CN2699251Y - 红外ic卡预付费阶梯式水表 - Google Patents
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Abstract
一种红外IC卡预付费阶梯式水表，其构成包括电池(1)、供电控制电路(2)、脉冲采样电路(3)、(4)、红外IC卡无源值守电路(5)、时钟电路(6)、单片机(7)、液晶显示电路(8)、数据存贮电路(9)、电动阀门及驱动电路(10)、低压检测电路(11)、红外收发电路(12)和水表(13)。它使用红外IC卡作为信息传递媒介，采用没有有源值守电路作为水表的信号采样、供电控制系统，实现了按新“水法”要求的阶梯式计费功能，并且有寿命长、功耗低、抗干扰能力强等优点，可广泛适用于居民、企事业单位的用水计量。
Description
技术领域
本实用新型属于检测水流量的一种红外IC卡预付费阶梯式水表。
背景技术
目前，新“水法”已颁布，在全国许多地方已开始实施，新“水法”要求实行“超定额累计加价”，即阶梯式计费，但目前现有的产品IC卡预付费水表还不具有此功能。现有采用红外线作为传递信息的水表都是采用有源红外值守电路，有源值守电路的存在增加了功耗，降低了产品的抗干扰能力。
发明内容
本实用新型的目的就是提供一种红外IC卡预付费阶梯式水表以满足新“水法”的计费要求和克服现有产品的功耗高、抗干扰能力低的缺点。
本实用新型的最大特点是采用红外IC卡作为信息传递媒介，却没有有源值守电路，且单片机为间断工作方式的一种新的供电控制系统。
本红外IC卡预付费阶梯式水表的构成，它由电池(1)、供电控制电路(2)、脉冲采样电路(3)、(4)、红外IC卡无源值守电路(5)、时钟电路(6)、单片机(7)、液晶显示电路(8)、数据存贮电路(9)、电动阀门及驱动电路(10)、低压检测电路(11)、红外收发电路(12)等电路构成的信号采样、供电控制系统和用于计量水流量的机械水表(13)组成，其中脉冲采样电路(3)、(4)是由二个常开干簧管K1、K2组成，安装在水表(13)内获取水流量的采样信号，一端同电池(1)的正极相连，另一端经供电控制电路(2)中的微分输出同单片机(7)的信号检测端相连。红外无源值守电路(5)由一个含有磁铁的红外IC卡输入触发的常开干簧管K3或霍尔器件构成，一端接电池(1)的正极，另一端也经供电控制电路(2)的微分输出同单片机(7)的IC卡信号检测端相连。时钟电路(6)的数据端以I2C总线形式同单片机(7)的时钟数据读、写端相连，时钟电路(6)的中断输出端同供电控制电路(2)的信号转换输入端相连，其信号转换的输出端同单片机(7)的时钟检测端相连；单片机(7)显示数据输出端接液晶显示电路(8)加以显示。单片机(7)以I2C总线形式同数据存贮电路(9)相连。单片机(7)的驱动信号输出端接电动阀门及驱动电路(10)的控制端。低压检测电路(11)的输入端同电池(1)的正极相连，输出端同单片机(7)的低压信号检测端相连。单片机(7)的红外收、发信号端分别同红外收发电路(12)的收、发端相连。本实用新型的红外IC卡预付费阶梯式水表中所采用的供电控制系统构成的机电一体化红外IC卡预付费阶梯式水表，用二个常开干簧管K1、K2在水表(13)的机械计数器上获取采样信号，用一个常开干簧管K3做感知带有一块磁铁的红外IC卡信号的输入。平时，电路[除时钟电路(6)的芯片外]同电池(1)处于隔离状态，除时钟电路(6)的芯片外的所有电路都处于断电状态，只有下述情况时，电路才同电池(1)接通，处于工作状态：
1、在机械表(13)的计数器上脉冲采样电路(3)、(4)的二个采样干簧管K1、K2闭合时；
2、红外IC卡输入、红外IC卡无源值守电路(5)的干簧管K3闭合时；
3、时钟电路(6)的芯片需同单片机(7)交换信息时；
以上三种情况，其工作时间最多为几秒钟，单片机(7)信息处理完成，单片机(7)及其它电路自动同供电电池(1)隔离[时钟电路(6)的芯片除外]，处于断电状态，即红外IC卡预付费阶梯式水表中的电路部分，除时钟电路(6)的芯片外，大部分时间处于不工作的断电状态，只有在极短的时间，当有信息需要单片机(7)处理时，才处于间断的工作状态。该实用新型具有以下优点：
1、功耗低、寿命长：由于电路每次工作的时间极短，又采用无源值守电路的低功耗设计，因此，电路的功耗极小，大大延长了电池的使用寿命和电路的寿命。
2、抗干扰能力极强：电路平时不工作，工作时的时间又极短，因此，电路中的单片机(7)受干扰的概率大大降低，再加上软、硬件的一些抗干扰措施，使整机的可靠性得到极大地提高。
该实用新型可广泛用于居民、企事业单位的用水计量。
附图说明
图1红外IC卡预付费阶梯式水表的结构方框示意图
图2红外IC卡预付费阶梯式水表的供电控制系统的电路原理图
具体实施方式
首先结合附图2对本实用新型采用的供电控制系统工作原理作详细说明。
图2中，K3是红外IC卡无源值守电路(5)的常开干簧管，当带有永磁铁的红外IC卡靠近时，K3闭合，单片机(7)上电，液晶显示电路(8)是通信状态。
由图2可看出，脉冲采样电路(3)、(4)的K1、K2和红外无源值守电路(5)的K3都采用常开干簧管作为传感器件，它们同信号输入电路及供电控制电路的组合是相同的，就以用水量采样电路为例加以叙述：
用水量计量信号的采样部件由设在水表(13)机械计数器齿轮上的小磁铁和固定在计数器旁的常开干簧管K1组成。
平时，干簧管K1处于开路状态，晶体管Q1不工作，电池(1)同电路隔离，电路处于断电状态，当计数器齿轮转动使小磁铁靠近干簧管K1时，干簧管K1吸合，二极管D2的阳极为高电平，晶体管Q1和Q2导通，电池(1)同电路接通、供电，单片机(7)上电复位后，立即输出一高电平加在二极管D7的阳极上，使晶体管Q1和Q2维持导通状态，此时无论干簧管K1处于何种状态，电路都处于供电的工作状态。
干簧管K1的吸合，电池(1)给电容C2充电，随着充电过程的进行，二极管D2的阳极由高电平逐渐下降为低电平，因此，充电时间常数选择很关键，必须使二极管D2阳极维持高电平、晶体管Q1和Q2导通的时间大于单片机(7)的上电复位、输出高电平的时间，以保证供电的延续。二极管D2的阳极同时同单片机(7)的用水信号检测端相连，供单片机(7)检测，二极管D2的作用是使各输入信号电路相互隔离，当单片机(7)输出高电平后，二极管D2的作用是使各输入信号电路相隔离，当单片机(7)输出高电平后，二极管D2使截止，两边电路隔离，这样，无论干簧管K1吸合的时间多长，只有一个信号输入到单片机(7)。
当单片机(7)将信息处理完成后，输出一低电平，晶体管Q1和Q2截止，无论干簧管K1处于何种状态，电路都同电池(1)隔离，处于断电状态。
干簧管K1吸合时，电容C2充电，当断开时，电容C2通过R1、R2和D1放电，为下次信号的计量做好准备。
使用二个装在不同位置的干簧管K1、K2采样计量信号，一是为了计量的准确性，二是为防止不法分子在表外使用大磁铁将干簧管K1、K2吸合、窃水，因为正常用水时，干簧管K1和K2是按序分别吸合的，但当窃水发生时，干簧管K1和K2同时吸合，单片机(7)检测到窃水后，立即将电动阀门及驱动电路(10)的阀门关闭，用户不能用水，达到了防窃水的目的。
下面结合附图1对本实用新型的工作过程作进一步的说明：
当信号输入时，单片机(7)及其电路同电池(1)接通，单片机(7)工作，此时单片机(7)首先进行初始化并存贮信号输入的类型，然后读取数据存贮电路(9)的剩余金额和当月累计用水数据，如果剩余金额数据为0，单片机(7)的关阀控制端输出一信号到电动阀门及驱动电路(10)的关阀控制端关闭阀门，同时检测阀门关闭的信号输入，检测到信号输入，说明阀门已关闭，停止关阀控制端的输出，如果剩余金额不为0，单片机(7)的开阀控制端输出一信号到电动阀门及驱动电路(10)的开阀控制端开启阀门，同时检测阀门开启的信号输入，检测到信号输入，说明阀门已全部打开，停止开阀控制端的输出，从而实现自动关闭、接通用户用水的任务；如果剩余金额小于所设定的报警金额，单片机(7)的报警输出端输出一信号给蜂鸣器工作发出声音，提示用户，钱快用完，需重新购水，从而实现自动报警、提示用户的任务；而后单片机(7)为判断输入信号的类型，如果输入信号为脉冲采样电路(3)的信号，就记录并存贮，如果输入信号为脉冲采样电路(4)的信号，且脉冲采样电路(3)的信号已输入，就将当月用水量增加0.01m3，(因为是在千分之一立方米处采样)剩余金额减少单价％数，同时将脉冲采样电路(3)的信号记录删除，当剩余金额减少到0或出现透支时，就关闭阀门，停止供水，且记录透支金额，从下次的购买金额中扣除，从而实现了预付费的任务；随着当用水量的增加，单片机(7)不断地同存贮的按月平价用水限量进行比较，当月用水量超出平价用水限量后剩余金额按议价1单价％数递减，当用水量超出月议价1用水限量后，剩余金额按议价2单价％数递减。本实用新型阶梯式水表可根据新“水法”要求设置为三阶梯：平价水价、议价1水价和议价2水价，按月用水限量可为平价用水限量和议价1用水限量；如果输入信号为时钟电路(6)的信号输入，说明现在时间为每月1日的零时，单片机(7)检测到这一信号后，将上月累计用水量清除为0，并将用水价格恢复为平价，从而实现了新“《水法》”超定额累计加价制度的要求。
当存有所购金额的红外IC卡输入数据时，输入的信号就为红外IC卡无源值守电路(5)的输入，当单片机(7)检测到这一信号后，首先将从数据存贮电路(9)中读出的密码，同用红外收发电路(12)接收到的红外IC卡中的密码进行比较，如果密码正确，则将接收到的红外IC卡中所购金额与已从数据存贮电路(9)中读出的表中剩余金额相加，然后通过红外收发电路(12)发出信号告知红外IC卡已正确接收，红外IC卡将卡内的所购金额清除为0，同时，单片机(7)将相加后的剩余金额和当月用水量数据送往液晶显示电路(8)显示，并在数据存贮电路(9)中存贮相加后的剩余金额。
本实用新型的低压保护过程中，无论是何种信号输入，当单片机(7)进入正常工作时，对低压检测电路(11)送来的信号进行检测，当检测到低压信号后，单片机(7)进入低压处理程序，首先将该信号进行存贮，以供液晶显示电路(8)显示汉字“低压”，提示用户电池(1)电量低，尽快更换，然后通过电动阀门及驱动电路(10)输出关阀信号将阀门关闭，从而实现自动保护任务。
本实用新型采用的水表(13)是干式水表，单片机(7)采用的是PIC16C57，电池(1)选用的是3V锂电池，液晶显示电路(8)选用具有串接口自带液晶驱动的SOI29，数据存贮电路(9)选用的是24C01，电动阀门及驱动电路(10)选用的是电动阀门为电机驱动的球阀，低压检测电路(11)选用的是HT7027，红外收发电路(12)的收、发元件选用的是QST-8LR2和OSE-8L。该采样、供电控制系统、机械式水表和阀门装配在一个壳体内。
综上所述，可以看出本实用新型为社会提供了一种满足新“水法”要求的产品，为新“水法”的实施提供了技术依托，可以广泛应用居民、企事业单位的用水计量，具有显著的经济和社会效益。
Claims (2)
1、一种红外IC卡预付费阶梯式水表，其构成包括水表(13)，其特征在于它还包括由电池(1)、供电控制电路(2)、脉冲采样电路(3)、(4)、红外IC卡无源值守电路(5)、时钟电路(6)、单片机(7)、液晶显示电路(8)、数据存贮电路(9)、电动阀门及驱动电路(10)、低压检测电路(11)、红外收发电路(12)组成的采样、供电控制系统；其中脉冲采样电路(3)、(4)由二个常开干簧管K1、K2组成并安装在水表(13)内，其一端同电池(1)的正极相连，另一端经供电控制电路(2)中的微分输出同单片机(7)的信号检测端相连；红外无源值守电路(5)的一端接电池(1)的正极，另一端经供电控制电路(2)的微分输出同单片机(7)的IC卡信号检测端相连；时钟电路(6)的数据端以I2C总线形式同单片机(7)的时钟数据读写端相连，时钟电路(6)的中断输出端同供电控制电路(2)的信号转换输入端相连，其信号转换的输出端同单片机(7)的时钟检测端相连；单片机(7)的显示数据输出端接液晶显示电路(8)；单片机(7)以I2C总线形式同数据存贮电路(9)相连；单片机(7)的驱动信号输出端接电动阀门及驱动电路(10)的控制端；低压检测电路(11)的输入端同电池(1)的正极相连，输出端同单片机(7)的低压信号检测端相连；单片机(7)的红外收、发信号端分别同红外收发电路(12)的收、发端相连。
2、如权利要求1所述的红外IC卡预付费阶梯式水表，其特征在于红外IC卡无源值守电路(5)是一个含有磁铁的红外IC卡输入触发的常开干簧管或霍尔器件。
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