專(zhuān)利名稱(chēng)：超低功耗燃?xì)庵悄芸ǚ栏`氣控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種采用單片計(jì)算機(jī)的數(shù)字程序控制裝置，也屬于一種由電動(dòng)機(jī)致動(dòng)的提升閥，具體是指一種超低功耗燃?xì)庵悄芸ǚ栏`氣控制器。
現(xiàn)有的管道燃?xì)獾挠脷夤芾矸椒ㄆ毡槭遣捎闷つな矫簹獗碛?jì)量，煤氣公司派專(zhuān)人上門(mén)抄表收費(fèi)，既費(fèi)時(shí)費(fèi)力，又存在收費(fèi)難的問(wèn)題，并且當(dāng)燃?xì)獗沓霈F(xiàn)故障而停表時(shí)，用戶(hù)仍然照常用氣，因而不能準(zhǔn)確反映用戶(hù)的用氣量，給煤氣公司帶來(lái)一定的經(jīng)濟(jì)損失。即使目前有些地區(qū)在試用的各種智能卡定量供氣控制器，因普遍達(dá)不到超低功耗，因而大多需要外接交流電或隔不多久就要更換電池，致使存在斷電不能關(guān)閥，即“白用氣”的現(xiàn)象，造成管理上的漏洞。
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型的目的，乃是提供一種無(wú)需人工抄表而必須預(yù)繳氣費(fèi)方可自動(dòng)定量供氣、并且能?chē)?yán)格有效地防止各種人為竊用氣現(xiàn)象發(fā)生的越低功耗燃?xì)庵悄芸ǚ栏`氣控制器。
本實(shí)用新型的解決方案如下。它由電路和機(jī)械兩部分構(gòu)成，電路部分由單片機(jī)及其接口電路、IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路、顯示與按鍵電路、時(shí)鐘電路、計(jì)量與防竊氣傳感電路、電池電壓檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路構(gòu)成，其中IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路跟單片機(jī)及其接口電路的讀、寫(xiě)信號(hào)控制端相接，顯示與按鍵電路跟單片機(jī)及其接口電路的按鍵信號(hào)輸入接口端和顯示輸出端相連，時(shí)鐘電路、計(jì)量與防竊氣傳感電路、電池電壓檢測(cè)電路的信號(hào)輸出端分別跟單片機(jī)及其接口電路的信號(hào)輸入接口端相接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端接在單片機(jī)及其接口電路的輸出控制端；機(jī)械部分由微型直流電機(jī)和電動(dòng)控制閥構(gòu)成，電動(dòng)控制閥具有一個(gè)偏心的閥體，閥體上開(kāi)有燃?xì)馊肟谕ǖ篮腿細(xì)獬隹谕ǖ溃陂y體內(nèi)的燃?xì)馊肟谕ǖ琅c燃?xì)獬隹谕ǖ赖倪B通口上設(shè)置有將連通口封蓋起來(lái)的碗形密封圈，閥體上方固連有將碗形密封圈壓蓋住的閥蓋，閥蓋中心開(kāi)設(shè)的通孔內(nèi)裝有軸承，碗形密封圈底部中間固定有一升降螺母，升降螺母上旋接有向上的座落在軸承內(nèi)且穿過(guò)軸承和閥蓋的升降螺桿，軸承下方的升降螺桿上套裝有O形密封圈，閥蓋上方的升降螺桿上用徑向布置的銷(xiāo)軸固定著一個(gè)套裝在升降螺桿上的大齒輪，閥蓋頂部上方固定著支承板，支承板頂部上方固定有一臺(tái)微型直流電機(jī)，微型直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上固連著與大齒輪相嚙合的小齒輪，閥體的上方裝設(shè)有將閥蓋、支承板和微型直流電機(jī)等遮蓋起來(lái)的罩殼，微型直流電機(jī)的電源輸入端線(xiàn)連接在本實(shí)用新型電路部分的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作出進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。


圖1為本實(shí)用新型一種具體的機(jī)電一體總裝置被安裝在用戶(hù)煤氣表上的結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖；圖2為本實(shí)用新型電路部分中的IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路所含的IC卡的外形圖；圖3為本實(shí)用新型的機(jī)電總方框原理圖；圖4為圖3本實(shí)用新型所含電路部分的一種具體電路的實(shí)施例；圖5為圖3本實(shí)用新型所含機(jī)械部分的一種具體結(jié)構(gòu)的實(shí)施例；圖6為圖5的A-A剖視圖；圖7為圖5本實(shí)用新型的機(jī)械部分帶局部剖視的左視圖。
參見(jiàn)圖3。本實(shí)用新型由電路和機(jī)械兩部分構(gòu)成，電路部分由單片機(jī)及其接口電路1、IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路2、顯示與按鍵電路3、時(shí)鐘電路4、計(jì)量與防竊氣傳感電路5、電池電壓檢測(cè)電路6、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路7構(gòu)成，其中IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路2跟單片機(jī)及其接口電路1的讀、寫(xiě)信號(hào)控制端相接，顯示與按鍵電路3跟單片機(jī)及其接口電路1的按鍵信號(hào)輸入接口端和顯示輸出端相連，時(shí)鐘電路4、計(jì)量與防竊氣傳感電路5、電池電壓檢測(cè)電路6的信號(hào)輸出端分別跟單片機(jī)及其接口電路1的信號(hào)輸入接口端相接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路7的輸入端接在單片機(jī)及其接口電路1的輸出控制端。
參見(jiàn)圖3與圖4。單片機(jī)及其接口電路1由超低功耗單片機(jī)U1、接口電路U2、電阻R14及電容C1與C2組成，單片機(jī)U1可采用日本OKI公司生產(chǎn)的SMS1654型號(hào)，接口電路U2可采用美國(guó)PSD專(zhuān)用接口芯片PSD003；IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路2由加密IC卡、IC卡卡座U3、三極管VT7與VT8、二極管D1至D5、電阻R10到R13及電容C3至C6組成，U3可采用S4012型號(hào)；顯示與按鍵電路3由發(fā)光二極管LED1至LED5、數(shù)碼管LED6至LED8、電阻R1至R7及按鍵K1組成，發(fā)光二極管和數(shù)碼管均可市購(gòu)；時(shí)鐘電路4由雙晶振振蕩電路U5構(gòu)成，型號(hào)可采用SYX32768；計(jì)量與防竊氣傳感電路5由計(jì)量傳感器開(kāi)關(guān)MC和防竊氣傳感器開(kāi)關(guān)KZ與BT構(gòu)成，可自制或市購(gòu)；電池電壓檢測(cè)電路6由電壓檢測(cè)集成電路U4構(gòu)成，型號(hào)為S-8053LRB；電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路7由三極管VT1至VT6、電阻R8與R9及電阻R15至R17組成。接口電路U2的輸出端與單片機(jī)U1的信號(hào)輸入端相連；IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路2中的IC卡卡座U3和電阻R10分別與單片機(jī)U1相接；顯示與按鍵電路3中的LED1至LED8和電阻R1至R7均與單片機(jī)U1相連，而按鍵K1則與接口電路U2的輸入端相接；時(shí)鐘電路4的U5、計(jì)量與防竊氣傳感電路5中的MC、BT傳感器開(kāi)關(guān)分別與接口電路U2的輸入端相連；電池電壓檢測(cè)電路6的U4的輸出端與單片機(jī)U1相接；電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路7的電阻R15和R16接在單片機(jī)U1的輸出端。
參見(jiàn)圖3和圖5至圖7。本實(shí)用新型的機(jī)械部分由微型直流電機(jī)8和電動(dòng)控制閥9構(gòu)成，電動(dòng)控制閥9具有一個(gè)偏心的閥體91，閥體91上開(kāi)有燃?xì)馊肟谕ǖ?101和燃?xì)獬隹谕ǖ?102，在閥體91內(nèi)的燃?xì)馊肟谕ǖ?101和燃?xì)獬隹谕ǖ?102的連通口9103上設(shè)置有將連通口9103封蓋起來(lái)的碗形密封圈92，碗形密封圈92可用丁腈(NBK)制造。閥體91上方具有用螺釘913和彈簧墊圈914固定在閥體91上的閥蓋94，閥蓋94中心開(kāi)設(shè)的通孔內(nèi)緊套有軸承97，碗形密封圈92底部中間固定有一桿狀的升降螺母93，升降螺母93上旋接有向上的位于軸承97內(nèi)且穿過(guò)軸承97和閥蓋94的升降螺桿99，軸承97下方的升降螺桿99上套裝有用橡膠制作的O形密封圈96，閥蓋94上方的升降螺桿99上用沿徑向布置的銷(xiāo)軸98固定著一個(gè)套裝在升降螺桿99上的大齒輪910，閥蓋94頂部上方具有用螺釘919和彈簧墊圈920固定在閥蓋94上的支承板911，機(jī)械部分的微型直流電機(jī)8用螺釘916固定在此支承板911上，微型直流電機(jī)8的轉(zhuǎn)軸上固連著與下方的大齒輪910相嚙合的小齒輪915，閥體91的上方具有用螺釘95將其與閥蓋94相固連且將閥蓋94、支承板911和微型直流電機(jī)8等遮蓋起來(lái)的罩殼912。支承板911上用螺釘917固連著壓線(xiàn)板918，微型直流電機(jī)8的電樞M的電源輸入端線(xiàn)81固裝在壓線(xiàn)板918上，再穿過(guò)罩殼912上的開(kāi)孔與電路部分的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路7的輸出端相連，亦即分別與圖4中三極管VT3(VT5)的集電極和VT4(VT6)的集電極相連。
參見(jiàn)
圖1與圖2，本實(shí)用新型其絕大部分元器件和零配件可組裝于一控制盒10內(nèi)，電路部分的絕大多數(shù)元器件裝在盒內(nèi)的電路板11上，只有計(jì)量與防竊氣傳感電路5中的計(jì)量傳感器開(kāi)關(guān)(MC)51和防竊氣傳感器開(kāi)關(guān)(KZ與BT)52安裝在用戶(hù)煤氣表13內(nèi)，控制盒10的面板上裝有顯示與按鍵電路3中的數(shù)碼管(LED6-LED8)31、按鍵(K1)32、發(fā)光二極管(LED1-LED5)33。煤氣管道12穿過(guò)控制盒10與用戶(hù)煤氣表13相連通，電動(dòng)控制閥8則串聯(lián)在煤氣管道12中，圖2所示的IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路2中的加密IC卡21，從控制盒10面板上開(kāi)設(shè)的IC卡插入口101，插入電路的IC卡卡座U3中。
參見(jiàn)
圖1至圖7。具有上述機(jī)電一體結(jié)構(gòu)的本實(shí)用新型的工作原理如下。當(dāng)IC卡21完全插入IC卡卡座U3后，U3上的接近開(kāi)關(guān)產(chǎn)生一電脈沖信號(hào)給單片機(jī)U1，U1控制供電電路中的三極管VT7與VT8導(dǎo)通，使U3的VDD上電壓為5V，接著執(zhí)行相應(yīng)的讀寫(xiě)卡程序，執(zhí)行完后，控制VT7與VT8截止，使U3的VDD電壓為OV；并根據(jù)IC卡的識(shí)別碼，執(zhí)行相應(yīng)的控制，如讀寫(xiě)氣量，關(guān)閉或打開(kāi)電動(dòng)控制閥9。加密IC卡21上的密碼由煤氣公司和生產(chǎn)廠家共同設(shè)置，且一機(jī)一卡制，防偽性更好。讀寫(xiě)完畢給IC卡21立即下電，確保即使插入金屬片，也不會(huì)影響正常工作。安裝在用戶(hù)煤氣表13內(nèi)的計(jì)量傳感器開(kāi)關(guān)(MC)51，本質(zhì)上是一開(kāi)關(guān)，當(dāng)它每檢測(cè)到用戶(hù)使用完0.1m3氣量時(shí)，煤氣表字輪帶動(dòng)開(kāi)關(guān)閉合，產(chǎn)生一電脈沖信號(hào)，供單片機(jī)U1計(jì)數(shù)，每計(jì)數(shù)十個(gè)脈沖，購(gòu)氣量減一。當(dāng)控制器內(nèi)剩余氣量＜5m3時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉電動(dòng)控制閥9，如果用戶(hù)實(shí)在來(lái)不及購(gòu)氣，可按應(yīng)急/查詢(xún)按鍵(K1)32，自動(dòng)開(kāi)閥，供用戶(hù)繼續(xù)使用剩余氣量，當(dāng)剩余氣量為0時(shí)，再次關(guān)閥，此時(shí)按應(yīng)急鍵(K1)32無(wú)效，用戶(hù)煤氣表13內(nèi)的防竊氣傳感器開(kāi)關(guān)(KZ與BT)52實(shí)質(zhì)上是兩個(gè)串聯(lián)的開(kāi)關(guān)，正常時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)它們檢測(cè)到用戶(hù)試圖開(kāi)啟煤氣表字輪蓋或塞進(jìn)卡片卡住字輪走動(dòng)時(shí)，開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，輸出一個(gè)脈沖信號(hào)給單片機(jī)U1,U1立即響應(yīng)，并控制關(guān)閉電動(dòng)控制閥9，此時(shí)用戶(hù)必須找煤氣公司維修后，方可用氣。
當(dāng)電池電壓檢測(cè)電路6的U4檢測(cè)到焊接在電路板11上的長(zhǎng)使用壽命鋰電池所提供的電壓VDD＜3V后，立即通知單片機(jī)U1空制關(guān)閉電動(dòng)控制閥9，最多還可應(yīng)急使用2小進(jìn)后，立即關(guān)閥，必須經(jīng)煤氣公司維修后，方可用氣。顯示與按鍵電路3的作用是顯示剩余氣量及工作狀態(tài)，顯示方式是采用掃描方式和查詢(xún)按鍵式，即當(dāng)安全關(guān)閥、剩余氣量＜5m3、電池欠壓狀態(tài)出現(xiàn)后，連續(xù)兩次按按鍵(K1)32，執(zhí)行應(yīng)急功能，而平時(shí)執(zhí)行查詢(xún)功能，可由LED1-LED8顯示剩余氣量和工作狀態(tài)。按鍵一次，顯示幾秒鐘后自動(dòng)熄滅，功耗較低，并且限制每天的查詢(xún)次數(shù)和總查詢(xún)次數(shù)，以利于確保鋰電池的使用壽命。時(shí)鐘電路4的作用是依靠U5產(chǎn)生實(shí)時(shí)時(shí)鐘，用來(lái)限制每天的查詢(xún)次數(shù)和IC卡插卡的次數(shù)，以及檢測(cè)當(dāng)煤氣表13出現(xiàn)故障后，能控制關(guān)閥。
電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路7的輸入端受單片機(jī)U1輸出端信號(hào)的空制，當(dāng)U1的PIN2端為高電平而PIN3端為低電平時(shí)，三極管VT1、VT3、VT6導(dǎo)通，而VT2、VT4、VT5截止，使微型直流電機(jī)(M)8正轉(zhuǎn)，反之，電機(jī)(M)8反轉(zhuǎn)，以控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)(M)8執(zhí)行開(kāi)關(guān)電動(dòng)控制閥9的動(dòng)作。安裝在電機(jī)(M)8轉(zhuǎn)軸上的小齒輪915，帶動(dòng)相嚙合的大齒輪910隨電機(jī)(M)8的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，再帶動(dòng)固定在大齒輪910上的升降螺桿99作上下運(yùn)動(dòng)，于是升降螺母93和碗形密封圈92也跟著作上下運(yùn)動(dòng)，從而堵住或釋放閥體91內(nèi)的燃?xì)馊肟谕ǖ?101與燃?xì)獬隹谕ǖ?102相銜接的連通口9103，實(shí)現(xiàn)用戶(hù)用氣量的定量自動(dòng)控制。采用偏心閥體91，有利于降低壓損，采用銷(xiāo)軸98和軸承97，有利于減少電機(jī)(M)8的起動(dòng)和堵轉(zhuǎn)電流。
本實(shí)用新型采用單片機(jī)技術(shù)和智能IC卡技術(shù)，對(duì)用戶(hù)用氣和燃?xì)庥?jì)量實(shí)現(xiàn)了智能化控制和管理，這就省去了目前靠人工抄表的復(fù)雜手續(xù)。由于先收費(fèi)后用氣，也避免了用戶(hù)拖欠燃?xì)赓M(fèi)。由于采用了超低功耗單片機(jī)和外圍超低功耗電路設(shè)計(jì)，正常情況下，電路總耗電電流＜10μA，內(nèi)藏長(zhǎng)使用壽命鋰電池，因此不用更換電池，也不用外接任何電源，可連續(xù)工作十年以上，并且能有效地防止各種人為竊用氣現(xiàn)象發(fā)生。其性能先進(jìn)，功能齊全，設(shè)計(jì)合理，使用方便，安全可靠，經(jīng)濟(jì)適用，為各種管道燃?xì)?煤氣、天然氣等)的用氣管理實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化提供了一種先進(jìn)設(shè)備。
權(quán)利要求1.一種超低功耗燃?xì)庵悄芸ǚ栏`氣控制器，由電路和機(jī)械兩部分構(gòu)成，其特征在于A)電路部分由單片機(jī)及其接口電路、IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路、顯示與按鍵電路、時(shí)鐘電路、計(jì)量與防竊氣傳感電路、電池電壓檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路構(gòu)成，其中IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路跟單片機(jī)及其接口電路的讀、寫(xiě)信號(hào)控制端相接，顯示與按鍵電路跟單片機(jī)及其接口電路的按鍵信號(hào)輸入接口端和顯示輸出端相連，時(shí)鐘電路、計(jì)量與防竊氣傳感電路、電池電壓檢測(cè)電路的信號(hào)輸出端分別跟單片機(jī)及其接口電路的信號(hào)輸入接口端相接，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的輸入端接在單片機(jī)及其接口電路的輸出控制端；B)機(jī)械部分由微型直流電機(jī)和電動(dòng)控制閥構(gòu)成，電動(dòng)控制閥具有一個(gè)偏心的閥體，閥體上開(kāi)有燃?xì)馊肟谕ǖ篮腿細(xì)獬隹谕ǖ?，在閥體內(nèi)的燃?xì)馊肟谕ǖ琅c燃?xì)獬隹谕ǖ赖倪B通口上設(shè)置有將連通口封蓋起來(lái)的碗形密封圈，閥體上方固連有將碗形密封圈壓蓋住的閥蓋，閥蓋中心開(kāi)設(shè)的通孔內(nèi)裝有軸承，碗形密封圈底部中間固定有一升降螺母，升降螺母上旋接有向上的座落在軸承內(nèi)且穿過(guò)軸承和閥蓋的升降螺桿，軸承下方的升降螺桿上套裝有O形密封圈，閥蓋上方的升降螺桿上用徑向布置的銷(xiāo)軸固定著一個(gè)套裝在升降螺桿上的大齒輪，閥蓋頂部上方固定著支承板，支承板頂部上方固定有一臺(tái)微型直流電機(jī)，微型直流電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上固連著與大齒輪相嚙合的小齒輪，閥體的上方裝設(shè)有將閥蓋、支承板和微型直流電機(jī)等遮蓋起來(lái)的罩殼，微型直流電機(jī)的電源輸入端線(xiàn)連接在本實(shí)用新型電路部分的電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路的輸出端。
2.如權(quán)利要求1所述的超低功耗燃?xì)庵悄芸ǚ栏`氣控制器，其特征在于，單片機(jī)及其接口電路由超低功耗單片機(jī)U1、接口電路U2、電阻R14及電容C1與C2組成；IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路由加密IC卡、IC卡卡座U3、三極管VT7與VT8、二極管D1至D5、電阻R10至R13及電容C3至C6組成；顯示與按鍵電路由發(fā)光二極管LED1至LED5、數(shù)碼管LED6至LED8、電阻R1至R7及按鍵K1組成；時(shí)鐘電路由雙晶振振蕩電路U5構(gòu)成，計(jì)量與防竊氣傳感電路由計(jì)量傳感器開(kāi)關(guān)MC和防竊氣傳感器開(kāi)關(guān)KZ與BT構(gòu)成，電池電壓檢測(cè)電路由電壓檢測(cè)集成電路U4構(gòu)成，電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路由三極管VT1至VT6、電阻R8與R9及電阻R15至R17組成。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型具有由單片機(jī)及其接口電路、IC卡及其讀寫(xiě)與供電電路、顯示與按鍵電路、時(shí)鐘電路、計(jì)量與防竊氣傳感電路、電池電壓檢測(cè)電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路組成的電路部分和由微型直流電機(jī)、電動(dòng)控制閥構(gòu)成的機(jī)械部分。它對(duì)用戶(hù)用氣和燃?xì)庥?jì)量實(shí)現(xiàn)智能化控制和管理,省去了靠人工抄表收費(fèi)的復(fù)雜手續(xù)。由于采用了超低功耗電路設(shè)計(jì)和長(zhǎng)壽命鋰電池,因此可不更換電池而連續(xù)工作十年以上。其設(shè)計(jì)合理,性能先進(jìn),功能齊全,使用安全可靠。
文檔編號(hào)F16K31/00GK2327856SQ98230038
公開(kāi)日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1998年1月14日 優(yōu)先權(quán)日1998年1月14日
發(fā)明者周明弘, 肖映前, 袁學(xué)文, 何志士, 肖勝前 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙市天成科技開(kāi)發(fā)有限公司