種部件的優(yōu)缺點(diǎn)。
【關(guān)鍵詞】 IC卡 水表 智能水表 閥門
一、IC卡水表基表的分類與選擇
依據(jù)水表的計(jì)數(shù)器是否浸在水中，可分為干式和濕式兩種；
依據(jù)流經(jīng)水表葉輪的水流形式，可分單流束表和多流束水表。
其各自的特點(diǎn)如下：
1、干式水表
優(yōu)點(diǎn)：由于計(jì)數(shù)器無水、隔離，可保持刻度盤清潔。
缺點(diǎn)：由于干式水表采用磁傳動，如果水中有磁屑、鐵屑及臟物，則浸在水中的下磁軛處易吸上鐵磁性雜質(zhì)，造成堵塞，或因退磁等原因，而造成水表計(jì)量不準(zhǔn)，甚至停表。
2、濕式水表
優(yōu)點(diǎn)：由于濕式水表采用直接傳動，故適用于較差的水質(zhì)，工作壽命長。
缺點(diǎn)：由于計(jì)數(shù)器浸在水中，如果水質(zhì)不好，影響讀數(shù)。
3、單流束水表
只有單流束干式水表，優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單。但由于流經(jīng)水表的水流以單流束的方式?jīng)_擊葉輪，致葉輪受力不均，存在使用壽命較低的問題。
4、多流束水表
又分為多流束干式水表和多流束濕式水表。與單流束表相比，由于流經(jīng)水表的水流從葉輪下部進(jìn)入，形成多流束，故其受力較均勻，因而水表運(yùn)行平穩(wěn)，且壽命長。結(jié)構(gòu)較單流束表復(fù)雜，成本高。
二、我們正在開發(fā)的新型水表
上述水表都是采用機(jī)械傳動，經(jīng)過多級齒輪減速，并且驅(qū)動機(jī)械計(jì)數(shù)器，這就不可避免的存在由于摩擦力和扭力矩等原因造成現(xiàn)有機(jī)械式水表靈敏度低、啟動流量值高、計(jì)量精度低的問題，很不適應(yīng)當(dāng)前我國在嚴(yán)重缺水情況下的節(jié)水要求。
在制造IC卡水表的過程中，表的選型也是比較困難的事情。濕式表計(jì)量精度較高，但影響傳感器的使用壽命，安裝不方便。干式表有利傳感器使用和安裝，但計(jì)量精度稍差。
我們正在開發(fā)的新型水表－機(jī)電結(jié)合非磁性傳感器水表很好的解決了這個(gè)問題。目前的傳感器方案都是采用磁鐵－干簧管計(jì)數(shù)來完成機(jī)－電轉(zhuǎn)換。這種方案都是依賴于原表，其原理結(jié)構(gòu)沒變，原水表的傳動部分機(jī)械結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，力矩?fù)p失大，因而影響始動流量和精度。我們研制的IC卡水表把微電子技術(shù)應(yīng)用于水表的結(jié)構(gòu)改造上，運(yùn)用機(jī)電結(jié)合的原理，省略了減速、傳動等復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，水表的機(jī)械轉(zhuǎn)動部件只有一個(gè)葉輪，降低了始動流量，用計(jì)算機(jī)對其誤差進(jìn)行在線校準(zhǔn)，提高了水表的計(jì)量精度可以達(dá)到C級表的要求。它是一種更新?lián)Q代的計(jì)量器具。
三、控制閥門的種類
國內(nèi)外的IC卡水表用控制閥門從驅(qū)動形式的不同，可分為自保持先導(dǎo)型 電磁閥和 電機(jī)閥 兩大類，各自的優(yōu)缺點(diǎn)如下：
1、自保持先導(dǎo)型電磁閥
優(yōu)點(diǎn)：1） 開、關(guān)閥瞬間通電、功耗極低。
2） 耐用性及壽命高。
3） 基本不受環(huán)境影響。
缺點(diǎn)：1） 如果水中含有雜質(zhì)，先導(dǎo)孔易發(fā)生堵塞，導(dǎo)致閥門不能正常開、閉。
2） 對水壓有一定要求（一般在0.02-0.07Mpa）
3） 有一定的壓力損失(0.1-0.2Mpa)
2、電機(jī)閥（電動球閥）
優(yōu)點(diǎn)：1） 壓損極低。
2） 體積小。
3） 對水壓無要求。
缺點(diǎn)：1） 由于開、關(guān)閥整個(gè)動作期間需要始終供電（約5-8S），故功耗大。
2） 工作間隙易堵塞，如果長時(shí)間無動作，易導(dǎo)致無法開啟或關(guān)閉閥門，故可靠性差。
3） 電機(jī)易受環(huán)境溫度影響，致使其電氣性能下降。
3、我公司生產(chǎn)的IC卡水表用閥門
針對目前普通電磁閥和電動閥存在的缺點(diǎn)，我們經(jīng)過研究做了如下改進(jìn)：
1) 先導(dǎo)型自保持電磁閥
我公司研制生產(chǎn)的IC卡表用電磁閥與普通電磁閥比較有如下特點(diǎn)：
利用線圈通電激磁產(chǎn)生的電磁力驅(qū)動先導(dǎo)閥，通過先導(dǎo)壓力產(chǎn)生閥芯上下部壓差來開閉主閥的閥。
Ø 獨(dú)特的閥門 防堵 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在水質(zhì)較差的情況下能保證工作可靠。
Ø 閥門開關(guān)瞬間供電（<0.1S），功耗低。
Ø 電磁線圈密封設(shè)計(jì)，電氣性能不受環(huán)境溫度及濕熱影響。
Ø 耐用性高（≥10000次，密封性符合要求）。
Ø 開啟壓力低（≤0.2Kg/cm2）。
2) 電動球閥
針對電動閥的缺點(diǎn)，我們做了如下改進(jìn)：
Ø 增大驅(qū)動器減速比，進(jìn)而增加閥門的開啟力矩。
Ø 球面密封材料采用進(jìn)口特種橡膠，消除了工作間隙，提高了閥門的可靠性。
Ø 我公司新設(shè)計(jì)的電動閥沒有采用傳統(tǒng)的球閥、閘閥和碟發(fā)的結(jié)構(gòu)，而是采用了獨(dú)到的機(jī)構(gòu)，不僅動作可靠，而且適應(yīng)冷熱水，可以在水中雜質(zhì)多的情況下可靠的開關(guān)閥，壽命長。
四、機(jī)－電轉(zhuǎn)換、傳感器方案的選擇
在IC卡水表的設(shè)計(jì)中，把機(jī)械的流量信號轉(zhuǎn)換成電信號，目前國內(nèi)的解決方案都是采用“干簧－磁鐵”來完成機(jī)電轉(zhuǎn)換。具體的使用有兩種方法：單干簧計(jì)數(shù)方案和雙干簧計(jì)數(shù)方案。
單干簧計(jì)數(shù)方案：
共用兩個(gè)干簧，一個(gè)干簧計(jì)數(shù)，一個(gè)干簧防磁。
這種方案是繼承了IC卡煤氣表傳感器的使用方法。在正常工作狀態(tài)下，磁鐵只對計(jì)數(shù)干簧起作用；如果有外界磁場干擾，防磁干簧動作。但是如果磁鐵正好停在計(jì)數(shù)干簧附近，由于自來水管道中存在的“水錘”現(xiàn)象，壓力不穩(wěn)，使磁鐵產(chǎn)生抖動，會產(chǎn)生重復(fù)計(jì)數(shù)，出現(xiàn)誤差。再者由于水表傳感器安裝的空間狹小，安裝比較困難，防磁干簧容易產(chǎn)生誤動作。
針對單干簧計(jì)數(shù)方案存在的不足，我公司經(jīng)過潛心研究，采用了雙干簧計(jì)數(shù)方案。
雙干簧計(jì)數(shù)方案：
共用兩個(gè)干簧，都用于計(jì)數(shù)。在安裝位置上保證磁鐵每次只能對一個(gè)干簧起作用。
當(dāng)兩個(gè)干簧同時(shí)閉合時(shí)，說明有外磁場干擾，計(jì)算機(jī)會做出相應(yīng)的處理。
在正常工作時(shí)，磁鐵旋轉(zhuǎn)一周，分別 作用兩個(gè)干簧 各 一次，算做一次計(jì)量。即使有“水錘”現(xiàn)象出現(xiàn)，磁鐵只是對一個(gè)干簧起作用。一個(gè)干簧反復(fù)開關(guān)，而另一個(gè)干簧沒有動作，計(jì)算機(jī)也不作計(jì)數(shù)處理，使這一問題得到了很好的解決。
五、電池的選擇（堿性電池與鋰電池的性能差別）
目前國內(nèi)的IC卡水表（包括IC卡水表、熱量表等）所采用的電源方案基本是兩種：堿性電池和鋰電池。
堿性電池 的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜，沒有滯后效應(yīng)，可瞬間提供較大電流；缺點(diǎn)是容量小，存儲期短，使用壽命一般為一年。
鋰電池 的優(yōu)點(diǎn)是性能穩(wěn)定，容量大，安裝在表上可用六年以上，存儲期長，可達(dá)十年；缺點(diǎn)是價(jià)格貴，存在滯后效應(yīng)，提供大電流較困難。進(jìn)口產(chǎn)品質(zhì)量要好一些。
由于不同種類的閥門和電池有著不同的特性，在使用時(shí)應(yīng)注意閥門與電池之間的合理搭配，才能獲得良好的使用效果。
先導(dǎo) 電磁閥 開關(guān)過程時(shí)間短，要求瞬間電流大，可以選用 堿性電池 ；
電動閥門 開關(guān)過程時(shí)間相對較長，要求電流較小，功耗較大，宜選用 鋰電池 作為電源。
