CN101567105B - 一种暖气智能节能计量装置 - Google Patents
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Abstract
一种暖气智能节能计量装置,包括一微处理器(IC1),微处理器连接有时钟、温度传感器、显示装置和至少一个阀门接口,并有电源模块供电,显示装置还连接有IC卡读写模块。本发明提供的暖气智能节能计量装置结构新颖、分户或分室计量、能自由设置温度、自由开关,具有很好的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及一种暖气智能节能计量装置,可以应用于新建筑暖气分户计量系统,或既有建筑暖气分户计量、节能改造等相关领域。
背景技术
能源紧张是现在世界各国需要面对的重大问题,我国则面临更加严重的能源短缺的情况。我国北方地区逐步采用集中供暖的形式供暖,近几年来又开始推行分户安装热能表,使收费更加合理,也能部分节约资源。
但是,依然存在很多问题,因传统采暖收费按面积收费,用户没有节约的积极性,房间无人时照常供暖,房间温度过高时开窗放热,也存在交费难的问题。如果某些人想在不使用时关闭暖气,只能关闭现有的普通手动阀门,无法自动关闭;室温无法设置;传统的热能表存在计量不准确、易堵塞的问题,不能关闭,不能调温,不能预付费,只计量不节能,用电池作为动力,电弱计量不准,无电不计量,经常更换电池增大了使用成本。对于传统顺流单管供暖系统、顺流双管供暖系统采用传统热能表要将原管道拆下,重新组装成分户环状供暖系统才能安装使用,破坏原有装修,扰民。传统热能表不能实现分室控制和计量。
发明内容
本发明的目的就是针对上述的不足,提供了一种结构合理、分户、分室计量、自动计费、用市电不用电池、IC卡预付费、不需要对现有管路做很大改动的暖气控制阀控制电路。一个控制器控制多个控制阀,可以实现分户、分室控制和自动计费。可以解决传统顺流单管供暖系统、顺流双管供暖系统、地板采暖系统的分户、分室计量问题,不用改动管路,不破坏原有装修,可节省大量的改造经费和施工时间。
一种暖气智能节能计量装置,包括:
一微处理器IC1,微处理器连接有时钟、温度传感器、显示装置和至少一个阀门接口,并有电源模块供电,显示装置还连接有IC卡读写模块;
微处理器IC1用于接收信号、处理数据、控制外围设备工作;
时钟提供计时信号,即提供振荡信号,供微处理器计时用;
温度传感器用于检测温度,并传输给微处理器;
显示装置用于显示信息,IC卡读写模块用于读出相配合的IC信息,通过显示装置显示并传输给微处理器;
阀门接口用于连接阀门,阀门接收微处理器信号,进行开和关。
所述阀门包括一电机M1,用于控制开关的开和关,一微处理器IC,用于接收信号并驱动电机M1转动,一超级电容E1,存储电能,断电后为电机M1提供电能;
微处理器的P63脚接高电位,并通过下拉电阻R2接地,接地线还连接有并联的开限位开关S1和关限位开关S2,微处理器的P65脚和P64脚分别作为ON脚和OFF脚,P60脚连接温控器控制线;ON脚和OFF脚之间为电机驱动电路,包括一电机M1、两个三极管Q1和Q2、两个场效应管Q3和Q4,三极管Q1的集电极和场效应管Q3的漏极共同连接到电机M1的一端,三极管Q2的集电极和场效应管Q4的漏极共同连接到电机M1的另一端,两场效应管的源极接地,两三极管的发射极接高电位VDD,场效应管Q3的栅极与三极管Q1的基极共同连接到OFF脚,效应管Q4的栅极与三极管Q2的基极共同连接到ON脚;上述高电位VDD通过二极管D1和限流电阻R1连接到电源,超级电容E1设置在高电位VDD和接地之间。
所述微处理器IC1的RST脚连接有一复位电路,因为阀门中有一超级电容,上电后若干秒内充电电流较大,5V电压是由0V缓慢上升至5V的,为了电路可靠启动,由RST脚连接到一三极管Q6的集电极,其基极通过一稳压二极管ZD1连接到电源。当电压低于3.6V时,保持复位状态,电压达到3.6V后,复位完成,系统启动,开始工作。
所述电源模块包括一市电接口J1,是220V市电接口,市电接口J1连接有一变压器T1将220V交流电变为9V交流电,再连接一整流桥BRG将9V交流电变为直流电,再经过电容滤波,再经过稳压器LS1稳压得到稳定的5V直流电,再经过二极管和磁珠Z1、Z2浆数字电路与模拟电路隔离以避免干扰,作为电源5V。此电源模块一般适用于有一个阀门接口的情况。
当有多个阀门接口时,上诉电源模块功率不够,此时,电源模块包括一市电接口J1,市电接口J1连接有一开关电源模块AC-DC,再经过二极管和磁珠Z1、Z2将数字电路与模拟电路隔离,作为电源5V。
所述温度传感器包括一温度传感器芯片IC2及其外围电路,当温度变化时,热敏电阻的阻值会随之改变,其振荡电路的CWD脉冲输出频率也会相应改变,热敏电阻的阻值与这个频率有稳定、固定的对应关系,此频率传输给微处理器IC1进行处理,得到当前温度,这是温度传感器的普通用法,是容易实现的。
时钟包括一时钟芯片IC4,1HZ脚以1赫兹的频率送出振荡信号,供微处理器IC1计时用。
微处理器IC1连接有至少一阀门接口,5V和GND向阀门提供工作电源。
用于显示信息的显示装置一般为液晶显示器,还可以连接有IC卡读写模块,将现有的IC卡读写技术融入其中,达到付费计时的目的。
还可以设置有蜂鸣器,作为报警器使用,是容易实现的。
还可以设置有按键接口,以便输入相关数据。
还设置有非易失性存储器,用于保存工作参数和IC卡中的费用余额,断电后数据不丢失。
这样,电源模块为整个装置提供5V电源,微处理器IC1连接有时钟、温度传感器、液晶显示器、按键、至少一阀门接口、存储器、蜂鸣器、复位电路等。
电源模块供电,复位电路启动装置,时钟提供即时信号,存储器存储相关信息,显示器显示信息,IC卡读写模块读出IC卡的费用信息,显示在显示器上并传输给微处理器IC1,微处理器IC1控制阀门开和关,温度传感器监测周围温度,并将信息传输给微处理器IC1,微处理器根据温度信息控制阀门的开和关,达到设定温度的目的。断电后,阀门中的超级电容E1继续为阀门提供电源,带动电机关闭阀门。
本发明提供的暖气智能节能计量装置具有以下优点:
1.实现了分户计量,一个控制器可以控制多个用户或多个阀门,控制更加精确、有效。
2.采用超级电容代替电源,普通做法都是采用现有电池,由于容量限制,需要经常更换,增加了成本和作业频率。
3.用户可以自由开关暖气阀,房间无人时可以关闭,停止计费,实现自动节能,比现有各种计费方式都节能。
4.由于有了温控系统,用户可以自由设置室内温度,可缩小室内与室外温差,当室内温度达到设定值时,暖气阀可以自动关闭,停止计费,节约能源,降低用户成本。
5.当室内温度设定值低时,会在较短时间内达到这一设定值,暖气阀自动关闭,并停止计费。
6.IC卡预付费方式,解决了收费难的问题,方便管理。
7.由其制作的阀门安装方便,接口和现有接口类似。
8.可以采用“两部制收费法“:国家发改委、建设部2007年6月3日联合发布的《城市供热价格管理暂行办法》,规定采暖收费实行固定热价和计量热价相结合的“两部制热价”(也称“两部制收费法”)。固定热价按照总热价30%-60%的标准确定,计量热价按用户的实际使用量计算,用户所要交纳的采暖费是固定热价和计量热价之和。
9.电机功率低,即可以采用小电机,其功率为2W左右即可,耗能少。
10.能存储各种信息,便于以后查阅。
11.具有显示装置和输入按键,能够设定信息并显示。
附图说明
图1为本发明实施例的结构原理图;
图2为本发明实施例的电路原理图;
图3为本发明实施例中阀门的电路原理图。
具体实施方式
下面将对本发明的实施方式进行详细说明。
一种暖气智能节能计量装置,如图1所示,包括包括一微处理器IC1,微处理器连接有时钟、温度传感器、显示装置和至少一个阀门接口,并有电源模块供电,显示装置还连接有IC卡读写模块;
微处理器IC1用于接收信号、处理数据、控制外围设备工作;
时钟提供计时信号,即提供振荡信号,供微处理器计时用;
温度传感器用于检测温度,并传输给微处理器;
显示装置用于显示信息,IC卡读写模块用于读出相配合的IC信息,通过显示装置显示并传输给微处理器;
阀门接口用于连接阀门,阀门接收微处理器信号,进行开和关。
具体来说,如图2所示,本实施例中微处理器IC1采用AT89S52,时钟芯片IC4采用PCF8563,温度控制器芯片采用555,存储器采用AT24C02。而阀门如图3所示,微处理器IC采用AT89S53。
具体来说,AT89S52的10脚(即RST脚)连接有复位电路,复位电路即RST脚连接到一三极管Q6的集电极,其基极通过一稳压二极管ZD1连接到电源,还包括其外围电路。当电压低于3.6V时,保持复位状态,电压达到3.6V后,复位完成,系统启动,开始工作。
时钟芯片PCF8563的1脚和2脚之间有一晶振Y2,其7脚作为1HZ输出脚连接到AT89S52的14脚,输出1赫兹振荡信号,作为IC1的计时使用。
非易失性存储器AT24C02,其7脚连接AT89S52的29脚作为WP脚,用于保存工作参数和IC卡中的费用余额,断电后数据不丢失。
本例中电源采用普通电源,即包括一市电接口J1,是220V市电接口,市电接口J1连接有一变压器T1将220V交流电变为9V交流电,再连接一整流桥BRG将9V交流电变为直流电,再经过电容滤波,再经过稳压器LS1稳压得到稳定的5V直流电,再经过二极管和磁珠Z1、Z2浆数字电路与模拟电路隔离以避免干扰,作为电源5V。
J2、J6、J7、J8为阀门接口,分别连接有阀门,阀门电路如图3所示,包括:一电机M1,用于控制开关的开和关,一微处理器IC,微处理器采用AT系列,如本例采用AT8PS53,用于接收信号并驱动电机M1转动,一超级电容E1,存储电能,断电后为电机M1提供电能。
微处理器IC的P63脚接高电位,并通过下拉电阻R2接地,接地线还连接有并联的开限位开关S1和关限位开关S2,微处理器IC的P65脚和P64脚分别作为ON脚和OFF脚,P60脚连接温控器控制线。
ON脚和OFF脚之间为电机驱动电路,包括一电机M1、两个三极管Q1和Q2(采用8550型号)、两个场效应管Q3和Q4(采用NDS335N型号),三极管Q1的集电极和场效应管Q3的漏极共同连接到电机M1的一端,三极管Q2的集电极和场效应管Q4的漏极共同连接到电机M1的另一端,两场效应管的源极接地,两三极管的发射极接高电位VDD,场效应管Q3的栅极与三极管Q1的基极共同连接到OFF脚,效应管Q4的栅极与三极管Q2的基极共同连接到ON脚。
上述高电位VDD通过二极管D1和限流电阻R1连接到电源,超级电容E1设置在高电位VDD和接地之间。
上述微处理器IC的P61脚作为OPN脚,P62作为CLS脚,并分别通过上拉电阻连接到电源VCC。
上述微处理器IC的VDD脚为电源VCC脚,电源VCC脚和P63脚之间还设置有稳压源电路,保证微处理器有稳定电源,具体为:电源VCC脚通过并联连接的法拉电容E2和电容C1接地,法拉电容E2的正极还通过二极管D2接P63脚高电位。
上述超级电容E1采用1F,所述法拉电容E2为0.22F。是为了保证断电后能关闭阀门,利用其存储的电能推动电机关阀,E1在关阀过程中随着电量消耗,电压会降低,这时,就需要E2作为稳压。并用二极管D1将E1与电源隔离,防止反向送点,确保IC监测电源掉电,R1作为限流电阻,防止向E1充电电流过大,损坏电源;二极管D2作为电容E2的保护。
J4为液晶显示模块接口,连接有液晶显示器,这是容易实现的。
J3为按键接口,其1-5脚作为5个按键分别连接到AT89S52的9脚、11脚、13脚、18脚、19脚。
J5为IC卡电路接口,与AT89S52连接,这是容易实现的。
Claims (4)
1.一种暖气智能节能计量装置,其特征在于:
包括一微处理器IC1,微处理器IC1连接有时钟、温度传感器、显示装置和至少一个阀门接口,并有电源模块供电,显示装置还连接有IC卡读写模块;所述微处理器IC1为AT89S52,微处理器IC为AT89S53;
微处理器IC1用于接收信号、处理数据、控制外围设备工作;
时钟提供计时信号,即提供振荡信号,供微处理器IC1计时用;
温度传感器用于检测温度,并传输给微处理器IC1;
显示装置用于显示信息,IC卡读写模块用于读出相配合的IC信息,通过显示装置显示并传输给微处理器IC1;
阀门接口用于连接阀门,阀门接收微处理器IC1信号,进行开和关;
所述阀门包括一电机M1,用于控制开关的开和关;
一微处理器IC,用于接收信号并驱动电机M1转动;
一超级电容E1,存储电能,断电后为电机M1提供电能;
微处理器IC的P63脚接高电位,并通过下拉电阻R2接地,接地线还连接有并联的开限位开关S1和关限位开关S2,微处理器IC的P65脚和P64脚分别作为ON脚和OFF脚,P60脚连接温控器控制线;
ON脚和OFF脚之间为电机驱动电路,包括一电机M1、两个三极管Q1和Q2、两个场效应管Q3和Q4,三极管Q1的集电极和场效应管Q3的漏极共同连接到电机M1的一端,三极管Q2的集电极和场效应管Q4的漏极共同连接到电机M1的另一端,两场效应管的源极接地,两三极管的发射极接高电位VDD,场效应管Q3的栅极与三极管Q1的基极共同连接到OFF脚,效应管Q4的栅极与三极管Q2的基极共同连接到ON脚;
上述高电位VDD通过二极管D1和限流电阻R1连接到电源,超级电容E1设置在高电位VDD和接地之间。
2.根据权利要求1所述的暖气智能节能计量装置,其特征在于:所述微处理器IC1的RST脚连接有一复位电路,即RST脚连接到一三极管Q6的集电极,其基极通过一稳压二极管ZD1连接到电源。
3.根据权利要求1或2所述的暖气智能节能计量装置,其特征在于:所述电源模块包括一市电接口J1,市电接口J1连接有一变压器T1,再连接一整流桥BRG,再经过电容滤波,再经过稳压器LS1稳压,再经过二极管和磁珠Z1、Z2作为5V的电源。
4.根据权利要求1或2所述的暖气智能节能计量装置,其特征在于:所述电源模块包括一市电接J1,市电接J1连接有一开关电源模块AC-DC,再经过二极管和磁珠Z1、Z2作为5V的电源。
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