CN107833379A - 一种水气表分体式充值装置 - Google Patents
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Abstract
一种水气表分体式充值装置，与机械式预付费水/气表充值口连接，包括带USB接口的MCU处理器，以及与其连接的充值指示，与连接USB接口的包括智能手机、IPAD的移动设备获取直流供电并进行通信，还包括直流电机、电机驱动电路，以及设置在直流电机与MCU处理器之间的角度传感器、稳压电路，在MCU处理器的直流供电输入引脚与具有A/D功能的输入引脚之间设有限流取样电阻。采用安装于移动设备内的APP应用软件充分利用移动设备与充值管理系统联动向机械式预付费水/气表进行通信和远程缴费充值，可以杜绝充值过程的不规范或不法行为。电路结构简单实用，供电方便，成本低，操作方便可靠，还具有过流保护和电机堵转检测保护功能。
Description
技术领域
本发明涉及水气表，特别是涉及一种水气表分体式充值装置。
背景技术
机械式预付费水/气表是一种由两套计数器组成的无源预费水/气表，一套计数器用于累积用水/气量，另一套计数器用于显示充值水/气量，两套计数器互为增减，即用水/气量增多，充值水/气量相应减少相同数量的水/气量。水/气表内无电子元器件，无需供电，在遇水或者受潮环境下可以可靠工作，应用越来越广泛，在一定程度上解决了抄表和收费难问题。但是，机械式预付费水/气表存在充值不方便,充值设备昂贵且充值操作流程繁琐的缺陷。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种水气表分体式充值装置。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种水气表分体式充值装置，与机械式预付费水/气表充值口连接，用于机械式预付费水/气表充值，包括带通用串行总线(Universal Serial Bus，缩略词为USB)接口的微控制单元(Microcontroller Unit，缩略词为MCU，又称单片微型计算机)处理器，以及与其连接的充值指示，与连接USB接口的包括智能手机、IPAD的移动设备获取直流供电并进行通信。
这种水气表分体式充值装置的特点是：
还包括转轴上设有径向充磁磁铁的直流电机、电机驱动电路，以及设置在直流电机与MCU处理器之间的角度传感器，所述径向充磁磁铁在充值过程中将表征直流电机转动圈数的磁场强度变化感应到角度传感器，所述角度传感器将感应到的磁场强度变化以X轴、Y轴正弦波电平反馈至MCU处理器具有A/D功能的输入引脚，所述MCU处理器将正弦波电平转换为角度值，并计算出直流电机的转动圈数和转动方向，以此信息通过电机驱动电路控制直流电机是否继续转动，以达到准确检测充值所需要转动的圈数，保障充值的准确率。
还包括稳压电路，所述稳压电路的一端与移动设备之间设有正温度系数(Positive Temperature Coefficient，缩略词为PTC)过流保护器件，所述稳压电路的另一端与MCU处理器的直流供电输入引脚连接，移动设备的输入电源经USB连接线输入到所述PTC过流保护器件再输入到稳压电路输出电压给所述MCU处理器和所述角度传感器供电。一旦MCU处理器、角度传感器或电机驱动电路发生过流、短路，流过PTC过流保护器件的电流超过额定电流值，所述PTC过流保护器件的阻抗增大，流过的电流越大，阻抗增大越快，最后呈开路状态，断开线路连接，断开电压输出，电机驱动电路停止工作，直流电机停止运转，实现过流、短路保护，过流、短路故障消除后，所述PTC过流保护器件恢复到正常工作的低阻态；
在MCU处理器的直流供电输入引脚与具有A/D功能的输入引脚之间设有限流取样电阻，所述限流取样电阻的一端分别与稳压电路、MCU处理器的直流供电输入引脚连接，另一端分别与MCU处理器的具有A/D功能的输入引脚、电机驱动电路的直流供电输入端连接。一旦直流电机发生堵转，流过所述限流取样电阻的电流必然会增加，限流取样电阻两端电压也相应增大，则输入到MCU处理器直流供电输入引脚的电压降低，所述MCU处理器通过检测电压值与对应直流电机正常转动的设定值对比，如果低于设定值，控制电机驱动电路停止工作，直流电机停止运转，同时通过充值指示告警指示，实现直流电机堵转或过流保护功能。
本发明的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述直流电机的转动轴上设有降速传动比的齿轮组，与设置在所述机械式预付费水/气表充值口的带动充值计数器转动的齿轮组啮合，实现与机械式预付费水/气表充值口的连接进行充值。
还设有安装于移动设备内的APP应用软件，是充值管理系统中的客户端软件，属于第三方应用软件。
所述APP软件通过智能手机或移动设备的GPRS或WIFI连接到互联网与充值管理系统进行通信，再通过智能手机或移动设备上的USB接口与充值装置进行通信，获取用水/气量充值信息，并控制充值装置完成充值动作，向充值管理系统进行远程缴费充值，经充值管理系统处理后的用水/气量充值信息会发送至APP软件。
本发明的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。
所述MCU处理器是ST公司出品的型号为STM32F103C8T6的MCU。
所述充值指示是台湾光宝公司出品的型号为LTST-C170KRKT的红色发光二极管。
所述角度传感器是采用多维科技公司出品的型号为MMA253F芯片的角度传感器。
所述稳压电路是采用精工电子出品的型号为S-1155B33-U5T1U芯片的稳压电路。
所述正温度系数PTC过流保护器件是自恢复保险丝(Resettable Fuse)，包括高分子聚合物正系数温度电阻(Polymeric Positive Temperature Coefficient，缩略词为PPTC)也称高分子聚合物开关(Poly Switch)，以及陶瓷正系数温度电阻(CeramicPositive Temperature Coefficient，缩略词为CPTC)。当流过自恢复保险丝的电流未超过额定电流值时，呈现低阻态，约几欧姆，对供电无任何影响，当流过自恢复保险丝的电流超过额定电流值时，其阻抗增大，流过的电流越大，阻抗增大越快，最后呈开路状态，断开线路连接，实现过流、短路保护。
所述高分子聚合物正系数温度电阻PPTC是台湾陆海电子公司出品的型号为nSMD050的自恢复保险丝PPTC。
所述直流电机是深圳市精细达机电有限公司出品的型号为RF320-14315-27的直流电机。
所述电机驱动电路是采用启臣微电子公司出品的型号为CRM2506芯片的电机驱动电路。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
本发明采用安装于包括智能手机、IPAD的移动设备内的APP应用软件充分利用移动设备与充值管理系统联动向机械式预付费水/气表进行通信和远程缴费充值，可以杜绝充值过程的不规范或不法行为。电路结构简单实用，供电方便，成本低，操作方便可靠，还具有过流保护和电机堵转检测保护功能。
附图说明
附图是本发明具体实施方式的电路组成方框图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本发明进行说明。
一种如附图所示的机械式预付费水表分体式充值装置，与机械式预付费水表11的充值口连接，用于机械式预付费水表11充值，包括带USB接口的ST公司出品的型号为STM32F103C8T6的MCU处理器1，以及与其连接的充值指示2，与连接USB接口的包括智能手机、IPAD的移动设备12获取直流供电并进行通信。充值指示2是台湾光宝公司出品的型号为LTST-C170KRKT的红色发光二极管。
还包括转轴上设有深圳市万轩磁业有限公司出品的材料牌号为YX16的径向充磁钐钴磁铁M10的直流电机9、电机驱动电路8，以及设置在直流电机9与MCU处理器1之间的采用多维科技公司出品的型号为MMA253F芯片的角度传感器3，直流电机9是深圳市精细达机电有限公司出品的型号为RF320-14315-27的直流电机。径向充磁钐钴磁铁M10在充值过程中将表征直流电机9转动圈数的磁场强度变化感应到角度传感器3，角度传感器3将感应到的磁场强度变化以X轴、Y轴正弦波电平反馈至MCU处理器1具有A/D功能的输入引脚，MCU处理器1将正弦波电平转换为角度值，并计算出直流电机9的转动圈数和转动方向，以此信息通过采用启臣微电子公司出品的型号为CRM2506芯片的电机驱动电路8控制直流电机9是否继续转动，以达到准确检测充值所需要转动的圈数，保障充值的准确率。
还包括采用精工电子出品的型号为S-1155B33-U5T1U芯片的稳压电路6，稳压电路6的一端与移动设备12之间设有台湾陆海电子公司出品的型号为nSMD050的自恢复保险丝PTC5过流保护器件，稳压电路6的另一端与MCU处理器1的直流供电输入引脚连接，移动设备12的输入电源经USB连接线4输入到PTC5过流保护器件再输入到稳压电路6输出电压给MCU处理器1和角度传感器3供电。一旦MCU处理器、角度传感器或电机驱动电路发生过流、短路，流过PTC5过流保护器件的电流超过额定电流值，PTC5过流保护器件的阻抗增大，流过的电流越大，阻抗增大越快，最后呈开路状态，断开线路连接，断开电压输出，电机驱动电路8停止工作，直流电机9停止运转，实现过流、短路保护，过流、短路故障消除后，PTC5过流保护器件恢复到正常工作的低阻态.
在MCU处理器1的直流供电输入引脚与具有A/D功能的输入引脚之间设有限流取样电阻R7，限流取样电阻R7的一端分别与稳压电路6、MCU处理器1的直流供电输入引脚连接，另一端分别与MCU处理器1的具有A/D功能的输入引脚、电机驱动电路8的直流供电输入端连接。一旦直流电机9发生堵转，流过限流取样电阻R7的电流必然会增加，限流取样电阻R7两端电压也相应增大，则输入到MCU处理器1直流供电输入引脚的电压降低，MCU处理器1通过检测电压值与对应直流电机正常转动的设定值对比，如果低于设定值，控制电机驱动电路8停止工作，直流电机9停止运转，同时通过充值指示2告警指示，实现直流电机9堵转或过流保护功能。
直流电机9的转动轴上设有降速传动比的齿轮组，与设置在机械式预付费水表11充值口的带动充值计数器转动的齿轮组啮合，实现与机械式预付费水表11充值口的连接进行充值。
还设有安装于移动设备12内的APP应用软件，是充值管理系统中的客户端软件，属于第三方应用软件。
APP软件通过移动设备12的GPRS或WIFI连接到互联网与充值管理系统进行通信，再通过移动设备12上的USB接口与本具体实施方式进行通信，获取用水量充值信息，并控制本具体实施方式完成充值动作，向充值管理系统进行远程缴费充值，经充值管理系统处理后的用水量充值信息会发送至APP软件。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种水气表分体式充值装置，与机械式预付费水/气表充值口连接，用于机械式预付费水/气表充值，包括带USB接口的MCU处理器，以及与其连接的充值指示，与连接USB接口的包括智能手机、IPAD的移动设备获取直流供电并进行通信，其特征在于：
还包括转轴上设有径向充磁磁铁的直流电机、电机驱动电路，以及设置在直流电机与MCU处理器之间的角度传感器，所述径向充磁磁铁在充值过程中将表征直流电机转动圈数的磁场强度变化感应到角度传感器，所述角度传感器将感应到的磁场强度变化以X轴、Y轴正弦波电平反馈至MCU处理器具有A/D功能的输入引脚，所述MCU处理器将正弦波电平转换为角度值，并计算出直流电机的转动圈数和转动方向，以此信息通过电机驱动电路控制直流电机是否继续转动，以达到准确检测充值所需要转动的圈数，保障充值的准确率；
还包括稳压电路，所述稳压电路的一端与与移动设备之间设有正温度系数PTC过流保护器件，所述稳压电路的另一端与MCU处理器的直流供电输入引脚连接，移动设备的输入电源经USB连接线输入到所述PTC过流保护器件再输入到稳压电路输出电压给所述MCU处理器和所述角度传感器供电；
在MCU处理器的直流供电输入引脚与具有A/D功能的输入引脚之间设有限流取样电阻，所述限流取样电阻的一端分别与稳压电路、MCU处理器的直流供电输入引脚连接，另一端分别与MCU处理器的具有A/D功能的输入引脚、电机驱动电路的直流供电输入端连接。
2.如权利要求1所述的水气表分体式充值装置，其特征在于：
所述直流电机的转动轴上设有降速传动比的齿轮组，与设置在所述机械式预付费水/气表充值口的带动充值计数器转动的齿轮组啮合。
3.如权利要求1或2所述的水气表分体式充值装置，其特征在于：
还设有安装于移动设备内的APP应用软件，是充值管理系统中的客户端软件，属于第三方应用软件；
所述APP软件通过智能手机或移动设备的GPRS或WIFI连接到互联网与充值管理系统进行通信，再通过智能手机或移动设备上的USB接口与充值装置进行通信，获取用水/气量充值信息，并控制充值装置完成充值动作，向充值管理系统进行远程缴费充值，经充值管理系统处理后的用水/气量充值信息会发送至APP软件。
4.如权利要求1或2所述的水气表分体式充值装置，其特征在于：
所述MCU处理器是ST公司出品的型号为STM32F103C8T6的MCU。
5.如权利要求1或2所述的水气表分体式充值装置，其特征在于：
所述充值指示是台湾光宝公司出品的型号为LTST-C170KRKT的红色发光二极管。
6.如权利要求1或2所述的水气表分体式充值装置，其特征在于：
所述角度传感器是采用多维科技公司出品的型号为MMA253F芯片的角度传感器。
7.如权利要求1或2所述的水气表分体式充值装置，其特征在于：
所述稳压电路是采用精工电子出品的型号为S-1155B33-U5T1U芯片的稳压电路。
8.如权利要求1或2所述的水气表分体式充值装置，其特征在于：
所述正温度系数PTC过流保护器件是自恢复保险丝，包括高分子聚合物正系数温度电阻PPTC，以及陶瓷正系数温度电阻CPTC。
9.如权利要求8所述的水气表分体式充值装置，其特征在于：
所述高分子聚合物正系数温度电阻PPTC是台湾陆海电子公司出品的型号为nSMD050的自恢复保险丝PPTC。
10.如权利要求1或2所述的水气表分体式充值装置，其特征在于：
所述直流电机是深圳市精细达机电有限公司出品的型号为RF320-14315-27的直流电机；
所述电机驱动电路是采用启臣微电子公司出品的型号为CRM2506芯片的电机驱动电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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