[发明专利]一种基于霍尔传感编码的直读水表及其实现方法

说明书

本发明涉及一种基于霍尔传感编码的直读水表，包括主电路板，以及安装在主电路板上的多个采样片、多个字轮、主控芯片U2、电源芯片U1、通信芯片U4和寄存器芯片U5，所述采样片和字轮成对垂直设置在主电路板上，所述采样片的数据接口引至主控芯片U2，所述主控芯片U2按照软定时形成中断来定时采集每个数据接口上的电平，同时将电平转换为相应数值，组合形成水表流量读数，流量读数以写总线方式存储在寄存器芯片U5中。本发明实现了直读水表高精度、低耗电、高抗干扰的编码方式得到用户水表的真实流量，通过整体的低耗设计和实现方法，可以用于对光电类型直读水表的升级，极大地提高了水表的可用性，通过RS485总线也可延伸出其它如物联网功能的实现。

技术领域

本发明涉及一种新的水表流量采样方式，尤其涉及一种基于霍尔传感编码的直读水表及其实现方法。属于智能水表技术领域。

背景技术

在5G、物联网、大数据等技术的磅礴发展下，水、电、气表联网，微信推送，使实时查看用水量成为可能，目前的智能水表，除了通信方式的多种多样外，采样原理也是多种多样，有脉冲采样表，无源光电直读表，无磁采样表，早期的脉冲表，因为处理器抗干扰能力、干扰信号过滤、软件处理方法等问题，很多智能水表的厂家无法解决，就推出了无源光电直读表，优势是平时无需加电，上电后，根据红外光电管的电平状态，判断水表字轮的位置，这种方法，应用在干式水表上，红外发射管和光电接收管距离很近，透过字轮上的开孔，可以很方便的识别水表的流量值，但是干式水表存在防水处理困难，太阳光影响光电接收管的接收电压等问题；而将光电直读采样方式应用在湿式水表上，太阳光的影响可以忽略，但也存在其它的问题，水中存在气泡，当气泡处于红外发射和光电接收器件中间时，红外光不能直射到光电管上，造成读数错误。在无源光电直读水表发展出现瓶颈后，现在又出现了需要电池供电的无磁水表，这种类型的水表，存在采样距离近，水表字轮遮挡等问题。

随着霍尔技术的发展，目前的霍尔器件体积可以做到1*1.4毫米，厚度只有0.4毫米，在3伏供电时，静态电流只有1.5微安。霍尔器件体积小，功耗低，信号检测稳定，采用霍尔器件来代替光电传感来实现水表直读是一种很好的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：针对直读水表目前行业困境，可靠性、耐用性等亟待提高，提出了一种基于霍尔传感编码的直读水表及其实现方法，采用多霍尔传感器进行信号采集，有效解决了低耗、超小和强抗干扰问题。

本发明解决技术问题的方案为：一种基于霍尔传感编码的直读水表，包括主电路板，以及安装在主电路板上的多个采样片、多个字轮、主控芯片U2、电源芯片U1、通信芯片U4和寄存器芯片U5，所述采样片和字轮成对垂直设置在主电路板上，且两者均匀间隔布置，所述采样片的数据接口引至主控芯片U2，所述主控芯片U2按照软定时形成中断来定时采集每个数据接口上的电平，同时将电平转换为相应数值，组合形成水表流量读数，流量读数以写总线方式存储在寄存器芯片U5中，所述电源芯片U1为主控芯片U2、通信芯片U4和寄存器芯片U5提供电源，通信芯片U4实现主控芯片U2与外部设备的通信。

优选地，所述采样片为半圆结构，直线端焊接在主电路板上，在所述采样片上均匀间隔设置多个有霍尔传感器采样元件，多个采样元件位于相同半径的半圆线上，每个采样元件具有数据接口与主控芯片U2相连，在所述字轮上以采样元件所在半圆相同半径的圆环上设置有磁极环，所述磁极环内的S、N极交替布置，给霍尔传感器提供相应磁场。

优选地，所述采样元件采用DRV5012霍尔传感器，所述磁极按照占比8:2:5:8:2:5比例分布磁场的三对S、N极贴敷在字轮上，磁极布局与霍尔传感器布局相关。