无磁水表原理（无磁水表的缺点）

前言目前，各供水行业主要采用水表进行计数和计费。因此，水表的安全可靠、计量准确和管理科学规范十分重要。与传统水表相比，水表采用窄带物联网（NB-IoT）技术，可实现远程数据传输，无需人工抄表，可提高数据准确性； NB-IOT物联网水表采集频率高，可以反映用户家中的实时状态。用水情况；此外，上传的数据安全可靠，为供水管理部门科学决策提供数据支撑。随着NB-IoT芯片模组价格的下降、应用的不断成熟以及智慧水务建设的不断推进，对新型和更新型NB-IoT水表的需求将会越来越多。水表的数据传输方式有：GPRS、CDMA、NB-IoT。 NB-IoT技术可实现比GSM强20dB以上的覆盖增益，扩大覆盖面积100倍，可覆盖地下车库、地下管道。选择NB-IoT传输的另一个原因是低功耗。如果NB-IoT终端每天发送一次200Byte的消息，则AA电池的待机时间为10年。由于智能水表只需每1或3天报告一次数据，因此NB-IoT技术非常适合在智能水表中应用。在选型过程中，无意中看到了CW32生态社区中CW32L031系列的推广活动。然后我查看了CW32L031的数据表和宣传手册，看到它在深度睡眠模式下最低可以达到0.45uA，并且只需要4us的超低功耗唤醒时间。 ADC精度也相当高，有效位数可以达到11.3位，IO口和FLASH资源充足，所以我抱着试一试的态度开始了开发。

设计过程空调遥控器是基于单片机的。键盘接收用户命令，通过传输代码来操作空调，并通过LCD显示当前状态。无操作时会进入低功耗模式。具体具有以下功能： 图4 遥控器实物图步骤一：总体方案设计

在该方案中，NB-IoT模块集成在电路板上，由运营商提供

网络

服务解决自来水公司无线网络维护难题，实现渗漏监测与控制，降低管网渗漏率。无磁NB-IoT水表通过基站与云平台建立连接，并向平台发送数据，而终端则可以通过接入平台获取相关数据，并可呈现在不同的应用上。本设计系统总体框图如图1所示：

图1 设计系统框图

第2步：硬件设计和PCB制造

硬件部分主要包括：主芯片、电源、NB模块、存储电路、无线通信模块、红外通信模块、调试接口、SIM卡等部件。该水表具有无磁计量、数据存储、无线通讯等功能。主芯片负责采集无磁模块输出的波形。选用CW32L031芯片。 L031是武汉芯源半导体有限公司推出的低功耗产品，ARM Cortex-M0+内核，工作电压可低至1.65V，并包含三通道低功耗UART，支持十进制波特率，支持LIN通信接口，1个SPI接口12Mbit/s，1个I2C接口1Mbit/s，内置IR调制器，最低功耗可达0.4A。数据通信采用NB-IoT技术，采用MN316模块。非磁性计量模块采用霍尔元件和叶轮来测量水流量。系统硬件原理框图如图2所示：

图2 系统硬件原理框图

根据硬件原理框图，设计相关原理图。实物图和原理图如问题3和问题4所示：

图3 NB-IOT水表实物图

图4 NB-IOT水表示意图

图4 NB-IOT水表示意图

第三步：软件设计

采用模块化设计流程，包括：主程序、初始化模块、非磁计量模块、无线通信模块、数据存储模块、红外接口模块和远程传输协议分析模块。主程序负责在水表系统上电后首先初始化各模块对应端口的液位参数。数据存储在EEPROM中，可存储水表的详细数据，包括实时数据、默认参数、在线类型、故障（复位）记录等。具体程序结构如图5所示：

图5 程序组成图

第四步：下载并调试

此水表盘需要与水表基表配合进行测试。测试时需要红外和平台同时进行测试。物联网水表电子模块焊接完毕后，将整个水表放置在气动移动工装上，记录基表部分的初始机械读数。运行一段时间后，通过触发水表上的按键开关，物联网水表的数据将上传到生产测试服务器，表内的所有数据将通过显示设备显示出来。显示的数据包括水表的累计使用情况、电池电压、信号强度、物联网卡号、水表状态字等。生产检验人员利用上传的数据累计使用情况、机械读数对比、机电对比确定水表计量是否准确；通过信号强度粗略判断仪表内天线是否焊接良好；通过电表状态字判断电表是否有异常报警。如果水表的测量和通讯功能正常，则通过工装或生产测试系统控制水表的开关阀。所有功能测试完成后，系统自动将物联网水表生产测试模块切换至工厂运行模式，并测试工厂运行模式的通讯功能，确保参数设置正确。您还可以使用专门的测试工具来测试物联网水表的相关功能并设置水表的参数。功能测试完成后，我们还可以通过上传的数据分析仪表上的信号强度、电池状态以及故障标志，然后通过电流测试设备测试整机的平均功耗，以保证仪表的功能和性能。所有工厂物联网水表。全部都是合格的。最后，测试数据和表格文件将被注册和存储，以便所有工厂表格都有据可查。

本文设计的是一款基于NB-IoT通信的无磁物联网水表。其特点是功耗低、测量精度高、无磁场干扰。可实现住宅用户的可靠数据传输和深度覆盖。在通讯方面覆盖范围和信号强度优于GPRS和CDMA。在一定程度上改善了传统管理模式的弊端。符合我国基本国情，具有较强的实用价值。

文章来源：芯源半导体公众号