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1、《中國供水節(jié)水》2014.7.30：光電直讀濕式水表缺陷分析●西華大學(xué)魯順昌一、概述光電直讀水表是在原有的普通干式機(jī)械水表或普通濕式機(jī)械水表上增加光電讀取字輪位置的電路模塊而制成，在干式水表上加裝光電電路模塊后稱為光電直讀干式水表，在濕式水表上加裝光電電路模塊后成為光電直讀濕式水表。目前光電直讀干式水表，由于字輪和電路均干式一體化密封于同一個(gè)空腔內(nèi)，在理論上沒有技術(shù)缺陷，在實(shí)踐中使用的效果基本可以；而光電直讀濕式水表，存在一些技術(shù)上的缺陷，在近幾年的使用過程中其長期可靠性和耐久性并不盡人如意，本文在此重點(diǎn)對光電直讀濕式水表的技術(shù)缺陷進(jìn)行分
2、析，以給自來水公司一個(gè)全面的評估。二、光電直讀水表的起源光電直讀技術(shù)的起源始于瑞士的羅蘭.梅特勒先生在1994年申請的用于流量計(jì)的多位計(jì)數(shù)輪結(jié)構(gòu)專利（專利號CN1127351A），在2005年之后，由于當(dāng)時(shí)國內(nèi)流行的IC卡式智能水表的電池出現(xiàn)了較多的問題，所以無源的光電直讀水表開始流行。光電直讀技術(shù)在干式水表上的應(yīng)用基本成功，解決了自來水公司的抄表難問題；而光電直讀技術(shù)在濕式水表上的應(yīng)用上，一直不盡如人意。但由于掌握光電直讀水表的技術(shù)的廠家眾多，在廠家共同推動(dòng)下，自來水公司誤認(rèn)為這項(xiàng)技術(shù)代表了潮流的技術(shù)。三、光電直讀濕式水表的技術(shù)方案光電
3、直讀濕式水表目前有三種基本的技術(shù)方案，這三種基本的技術(shù)方案基本原理一致，只是從結(jié)構(gòu)型式來講分為三種，這三種結(jié)構(gòu)型式各有優(yōu)缺點(diǎn)，不能用一種結(jié)構(gòu)局部優(yōu)點(diǎn)去否定另一種結(jié)構(gòu)的局部缺點(diǎn)。1.第一種結(jié)構(gòu)：反射式光電直讀字輪結(jié)構(gòu)本項(xiàng)技術(shù)的原理是在字輪的0-9的正面的不同位置涂上不同的黑色和白色組合涂塊（圖層），由幾組光電傳感器的紅外的發(fā)光管向這些涂塊發(fā)光，由紅外接收管接收發(fā)射的光線。抄表時(shí)，黑色塊不反射光，白色塊發(fā)射光，紅外接收管由此可以判斷出處于黑色塊或白色塊的位置，從而判斷出字輪的0-9的位置。由于結(jié)構(gòu)和尺寸的限制，此種的濕式直讀表設(shè)置為直讀個(gè)、十
4、、百3位，更高位依靠軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)位。本結(jié)構(gòu)見圖一。由于字輪為圓弧狀，安裝光電傳感器的電路板必須為軟性的可彎曲的撓度板，與字輪的配合彎曲成圓弧狀，為實(shí)現(xiàn)字輪數(shù)碼可視，電路板必然放置在字輪下部，故而電路板的腔體只有放置在水中，為確保密封，使用環(huán)氧樹脂將電路灌封起來，本方案的優(yōu)點(diǎn)是：撓板緊貼字輪的下部，不容易受氣泡的干擾，光只穿過一層透明塑料，光的行程短，光阻小。主要難點(diǎn)為撓板上焊接光學(xué)器件，光電管的成品率較低，工藝要求較高，很難掌握。本結(jié)構(gòu)的主要缺點(diǎn)為：（1）水和空氣的隔離為2mm厚的透明塑料，長期使用后透明塑料會開裂漏水。（2）采用環(huán)氧樹脂灌
5、封把電路和水隔離，時(shí)間久了由于熱脹冷縮，水會進(jìn)入電路板中，造成電路的失效，同時(shí)會發(fā)生水通過電路、M-bus通訊線漏水現(xiàn)象。（3）環(huán)氧樹脂灌封時(shí)間久了會變色，影響光電傳感器的透光性。（4）字輪黑白色塊在光照、氧化等因素影響下會褪色或脫落，直接導(dǎo)致直讀譯碼不良效果。2.第二種結(jié)構(gòu)：透射式光電直讀字輪結(jié)構(gòu)透射式又叫對射式，是在字輪的0-9側(cè)壁的位置刻上不同的槽，由幾組紅外的發(fā)光管和紅外的接收管組成光電傳感器的檢測機(jī)構(gòu)，發(fā)光管和光接收管分別安裝在字輪片側(cè)壁的兩邊。抄表時(shí)，紅外光發(fā)光，有槽的地方透光，無槽的地方不透光，紅外接收管由此可以判斷出字輪處
6、于0-9哪個(gè)位置。透射式的光電管焊接在普通的電路板組上，由于電路板組置于透明的腔體中，為了和水隔離，透明的腔體的出口使用透明環(huán)氧樹脂進(jìn)行灌封。結(jié)構(gòu)見圖二。這種結(jié)構(gòu)的主要問題是：（1）水和空氣的隔離為2mm厚的透明塑料，長期使用后透明塑料會開裂漏水。（2）采用環(huán)氧樹脂灌封把電路和水隔離，時(shí)間久了由于熱脹冷縮，水會進(jìn)入電路板中，造成電路的失效，同時(shí)會發(fā)生水通過電路、M-bus通訊線漏水現(xiàn)象。（3）環(huán)氧樹脂灌封時(shí)間久了會變色，影響光電傳感器的透光性。3.第三種結(jié)構(gòu)：濕式干裝的透射式光電直讀字輪結(jié)構(gòu)這種結(jié)構(gòu)的電路板不再放置于水中而是放在外部（空氣
7、中），其他原理同第二種結(jié)構(gòu)。示意圖見圖三。本項(xiàng)技術(shù)由于電路不再浸泡在水中，所以電路的防水問題得到了很大的解決，但是仍未解決以下問題：（1）水和空氣的隔離為2mm厚的透明塑料，長期使用后透明塑料會開裂漏水。（2）由于光電管安裝在字輪的上部，水中的氣泡很容易進(jìn)入字輪的上部即光路的位置，長時(shí)間使用后由于氣泡的影響會出現(xiàn)誤讀數(shù)。（3）透明塑料長期使用后會變黃變模糊，影響光的傳輸，出現(xiàn)誤讀數(shù)。（4）實(shí)踐中，全液封或半液封在運(yùn)輸或使用過程中，或漏液或氣泡，直接導(dǎo)致直讀譯碼不良效果。四、光電直讀濕式水表的技術(shù)缺陷1.長年使用后爆裂漏水這三種結(jié)構(gòu)的光電直
8、讀濕式水表，其共同處為：光電直讀濕式水表的電路（光電傳感器及主電路）以及和電路連接的M-bus通訊線，因?yàn)橥ㄓ嵕€要引出到外界，因此電路和外界空氣是同一個(gè)大氣壓，水表的字輪位于水中，和管道的水是
