CN2744158Y - 预付费ic卡机井灌溉控制装置 - Google Patents

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赵勇
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Abstract

预付费IC卡机井灌溉控制装置,属于农业灌溉技术领域,所要解决的技术问题是提供了一种能够自动计量机井用水量并通过IC卡进行控制的预付费IC卡机井灌溉控制装置。其技术解决方案是:它包括发讯水表,用户IC卡,水位采样探头,水泵电机和用水计量采集电路、IC卡接口电路、水位检测接口电路、显示提示电路、微处理器、水泵驱动控制电路、实时时钟电路、数据记录电路,微处理器监控电路。发讯水表与用水采集电路相连接,用户IC卡与IC卡接口电路相连,机井水位采样探头与水位检测接口电路相连接,水泵电机与水泵控制电路相连,上述电路都与微处理器的相应接口相连接。本装置实现了机井自动计量用水量,自动计费的操作,可以有效控制灌溉用水量,达到节约用水的目的。

Description

预付费IC卡机井灌溉控制装置
技术领域
本实用新型涉及一种机井灌溉的水量统计和计费的自动控制装置,属于农业灌溉技术领域。
背景技术
随着人口的增长,工农业的发展,地下水的采集量越来越大,宝贵的地下水资源变得日渐匮乏。在水资源利用上,农业灌溉是用水大户,但是由于人们的节水观念不足、取水设施的陈旧落后,导致我国的农业灌溉用水的利用率较低。同时,传统的灌溉方式对灌溉取水没有量的概念,而是以灌溉面积或灌溉用电作为计量计费依据,方式很不合理,造成了地下水资源的极大浪费。为了造福子孙后代,如何更充分、科学地合理利用水资源已经成为一个重要的课题摆在了人们面前,应该予以重视和研究。如果能够设计一种能够预先付费买水,后计量用水,同时方便用户、管理部门使用的灌溉控制装置对于当前节约农业用水将起着积极的推动作用。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供了一种能够自动计量机井用水量并通过IC卡进行控制的预付费IC卡机井灌溉控制装置。
解决上述技术问题的技术方案是:一种预付费IC卡机井灌溉控制装置,它包括发讯水表,用户IC卡,水位采样探头,水泵电机;它还有微处理器控制电路,微处理器控制电路包括用水计量采集电路、IC卡接口电路、水位检测接口电路、显示提示电路、微处理器、水泵驱动控制电路和实时时钟电路、数据记录电路,微处理器监控电路;发讯水表与用水采集电路相连接,用户IC卡与IC卡接口电路相连,机井水位采样探头与水位检测接口电路相连接,水泵电机与水泵控制电路相连,上述用水计量采集电路、IC卡接口电路、水位检测接口电路、显示提示电路、水泵驱动控制电路和实时时钟电路、数据记录电路,微处理器监控电路都与微处理器的相应接口相连接。
上述预付费IC卡机井灌溉控制装置,它的用水计量采集电路由接口J2、光耦G2、三极管N1、N2、电阻R10、R12、R13、R14及电容C4组成,接口J2为4针接口,其输入端与采样探头连接,其输出插头1通过电阻R12与电源连接,输出插头2接三极管N2的基极,输出插头4与三极管N2的发射极共同接地,三极管N2的集电极接光耦G2的输入端,光耦G2的输出端分别接三极管N1的基极和集电极,三极管N1的发射极接地,三极管N1的集电极为用水计量采集电路的输出端,接到微处理器的TO端口。
上述预付费IC卡机井灌溉控制装置,它的IC卡接口电路由接口J1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、电容C3组成,接口J1为6针接口,其输入端与IC卡连接,输出插头1接微处理器IC1的P10端口,输出插头2、3、4接微处理器IC1的P11端口,输出插头4还接到微处理器IC1的P12、P13端口,输出插头5接微处理器IC1的P16端口,电阻R4、R1、R9、R8分别接在输出插头1、2、3、4的输出端,电阻R3、R2分别与电阻R9、R8串联,电阻R5接在电源VCC与输出插头5之间,电容C3接在输出插头5、6之间。
上述预付费IC卡机井灌溉控制装置,它的水位检测接口电路由接口J5、集成电路芯片IC2、电阻R15组成,接口J5为4针接口,它的2、3针分别接微处理器IC1的B、A输入端口,1、4针分别与2、3针并接,电阻R15跨接在微处理器IC1的B、A输入端口之间。
上述预付费IC卡机井灌溉控制装置,它的显示提示电路由接触器U1、U2、数码管SHM1、发光二极管LED1、LED2组成,接触器U1、U2的STR、CLK、OE端口并联后分别与微处理器IC1的P20、P22、P23端口相连接,接触器U1的D端口接于微处理器IC1的P21端口,接触器U2的D端口接于接触器U1的QS端口,发光二极管LED1、LED2的一端接电源,另一端分别接接触器U1、U2的Q1输出端口,数码管SHM1的F1、G1、A1、B1端口分别接接触器U1的Q5-Q8端口,数码管SHM1的F2、A2、B2端口接接触器U2的Q5、Q7、Q8端口。
上述预付费IC卡机井灌溉控制装置,它的水泵驱动控制电路由接口J3、J4、接触器U3、三极管N3、二极管D4、光耦G1、继电器JDQ1、电阻R11、组成,接口J3、J4为3针接口,接触器U3的三组触点1、2、3、4、5、6分别与接口J3和J4的1、2、3口相连接,接触器U3的控制线圈端7、8与继电器JDQ1的动合触头的两端相连接,光耦G1的两个输入端分别接电源和微处理器IC1的P24端口,输出端分别接三极管N3的基极和二极管D4的负相端,三极管N3的集电极接二极管D4的正相端,它们的连接接点接继电器JDQ1的控制线圈,三极管N3的发射极接地,电阻R11接在光耦G1与电源之间。
这种结构的预付费IC卡机井灌溉控制装置,可以读取IC卡中的金额和单价信息,启动水泵电机开始供水,在灌溉中按照用户的用水量和设定的单价自动扣减相应的金额,当本装置中的剩余金额不足最低消费金额时,可以自动关闭电机。本装置实现了机井自动计量用水量,自动计费的操作,可以有效地控制灌溉用水量,达到节约用水的目的。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图;图2是本实用新型的电路原理图。
图中标记如下:用水计量采集电路1、IC卡接口电路2、水位检测接口电路3、显示提示电路4、微处理器5、水泵驱动控制电路6具体实施方式从图1、2中可以看到,本实用新型包括发讯水表、用户IC卡、水位采样探头、水泵电机,它还有微处理器控制电路,微处理器控制电路包括用水计量采集电路1、IC卡接口电路2、水位检测接口电路3、显示提示电路4、微处理器5、水泵驱动控制电路6和实时时钟电路、数据记录电路,微处理器监控电路。发讯水表与用水采集电路1相连接,用户IC卡与IC卡接口电路2相连,机井水位采样探头与水位检测接口电路3相连接,水泵电机与水泵控制电路6相连,上述用水计量采集电路1、IC卡接口电路2、水位检测接口电路3、显示提示电路4、水泵驱动控制电路6、实时时钟电路、数据记录电路,微处理器监控电路都与微处理器5的相应接口相连接。
图2显示的是本实用新型的一个实施例。在该实施例中,微处理器IC1采用89C51芯片,集成电路芯片IC2采用MAX3485芯片,接触器U1、U2采用CD4049接触器,接触器U3采用CJT1-40接触器,数码管SHM1型号为GEM5201BE,光耦G1、G2的型号为TLP521-1,三极管N1、N2、N3的型号为S9013,二极管D4的型号为IN4007。
图中显示,本实施例的用水计量采集电路1由接口J2、光耦G2、三极管N1、N2、电阻R10、R12、R13、R14及电容C4组成。4针接口J2与采样探头连接,电阻R12连接电源和探头插头1脚,用于给采样探头提供电源和短路保护,电阻R14、电容C4分别为上拉电阻和信号滤波电容,接于采样探头2脚与三极管N2的基极,三极管N2、电阻R10、光耦G2为光耦反向驱动电路,光耦G2、三极管N1、电阻R13组成反向缓冲开关电路,三极管N1的集电极与微处理器IC1的14脚相连用于将信号传送至微处理器,用水计量采集电路1完成用户用水的计量采样转换和隔离功能。
图中显示,本实施例的IC卡接口电路2由接口J1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、电容C3组成,IC卡接口电路的输出与微处理器IC1的1、2、3、4、7脚相连,其中电阻R4、R1、R3、R2分别用于微处理器IC1与IC卡之间的过流保护。电阻R9、R8分别为微处理器IC1的3、4脚的上拉电阻,该上拉电阻受控与微处理器IC1的2脚,电容C3为接口J1的5脚与微处理器IC1的7脚相连的信号线上的滤波电容,电阻R5为该信号线上的上拉电阻,IC卡接口电路2连接IC卡与微处理器IC1,用于它们之间信号的传递和隔离保护。
图中显示,本实施例的水位检测接口电路3由接口J5、集成电路芯片IC2、电阻R15组成,接口J5与机井水位探头连接,集成电路芯片IC2的1、2、4脚分别与微处理器IC1的10、17、11引脚相连,电阻R15接于集成电路芯片IC2的6、7脚之间,电阻R15用于完成线路保护,该电路通过串行方式完成对机井水位探头的采样控制和数据查询。
图中显示,本实施例的显示提示电路4由接触器U1、U2、数码管SHM1、发光二极管LED1、LED2组成,接触器U1、U2的1、3、15脚并联后分别与微处理器IC1的21、23、24脚相连,接触器U1的2脚接于微处理器IC1的22脚,而接触器U1的9脚接于接触器U2的2脚,本实施例的电路中可以有8位显示,图中只画出其中一位显示,8位显示之间的连接关系是,前一级的9脚接后一级的2脚。此电路完成控制装置对操作人员的信息显示。
图中显示,本实施例的水泵驱动控制电路6连接于380伏电源和电机的之间,它由接口J3、J4、接触器U3、三极管N3、二极管D4、光耦G1、继电器JDQ1、电阻R11组成,光耦G1被微处理器IC1的25脚所驱动,三极管N3、二极管D4、继电器JDQ1组成缓冲驱动电路,R11为光耦G1的限流电阻,二极管D4为三极管N3的保护二极管,继电器JDQ1的3、4脚连接接触器U3的控制线圈7、8脚,接触器U3的三组触点1、2、3、4、5、6脚分别接口J3和J4相连,本电路通过光耦G1完成微处理器电路与水泵电机的隔离和驱动。
本实用新型的实时时钟电路、数据记录电路,微处理器监控电路都采用常见的结构,属于现有技术,不再赘述。
本实施例的工作过程如下:当用户插入IC卡并通过操作键盘后输入特定信息后,微处理器IC1通过IC卡接口电路2与用户IC卡进行数据交换。若允许开启电机的条件满足,则微处理器IC1通过25脚向水泵驱动控制电路6发送低电平控制信号。因此,光耦G1导通--->三极管N3饱和--->继电器JDQ1触点吸合--->接触器U3控制线圈通电--->水泵电机得电工作。当用户人为设定关闭电机或电机运行的条件不满足时,则微处理器IC1通过25脚向水泵驱动控制电路6发送高电平控制信号。因此,光耦G1截至--->三极管N2截至--->继电器JDQ1触点断开--->接触器U3控制线圈断点--->水泵电机失电停止工作。
在控制系统运行期间,当发讯水表发送高电平信号时,该信号经过三极管N2的反向放大后,驱动光耦G2,此时光耦G2导通。而后,三极管N1饱和导通,三极管N1通过集电极将低电平信号传送至微处理器IC1。当发讯水表发送低电平信号时,该信号经过三极管N2的反向放大后,驱动光耦G2,此时光耦G2截止。而后,三极管N1截止,通过集电极将高电平信号传送至微处理器IC1。
用户使用时,插入购过水的用户IC卡,按动设置键输入使用密码,密码确认成功后,按动电机启动键。本装置读取IC卡中的金额和单价信息,并启动水泵电机开始供水。用户可以拔出IC卡,从事灌溉管理。在灌溉供水过程中,本装置按照用户的用水量和设定的单价,自动扣减相应的金额。当本装置中的剩余金额不足最低消费金额时,本装置自动关闭电机。剩余灌溉结束后,当用户插入正在使用的用户IC卡,并按动设置键及电机后水泵电机关闭。同时,本装置将剩余的金额重新写入用户IC卡。

Claims (6)

1.一种预付费IC卡机井灌溉控制装置,它包括发讯水表,用户IC卡,水位采样探头,水泵电机,其特征在于:它还有微处理器控制电路,微处理器控制电路包括用水计量采集电路 IC卡接口电路 水位检测接口电路 显示提示电路 微处理器 水泵驱动控制电路 和实时时钟电路、数据记录电路,微处理器监控电路:发讯水表与用水采集电路相连接,用户IC卡与IC卡接口电路相连,机井水位采样探头与水位检测接口电路相连接,水泵电机与水泵控制电路相连,上述用水计量采集电路、IC卡接口电路、水位检测接口电路、显示提示电路、水泵驱动控制电路和实时时钟电路、数据记录电路,微处理器监控电路都与微处理器的相应接口相连接。
2.根据权利要求1所述的预付费IC卡机井灌溉控制装置,其特征在于:它的用水计量采集电路 由接口J2、光耦G2、三极管N1、N2、电阻R10、R12、R13、R14及电容C4组成,接口J2为4针接口,其输入端与采样探头连接,其输出插头1通过电阻R12与电源连接,输出插头2接三极管N2的基极,输出插头4与三极管N2的发射极共同接地,三极管N2的集电极接光耦G2的输入端,光耦G2的输出端分别接三极管N1的基极和集电极,三极管N1的发射极接地,三极管N1的集电极为用水计量采集电路的输出端,接到微处理器的TO端口。
3.根据权利要求2所述的预付费IC卡机井灌溉控制装置,其特征在于:它的IC卡接口电路 由接口J1、电阻R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、电容C3组成,接口J1为6针接口,其输入端与IC卡连接,输出插头1接微处理器ICl的P10端口,输出插头2、3、4接微处理器IC1的P11端口,输出插头4还接到微处理器IC1的P12、P13端口。输出插头5接微处理器IC1的P16端口,电阻R4、R1、R9、R8分别接在输出插头1、2、3、4的输出端,电阻R3、R2分别与电阻R9、R8串联,电阻R5接在电源VCC与输出插头5之间,电容C3接在输出插头5、6之间。
4.根据权利要求3所述的预付费IC卡机井灌溉控制装置,其特征在于:它的水位检测接口电路 由接口J5、集成电路芯片IC2、电阻R15组成,接口J5为4针接口,它的2、3针分别接微处理器IC1的B、A输入端口,1、4针分别与2、3针并接,电阻R15跨接在微处理器IC1的B、A辅入端口之间。
5.根据权利要求4所述的预付费IC卡机井灌溉控制装置,其特征在于:它的显示提示电路 由接触器U1、U2、数码管SHM1、发光二极管LED1、LED2组成,接触器U1、U2的STR、CLK、OE端口并联后分别与微处理器IC1的P20、P22、P23端口相连接,接触器U1的D端口接于微处理器IC1的P21端口,接触器U2的D端口接于接触器U1的QS端口,发光二极管LED1、LED2的一端接电源,另一端分别接接触器U1、U2的Q1输出端口,数码管SHM1的F1、G1、A1、B1端口分别接接触器U1的Q5-Q8端口,数码管SHM1的F2、A2、B2端口接接触器U2的Q5、Q7、Q8端口。
6.根据权利要求5所述的预付费IC卡机井灌溉控制装置,其特征在于:它的水泵驱动控制电路 由接口J3、J4、接触器U3、三极管N3、二极管D4、光耦G1、继电器JDQ1、电阻R11、组成,接口J3、J4为3针接口,接触器U3的三组触点1、2、3、4、5、6分别与接口J3和J4的1、2、3口相连接,接触器U3的控制线圈端7、8与继电器JDQ1的动合触头的两端相连接,光耦G1的两个输入端分别接电源和微处理器IC1的P24端口,输出端分别接三极管N3的基极和二极管D4的负相端,三极管N3的集电极接二极管D4的正相端,它们的连接接点接继电器JDQ1的控制线圈,三极管N3的发射极接地,电阻R11接在光耦G1与电源之间。
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