預(yù)付費水表是我國近幾年興起的新型居民用水貿(mào)易計量結(jié)算儀表，它直接面向老百姓，準(zhǔn)確性和可靠性尤為重要。預(yù)付費水表在設(shè)計時應(yīng)結(jié)合其工作原理和結(jié)構(gòu)特征，特別注意以下幾個主要因素。
機電轉(zhuǎn)換裝置是影響預(yù)付費水表計量性能的主要因素之一，同時還必須滿足控制器的低功耗設(shè)計要求。 行業(yè)中大多采用磁-雙干簧管方式，其機電轉(zhuǎn)換裝置輸出信號的實質(zhì)是開關(guān)信號，具備低功耗的優(yōu)點，但存在抗抖動能力差和防磁能力差的特點。而磁-雙十簧管方式在抗抖動方面有很強的優(yōu)勢，目前被廣泛采用。在很多儀表中會采用磁-雙十簧管采樣模式并附加一支防磁干簧管（達到防磁攻擊功能）。然而這種設(shè)計方案如果沒有有效的控制器信號識別方法支持，理論上仍不能完全克服抖動干擾。通過分析發(fā)現(xiàn)，硬件上磁-雙十簧管采用采樣方式，在控制器的軟件中采用組合判別和延時判別技術(shù)對采樣信號進行識別，在理論上可以完全克服抖動干擾和磁干擾，能極大提高預(yù)付費水表計量可靠性（詳情可參考《中國計量》雜志2004年第2期《預(yù)付費水表流量信號機電轉(zhuǎn)換的優(yōu)化設(shè)計》）。
電控閥是影響預(yù)付費水表計量性能和可靠性的另一主要因素。 電控閥對水表計量性能的影響取決于閥門結(jié)構(gòu)，特別是阻流部件結(jié)構(gòu)。閥門的阻流部件通常可以根據(jù)是否改變流道方向來劃分為兩種。改變流道方向的閥門結(jié)構(gòu)，有可能會對水表的計量性能產(chǎn)生較大影響。研究表明，流過水表計量機構(gòu)的水流，當(dāng)流道改變時，由于發(fā)生撞擊，會在水表內(nèi)部產(chǎn)生二次流，其方向和強度與阻流部件的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)二次流的強度足夠，且與水表流量測量元件的旋轉(zhuǎn)方向一致，則二次流加速了流量測量元件的轉(zhuǎn)速，水表的測量誤差高區(qū)曲線會呈上翹形態(tài)；反之，水表的測量誤差高區(qū)曲線會呈下垂?fàn)顟B(tài)。
當(dāng)水表成批出現(xiàn)上述特征誤差曲線時，已無法通過水表內(nèi)部調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)誤差曲線的遷移，應(yīng)重新審查實現(xiàn)誤差曲線的遷移，應(yīng)重新審查閥門阻流部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通常通過調(diào)整流道的結(jié)構(gòu)，過渡部位盡可能采用弧形，避免銳角，在加工過程中提高內(nèi)壁的平滑度，從而在一定程度上能改善誤差曲線特征。而不改變流道方向的閥門結(jié)構(gòu)，對水表測量誤差曲線幾乎不產(chǎn)生影響。另外在流通能力方面，改變流道方向的閥門結(jié)構(gòu)由于直接經(jīng)受水流沖撞，產(chǎn)生能量損耗，對水表的壓力損失技術(shù)指標(biāo)有較大負(fù)面影響。
電控閥作為執(zhí)行機構(gòu)，是儀表單次工作最耗電的部件，因此在設(shè)計時為達到省電目的，要求電控閥的負(fù)載能力相矛盾，通常過小的負(fù)載能力會影響到閥門動作的可靠性。電控閥的驅(qū)動機構(gòu)有電磁和電機兩種。電磁驅(qū)動機構(gòu)因一般不采用減速機構(gòu)，執(zhí)行效率高，驅(qū)動電流也相對較小。但因關(guān)閥速度過快，管道中會產(chǎn)生水錘效應(yīng)，瞬間產(chǎn)生沖擊負(fù)壓，會對儀表和管道產(chǎn)生破壞作用。另外，閥門的密封件受到快速撞擊，容易損壞，影響使用壽命。電機驅(qū)動機構(gòu)通常在電機和閥門動作部件間加裝減速傳動機構(gòu)，其驅(qū)動電流一般較大，但由于延長了開關(guān)閥時間，因此有效解決了電磁驅(qū)動的缺點。
影響預(yù)付費水表性能的另一個因素是供電電池的性能。 電池自身的技術(shù)性能雖然重要，但更重要的是要有電池性能與儀表整體性能匹配的設(shè)計思路。在預(yù)付費水表設(shè)計過程中，主要應(yīng)考慮的是電池的負(fù)載特性和放電特性。
電池的負(fù)載性包括高電壓時負(fù)載性和低電壓時負(fù)載特性，這主要是考慮了電控閥動作時，當(dāng)電控閥開關(guān)閥時，由于產(chǎn)生大電流，電池電壓下降了△U，在高電壓時，下降后的電壓仍在控制器的微功耗單片機允許工作電壓范圍。但當(dāng)電池用了若干年后，電壓已經(jīng)下降到接近單片機允許工作電壓的下限，則此時的電池低電壓負(fù)載特性可能會影響到控制器的可靠性。當(dāng)電壓下降了△U后，實際工作電壓低于控制器最低工作電壓時，單片機的死機會使系統(tǒng)崩潰，導(dǎo)致電控閥動作不執(zhí)行或執(zhí)行一半，內(nèi)存數(shù)據(jù)紊亂等故障。
電池的放電特性指電池使用時間與輸出電壓的關(guān)系。在設(shè)計的使用年限內(nèi)，電池電壓從高電壓U1降為低電壓U2，U2即為水表控制器允許的最低工作電壓。該電壓值通?？勺鳛殡娫辞穳罕Ｗo設(shè)計值的參考值，但U2-△U仍應(yīng)滿足微功耗單片機的最低工作電壓。
通過分析可以發(fā)現(xiàn)，以上三個因素對預(yù)付費水表的影響并不是完全獨立的，特別在可靠性方面，都與控制器的設(shè)計有關(guān)。因此可以通過分析各部分部件與控制器的接口關(guān)系和參數(shù)控制要求，來指導(dǎo)控制器的技術(shù)參數(shù)設(shè)計。
機電轉(zhuǎn)換裝置是影響預(yù)付費水表計量性能的主要因素之一，同時還必須滿足控制器的低功耗設(shè)計要求。 行業(yè)中大多采用磁-雙干簧管方式，其機電轉(zhuǎn)換裝置輸出信號的實質(zhì)是開關(guān)信號，具備低功耗的優(yōu)點，但存在抗抖動能力差和防磁能力差的特點。而磁-雙十簧管方式在抗抖動方面有很強的優(yōu)勢，目前被廣泛采用。在很多儀表中會采用磁-雙十簧管采樣模式并附加一支防磁干簧管（達到防磁攻擊功能）。然而這種設(shè)計方案如果沒有有效的控制器信號識別方法支持，理論上仍不能完全克服抖動干擾。通過分析發(fā)現(xiàn)，硬件上磁-雙十簧管采用采樣方式，在控制器的軟件中采用組合判別和延時判別技術(shù)對采樣信號進行識別，在理論上可以完全克服抖動干擾和磁干擾，能極大提高預(yù)付費水表計量可靠性（詳情可參考《中國計量》雜志2004年第2期《預(yù)付費水表流量信號機電轉(zhuǎn)換的優(yōu)化設(shè)計》）。
電控閥是影響預(yù)付費水表計量性能和可靠性的另一主要因素。 電控閥對水表計量性能的影響取決于閥門結(jié)構(gòu)，特別是阻流部件結(jié)構(gòu)。閥門的阻流部件通常可以根據(jù)是否改變流道方向來劃分為兩種。改變流道方向的閥門結(jié)構(gòu)，有可能會對水表的計量性能產(chǎn)生較大影響。研究表明，流過水表計量機構(gòu)的水流，當(dāng)流道改變時，由于發(fā)生撞擊，會在水表內(nèi)部產(chǎn)生二次流，其方向和強度與阻流部件的結(jié)構(gòu)有關(guān)。當(dāng)二次流的強度足夠，且與水表流量測量元件的旋轉(zhuǎn)方向一致，則二次流加速了流量測量元件的轉(zhuǎn)速，水表的測量誤差高區(qū)曲線會呈上翹形態(tài)；反之，水表的測量誤差高區(qū)曲線會呈下垂?fàn)顟B(tài)。
當(dāng)水表成批出現(xiàn)上述特征誤差曲線時，已無法通過水表內(nèi)部調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)誤差曲線的遷移，應(yīng)重新審查實現(xiàn)誤差曲線的遷移，應(yīng)重新審查閥門阻流部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。通常通過調(diào)整流道的結(jié)構(gòu)，過渡部位盡可能采用弧形，避免銳角，在加工過程中提高內(nèi)壁的平滑度，從而在一定程度上能改善誤差曲線特征。而不改變流道方向的閥門結(jié)構(gòu)，對水表測量誤差曲線幾乎不產(chǎn)生影響。另外在流通能力方面，改變流道方向的閥門結(jié)構(gòu)由于直接經(jīng)受水流沖撞，產(chǎn)生能量損耗，對水表的壓力損失技術(shù)指標(biāo)有較大負(fù)面影響。
電控閥作為執(zhí)行機構(gòu)，是儀表單次工作最耗電的部件，因此在設(shè)計時為達到省電目的，要求電控閥的負(fù)載能力相矛盾，通常過小的負(fù)載能力會影響到閥門動作的可靠性。電控閥的驅(qū)動機構(gòu)有電磁和電機兩種。電磁驅(qū)動機構(gòu)因一般不采用減速機構(gòu)，執(zhí)行效率高，驅(qū)動電流也相對較小。但因關(guān)閥速度過快，管道中會產(chǎn)生水錘效應(yīng)，瞬間產(chǎn)生沖擊負(fù)壓，會對儀表和管道產(chǎn)生破壞作用。另外，閥門的密封件受到快速撞擊，容易損壞，影響使用壽命。電機驅(qū)動機構(gòu)通常在電機和閥門動作部件間加裝減速傳動機構(gòu)，其驅(qū)動電流一般較大，但由于延長了開關(guān)閥時間，因此有效解決了電磁驅(qū)動的缺點。
影響預(yù)付費水表性能的另一個因素是供電電池的性能。 電池自身的技術(shù)性能雖然重要，但更重要的是要有電池性能與儀表整體性能匹配的設(shè)計思路。在預(yù)付費水表設(shè)計過程中，主要應(yīng)考慮的是電池的負(fù)載特性和放電特性。
電池的負(fù)載性包括高電壓時負(fù)載性和低電壓時負(fù)載特性，這主要是考慮了電控閥動作時，當(dāng)電控閥開關(guān)閥時，由于產(chǎn)生大電流，電池電壓下降了△U，在高電壓時，下降后的電壓仍在控制器的微功耗單片機允許工作電壓范圍。但當(dāng)電池用了若干年后，電壓已經(jīng)下降到接近單片機允許工作電壓的下限，則此時的電池低電壓負(fù)載特性可能會影響到控制器的可靠性。當(dāng)電壓下降了△U后，實際工作電壓低于控制器最低工作電壓時，單片機的死機會使系統(tǒng)崩潰，導(dǎo)致電控閥動作不執(zhí)行或執(zhí)行一半，內(nèi)存數(shù)據(jù)紊亂等故障。
電池的放電特性指電池使用時間與輸出電壓的關(guān)系。在設(shè)計的使用年限內(nèi)，電池電壓從高電壓U1降為低電壓U2，U2即為水表控制器允許的最低工作電壓。該電壓值通?？勺鳛殡娫辞穳罕Ｗo設(shè)計值的參考值，但U2-△U仍應(yīng)滿足微功耗單片機的最低工作電壓。
通過分析可以發(fā)現(xiàn)，以上三個因素對預(yù)付費水表的影響并不是完全獨立的，特別在可靠性方面，都與控制器的設(shè)計有關(guān)。因此可以通過分析各部分部件與控制器的接口關(guān)系和參數(shù)控制要求，來指導(dǎo)控制器的技術(shù)參數(shù)設(shè)計。
