CN2241362Y - 智能卡煤气控制器 - Google Patents

Abstract

一种智能卡煤气控制器，其计量传感器安装在煤气计量表内，控制盒上安装有IC卡座、指示灯，控制盒内安装有电动控制阀、电路板、电池盒和气流传感器，气流传感器安装在电动控制阀上，电动控制阀串联在煤气管道中，用户具有IC卡。本实用新型将微电脑技术应用于煤气管理中，自动控制定量、显示、防用漏气、实行预收费、技术性能先进。

Description

智能卡煤气控制器

本实用新型涉及一种控制调节装置，特别是一种用于各种管道煤气的智能卡自动控制器。

现有的管道煤气对用户的供气不能进行自动定量、预收费用、管理上较为落后，用户的用气量仅采用机械式计量表计量，当煤气计量表头出现故障失效时，管道煤气仍照样供给用户，因而不能准确反映用户的用气量，使管理上出现漏洞，经济上带来损失。

本实用新型之目的旨在提供一种自动定量控制供气、当煤气计量表失效时自动切断气源、实现预收费管理、自动化程度高、安全可靠、使用方便的智能卡煤气控制器。

本实用新型的技术解决方案是；这种智能卡煤气控制器包括有IC卡、计量传感器和控制盒，计量传感器安装在煤气计量表内，控制盒上安装有IC卡座，指示灯，控制盒内安装有电动控制阀、电路板、电池盒和气流传感器，气流传感器安装在电动控制阀上，电动控制阀串联在煤气管道中，电路板安装有IC卡读写器以及检测电路、指示电路、控制电路、电源电路。

本实用新型和现有技术相比，彻底改变了目前管道煤气供气不能自动定量、进行预收费以及计量表失效不能及时切断气源的状态，本实用新型将先进的微电脑技术和电子技术应用于煤气管道供气装置中，自动定量准确，开通、切断气源及时，指示功能齐全、并进行预收费管理，设计合理、安全可靠，适用性强，为煤气管道管理现代化提供了一种先进的设备。

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型电原理图。

图3为电动控制阀结构剖视图。

下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步的详细说明：

如图1所示，这种智能卡煤气控制器由IC卡(1)、控制盒(2)、计量传感器(3)构成，计量传感器(3)安装在煤气计量表(4)内，控制盒(2)上安装有指示灯(D₁₀～D₁₃)、IC卡座(XS₁)，控制盒(2)内安装有电动控制阀(5)、电路板(6)、电池盒(E)和气流传感器(7)，气流传感器(7)安装在电动控制阀(5)上，电动控制阀(5)串联在煤气管道(8)中。

电路板(6)上安装的电路如图2所示，具有IC卡读写器、检测电路、指示电路、控制电路、电源电路，IC卡读写器以单片机(U₂)为主构成，IC卡座(XS₁)与单片机(U₂)的几个输入输出端口(P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、IWTO)连接，检测电路包括计量传感器电路和气流传感器电路，计量传感器由路(JS、R₈、U_3b)的反相器(U_3b)输出端和气流传感器电路(M、R₁₇～R₂₁、T₉、C₄、U_3C)的反相器(U_3C)输出端都连接至单片机(U₂)的输入端(T0、P1.0)，指示电路的几个三极管(T₅～T₈)的基极输入分别连接单片机(U₂)的几个输出端(P3.7、P3.4、P3.1、P3.0)，指示灯(D₁₀～D₁₃)串联在三极管(T₅～T₈)的输出端，控制电路为差分放大电路，两个对称输入端连接单片机(U₂)的输出端(P1.6、P1.7)，控制电路的两个对称输出端连接至电动控制阀的直流电机(9)。电源电路输出连接单片机及上述各电路，为它们提供直流工作电源。

参见图2，IC卡座(XS₁)的5个输入输出端分别与单片机(U₂)的输入输出端口P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、IWTO相连，用户持有IC卡，到指定的煤气管理部门办理购气手续，煤气管理部门根据软件写入一组密码，用户将IC卡(1)插入IC卡座(3)，单片机(U₂)根据软件自动识别密码，确认IC卡有效，将用户购买量存入电脑，并将IC卡预购量清除，同时开启电动控制阀向用户供气，与此同时，通过安装在煤气计量表(4)头的计量传感器(3)测定计数煤气用量，当煤气用量达到购买量时自动切断电源，同时，通过放置于电动控制阀(5)阀体的气流传感器，测知气流通过，如煤气计量表在一定时间内无计量脉冲输出时，表明计量表失效，电动控制阀自动切断气源。计量传感器电路包括干簧管永久磁铁(5S)、电阻(R₈)和反相器(U_3b)，电阻R₈与干簧管(5s)串联后，两端分别连接至直流供电电源和地，R₈与JS的连接点经反相器(U_3b)后，连接至单片机(U₂)的输入端(T0)，永久磁铁、(S)安装在煤气计量表(4)的小齿轮上，旁边再安装一个干簧管(J)，煤气计量表(4)内的小齿轮每旋转一周，则干簧管(J)吸合一次，输出一脉冲电平，经反相器(U_3b)后，连接至单片机(U₂)的T0端，U₂对脉冲计数，测知用气量。气流传感器电路中的传感器(M)可用声音传感器例如拾音话筒制作，安装在电动控制阀(5)的阀体通道口，当电动控制阀阀门开通有煤气流过，就会产生气流声，传感器(M)感应出电信号，经三极管(T₉)放大、反相器(U_3c)反相后，连接至单片机(U₂)的输入端(P1.0)。指示电路为三极管(T₅～T₈)的集电极分别串联指示灯(D₁₀～D₁₃)后经电阻R₉、R₁₁、R₁₃、R₁₅连接至直流电源，T₅～T₈的发射极接地，T₅～T₈的基极分别通过电阻R₁₀、R₁₂、R₁₄、R₁₆后连接至单片机(U₂)的输出端(P3.0、P3.1、P3.4、P3.7)，当单片机(U2)的P3.0、P3.1、P3.4、P3.7)中有任一脚输出信号，都会使相应的那一个三极管导通，三极管的导通，指示灯亮，指示状态，如D₁₀为读卡指示，D₁₁为欠压指示，D₁₂为剩余量指示，剩余量＜5w³时，D₁₂发光指示，提醒用户，D₁₃为漏气指示，即煤气计量表失效，仍向用户供气的指示，控制电路为三极管(T₁₀～T₁₅)、电阻(R₂₁～R₂₆)、电容C₅组成的差分放大电路，三极管T₁₀、T₁₁、T₁₂其连接关系与三极管T₁₅、T₁₄、T₁₃的连接关系互相对称，控制电路的两个输入端即三极管T₁₀的基极和T₁₅的基极，分别通过电阻R₂₁、R₂₂后连接至单片机(U₂)的输出端(P1.6、P1.7)，控制电路的两个输出端，即三极管T₁₁和T₁₄的集电极之间连接电动控制阀的直流电机(9)，三极管(T₁₁、T₁₄)的集电极与直流电源之间还分别串联有三极管(T₁₂、T₁₃)，因而本控制电路是单片机(U₂)对电动控制阀的直流电机正反转的驱动控制电路。当用户将IC卡插入IC卡座(XS₁)内，XS₁向单片机(U₂)发一中断请求信号，U₂立即响应中断，进行读卡处理，当IC卡密码全部无误后，U2将IC卡内购买量存放RAM中，并判断如果阀体已关闭，则U₂的P1.6脚输出一高电平，由三极管T₁₀～T₁₅、电阻R₂₂～R₂₇、电容C₅构成的控制电路驱动电机正转，开启阀体，向用户供气，然后P1.6脚置低，电机停转，由电阻(R₈)、干簧管、永久磁铁(JS)及反相器U_3b构成煤气用量计量传感器，煤气计量表每走0.01m³，产生一计量脉冲，供U₂计数，测定用气量，当用气量达到购买量时，U₂之P1.7脚输出高电平，电机反转，关闭阀体，随后P1.7脚置低，电机停转。电源电路包括有由三端稳压器(U₁)和电容C₂构成的稳压电路对外接市电整流电源进行稳压，充电电路则由电阻(R₁～R₄、R₆)、三极管(T₁、T₂)、电容(C₃)、二极管(D₆)以及可充充电电池(E₁)构成，三极管(T₁、T₂)、电阻(R₁～R₃)连接成开关电路，二极管(D₅、D₆)反向并联后，再与可充电电池(E₁)串联，串联两端连接于电源电路(U₁、C₂)的输出端。既可实现外接整流电源对电池E₁的充电，又可防止市电停电后，电池E₁对整流电路的放电，保证对各电路的正常供电，E₂为备用电池，欠压检测电路包括有稳压管(D₉)、三极管(T₃、T₄)、电阻(R₅～R₇)、反相器(U_3a)，三极管(T₃、T₄)的输入取直流工作电源经稳压管(D₉)后供给，三极管(T₃、T₄)的输出经反相器(U_3a)后连接至单片机(U₂)的输入脚(INT1)，备用电池(E₂)与二极管(D₇、D₈)串联后连接于直流稳压电源的两输出端，本电源电路在市电正常时，稳压电路向各电路供电，并向可充电池E₁充电，当市电停电时，改用备用电池E₂供电，当备用电池E₂电压低于4.5V时，欠压检测电路输出一中断请求信号给单片机(U₂)，单片机(U₂)输出信号给指示电路，点亮欠压指示灯，通知用户更换电池，同时单片机(U₂)由可充电电池(E₁)供电，输出信号给控制电路，关闭电动控制阀。图2中U₁为三端稳压器，型号LM7806，U_3a、U_3b、U_3c为反相器，型号CD40106、XS₁为IC卡座，型号2014，U₂为单片机，型号为AT89C2051。

电动控制阀其结构如图3所示，它包括有直流电机(9)、齿轮盒(10)、齿轮(11、12、13)、驱动轴(14)、阀体(15)、压簧(16)、阀门(17)、气室(18)、推杆(19)、轴销(20)、螺杆(21)，直流电机(9)其轴端上固定齿轮(11)，齿轮(11、12、13)安装于齿轮盒(10)内，齿轮11、12、13互相啮合，驱动轴(14)与齿轮(13)固定连接，驱动轴(14)下端与螺杆(21)套接，如开槽套接，因而螺杆(21)与驱动轴(9)连动，而螺杆(21)又与推杆(19)螺纹连接，因而螺杆(21)的水平方向旋转带动推杆(19)作竖直上下运动，推杆(19)上开有导向槽，轴销(20)插入导向槽内，使推杆(19)的运动竖直不变，齿轮盒(10)、阀体(15)、连接套(22)为固定连接整体，推杆(19)顶住阀门(17)，阀门(17)与压簧(16)活动连接。阀门上具有气室(18)，当直流电机(9)接收到控制盒(2)电路发出的开启指令后，直流电机(9)顺时针旋转，驱动齿轮盒(10)中的齿轮(11、12、13)作减速转动，齿轮盒(10)的驱动轴(14)输出顺时针转动，带动螺杆(21)同向旋转，此时推杆(19)在轴销(20)的引导下，向下作直线运动，并克服阀门(17)的压簧(16)和管道中的气压，将阀门(17)顶开，电动阀的阀口被打开，电路指令结束后，直流电机停止工作，整个阀门处于开启状态。当直流电机(9)接受到控制盒(2)电路发出的关闭指令时，直流电机(9)反时针旋转，使得齿轮盒(10)的驱动轴(14)输出反时针转动，并带动螺杆(21)作同向旋转，此时推杆(19)在轴销(20)的引导下，向上作直线运动，推杆(19)脱开阀门(17)，阀门(17)在压簧(16)的作用下，将阀口关闭。指令结束后，直流电机(9)停止工作，整个阀门处于关闭状态。

Claims (8)

1、一种智能卡煤气控制器，其特征在于包括有IC卡(1)、计量传感器(3)和控制盒(2)，计量传感器(3)安装在煤气计量表(4)内，控制盒(2)上安装有IC卡座(XS₁)、指示灯(D₁₀～D₁₃)，控制盒(2)内安装有电动控制阀(5)、电路板(6)、电池盒(E)和气流传感器(7)，气流传感器(7)安装在电动控制阀(5)上，电动控制阀(5)串联在煤气管道(8)中，电路板(6)安装有IC卡读写器以及检测电路、指示电路、控制电路、电源电路。

2、根据权利要求1所述的智能卡煤气控制器，其特征在于IC卡读写器以单片机(U₂)为主构成，IC卡座(XS₁)与单片机(U₂)的几个输入输出端口(P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、IWTO)连接，检测电路包括计量传感器电路和气流传感器电路，计量传感器电路(JS、R₈、U_3b)的反相器(U_3b)输出端和气流传感器电路(M、R₁₇～R₂₀、T₉、C₄、U₃C)的反相器(U_3C)输出端都连接至单片机(U₂)的输入端(T0、P1.0)，指示电路的几个三极管(T₅～T₈)的基极输入分别连接单片机(U₂)的几个输出端(P3.7、P3.4、P3.1、P3.0)，指示灯(D₁₀～D₁₃)串联在三极管(T₅～T₈)的输出端。

3、根据权利要求1所述的智能卡煤气控制器，其特征在于控制电路为差分放大电路，两个对称输入端即三极管(T₁₀)的基极和(T₁₅)的基极分别通过电阻(R₂₁、R₂₂)后连接至单片机(U₂)的输出端(P1.6、P1.7)，控制电路的两个输出端，即三极管(T₁₁、T₁₄)的集电极之间串联电动控制阀的直流电机(9)，三极管(T₁₁、T₁₄)的集电极与直流电源之间还分别串联有三极管(T₁₂、T₁₃)。

4、根据权利要求1所述的智能卡煤气控制器，其特征在于充电电路包括电阻(R₁～R₄)、三极管(T₁、T₂)、电容(C₃)、二极管(D₆)及可充电电池(E₁)，三极管(T₁、T₂)、电阻(R₁、R₂、R₃)连接成开关电路，二极管(D₅、D₆)反向并联后，再与可充电电池(E₁)串联，串联两端连接于电源电路(U₁、C₂)的输出端。

5、根据权利要求1所述的智能卡煤气控制器，其特征在于欠压检测电路包括有稳压管(D₉)、三极管(T₃、T₄)、电阻(R₅～R₇)、反相器(U_3a)，三极管(T₃、T₄)的输入经稳压管(D₉)后连接至直流电源电路，三极管(T₃、T₄)的集电极输出经反相器(U_3a)后连接至单片机(U₂)的输入端(INT1)。

6、根据权利要求1所述的智能卡煤气控制器，其特征在于备用电池(E₂)与二极管(D₇、D₈)串联后连接于直流稳压电源的两输出端。

7、根据权利要求1所述的智能卡煤气控制器，其特征在于计量传感器电路包括干簧管、永久磁铁(JS)、电阻(R₈)和反相器(U₃₆)，电阻(R₈)与干簧管(JS)串联后，两端分别连接至直流电源和地，电阻(R₈)和干簧管(JS)的连接点经反相器(U_3b)后，连接至单片机(U₂)的输入端(T0)，永久磁铁(S)安装在煤气计量表(4)的小齿轮上，旁边安装一干簧管(J)。

8、根据权利要求1所述的智能卡煤气控制器，其特征在于气流传感器(M)采用声音传感器。

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