專利名稱：紅外ic卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于檢測(cè)水流量的一種紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表。
背景技術(shù)：
目前，新“水法”已頒布，在全國(guó)許多地方已開(kāi)始實(shí)施，新“水法”要求實(shí)行“超定額累計(jì)加價(jià)”，即階梯式計(jì)費(fèi)，但目前現(xiàn)有的產(chǎn)品IC卡預(yù)付費(fèi)水表還不具有此功能?，F(xiàn)有采用紅外線作為傳遞信息的水表都是采用有源紅外值守電路，有源值守電路的存在增加了功耗，降低了產(chǎn)品的抗干擾能力。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表以滿足新“水法”的計(jì)費(fèi)要求和克服現(xiàn)有產(chǎn)品的功耗高、抗干擾能力低的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型的最大特點(diǎn)是采用紅外IC卡作為信息傳遞媒介，卻沒(méi)有有源值守電路，且單片機(jī)為間斷工作方式的一種新的供電控制系統(tǒng)。
本紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表的構(gòu)成，它由電池(1)、供電控制電路(2)、脈沖采樣電路(3)、(4)、紅外IC卡無(wú)源值守電路(5)、時(shí)鐘電路(6)、單片機(jī)(7)、液晶顯示電路(8)、數(shù)據(jù)存貯電路(9)、電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)、低壓檢測(cè)電路(11)、紅外收發(fā)電路(12)等電路構(gòu)成的信號(hào)采樣、供電控制系統(tǒng)和用于計(jì)量水流量的機(jī)械水表(13)組成，其中脈沖采樣電路(3)、(4)是由二個(gè)常開(kāi)干簧管K1、K2組成，安裝在水表(13)內(nèi)獲取水流量的采樣信號(hào)，一端同電池(1)的正極相連，另一端經(jīng)供電控制電路(2)中的微分輸出同單片機(jī)(7)的信號(hào)檢測(cè)端相連。紅外無(wú)源值守電路(5)由一個(gè)含有磁鐵的紅外IC卡輸入觸發(fā)的常開(kāi)干簧管K3或霍爾器件構(gòu)成，一端接電池(1)的正極，另一端也經(jīng)供電控制電路(2)的微分輸出同單片機(jī)(7)的IC卡信號(hào)檢測(cè)端相連。時(shí)鐘電路(6)的數(shù)據(jù)端以I2C總線形式同單片機(jī)(7)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)讀、寫端相連，時(shí)鐘電路(6)的中斷輸出端同供電控制電路(2)的信號(hào)轉(zhuǎn)換輸入端相連，其信號(hào)轉(zhuǎn)換的輸出端同單片機(jī)(7)的時(shí)鐘檢測(cè)端相連；單片機(jī)(7)顯示數(shù)據(jù)輸出端接液晶顯示電路(8)加以顯示。單片機(jī)(7)以I2C總線形式同數(shù)據(jù)存貯電路(9)相連。單片機(jī)(7)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端接電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)的控制端。低壓檢測(cè)電路(11)的輸入端同電池(1)的正極相連，輸出端同單片機(jī)(7)的低壓信號(hào)檢測(cè)端相連。單片機(jī)(7)的紅外收、發(fā)信號(hào)端分別同紅外收發(fā)電路(12)的收、發(fā)端相連。本實(shí)用新型的紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表中所采用的供電控制系統(tǒng)構(gòu)成的機(jī)電一體化紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表，用二個(gè)常開(kāi)干簧管K1、K2在水表(13)的機(jī)械計(jì)數(shù)器上獲取采樣信號(hào)，用一個(gè)常開(kāi)干簧管K3做感知帶有一塊磁鐵的紅外IC卡信號(hào)的輸入。平時(shí)，電路[除時(shí)鐘電路(6)的芯片外]同電池(1)處于隔離狀態(tài)，除時(shí)鐘電路(6)的芯片外的所有電路都處于斷電狀態(tài)，只有下述情況時(shí)，電路才同電池(1)接通，處于工作狀態(tài)1、在機(jī)械表(13)的計(jì)數(shù)器上脈沖采樣電路(3)、(4)的二個(gè)采樣干簧管K1、K2閉合時(shí)；2、紅外IC卡輸入、紅外IC卡無(wú)源值守電路(5)的干簧管K3閉合時(shí)；3、時(shí)鐘電路(6)的芯片需同單片機(jī)(7)交換信息時(shí)；以上三種情況，其工作時(shí)間最多為幾秒鐘，單片機(jī)(7)信息處理完成，單片機(jī)(7)及其它電路自動(dòng)同供電電池(1)隔離[時(shí)鐘電路(6)的芯片除外]，處于斷電狀態(tài)，即紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表中的電路部分，除時(shí)鐘電路(6)的芯片外，大部分時(shí)間處于不工作的斷電狀態(tài)，只有在極短的時(shí)間，當(dāng)有信息需要單片機(jī)(7)處理時(shí)，才處于間斷的工作狀態(tài)。該實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、功耗低、壽命長(zhǎng)由于電路每次工作的時(shí)間極短，又采用無(wú)源值守電路的低功耗設(shè)計(jì)，因此，電路的功耗極小，大大延長(zhǎng)了電池的使用壽命和電路的壽命。
2、抗干擾能力極強(qiáng)電路平時(shí)不工作，工作時(shí)的時(shí)間又極短，因此，電路中的單片機(jī)(7)受干擾的概率大大降低，再加上軟、硬件的一些抗干擾措施，使整機(jī)的可靠性得到極大地提高。
該實(shí)用新型可廣泛用于居民、企事業(yè)單位的用水計(jì)量。


圖1紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表的結(jié)構(gòu)方框示意圖圖2紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表的供電控制系統(tǒng)的電路原理圖具體實(shí)施方式
首先結(jié)合附圖2對(duì)本實(shí)用新型采用的供電控制系統(tǒng)工作原理作詳細(xì)說(shuō)明。
圖2中，K3是紅外IC卡無(wú)源值守電路(5)的常開(kāi)干簧管，當(dāng)帶有永磁鐵的紅外IC卡靠近時(shí)，K3閉合，單片機(jī)(7)上電，液晶顯示電路(8)是通信狀態(tài)。
由圖2可看出，脈沖采樣電路(3)、(4)的K1、K2和紅外無(wú)源值守電路(5)的K3都采用常開(kāi)干簧管作為傳感器件，它們同信號(hào)輸入電路及供電控制電路的組合是相同的，就以用水量采樣電路為例加以敘述用水量計(jì)量信號(hào)的采樣部件由設(shè)在水表(13)機(jī)械計(jì)數(shù)器齒輪上的小磁鐵和固定在計(jì)數(shù)器旁的常開(kāi)干簧管K1組成。
平時(shí)，干簧管K1處于開(kāi)路狀態(tài)，晶體管Q1不工作，電池(1)同電路隔離，電路處于斷電狀態(tài)，當(dāng)計(jì)數(shù)器齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)使小磁鐵靠近干簧管K1時(shí)，干簧管K1吸合，二極管D2的陽(yáng)極為高電平，晶體管Q1和Q2導(dǎo)通，電池(1)同電路接通、供電，單片機(jī)(7)上電復(fù)位后，立即輸出一高電平加在二極管D7的陽(yáng)極上，使晶體管Q1和Q2維持導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)無(wú)論干簧管K1處于何種狀態(tài)，電路都處于供電的工作狀態(tài)。
干簧管K1的吸合，電池(1)給電容C2充電，隨著充電過(guò)程的進(jìn)行，二極管D2的陽(yáng)極由高電平逐漸下降為低電平，因此，充電時(shí)間常數(shù)選擇很關(guān)鍵，必須使二極管D2陽(yáng)極維持高電平、晶體管Q1和Q2導(dǎo)通的時(shí)間大于單片機(jī)(7)的上電復(fù)位、輸出高電平的時(shí)間，以保證供電的延續(xù)。二極管D2的陽(yáng)極同時(shí)同單片機(jī)(7)的用水信號(hào)檢測(cè)端相連，供單片機(jī)(7)檢測(cè)，二極管D2的作用是使各輸入信號(hào)電路相互隔離，當(dāng)單片機(jī)(7)輸出高電平后，二極管D2的作用是使各輸入信號(hào)電路相隔離，當(dāng)單片機(jī)(7)輸出高電平后，二極管D2使截止，兩邊電路隔離，這樣，無(wú)論干簧管K1吸合的時(shí)間多長(zhǎng)，只有一個(gè)信號(hào)輸入到單片機(jī)(7)。
當(dāng)單片機(jī)(7)將信息處理完成后，輸出一低電平，晶體管Q1和Q2截止，無(wú)論干簧管K1處于何種狀態(tài)，電路都同電池(1)隔離，處于斷電狀態(tài)。
干簧管K1吸合時(shí)，電容C2充電，當(dāng)斷開(kāi)時(shí)，電容C2通過(guò)R1、R2和D1放電，為下次信號(hào)的計(jì)量做好準(zhǔn)備。
使用二個(gè)裝在不同位置的干簧管K1、K2采樣計(jì)量信號(hào)，一是為了計(jì)量的準(zhǔn)確性，二是為防止不法分子在表外使用大磁鐵將干簧管K1、K2吸合、竊水，因?yàn)檎Ｓ盟畷r(shí)，干簧管K1和K2是按序分別吸合的，但當(dāng)竊水發(fā)生時(shí)，干簧管K1和K2同時(shí)吸合，單片機(jī)(7)檢測(cè)到竊水后，立即將電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)的閥門關(guān)閉，用戶不能用水，達(dá)到了防竊水的目的。
以下結(jié)合附圖1對(duì)本實(shí)用新型的工作過(guò)程作進(jìn)一步的說(shuō)明當(dāng)信號(hào)輸入時(shí)，單片機(jī)(7)及其電路同電池(1)接通，單片機(jī)(7)工作，此時(shí)單片機(jī)(7)首先進(jìn)行初始化并存貯信號(hào)輸入的類型，然后讀取數(shù)據(jù)存貯電路(9)的剩余金額和當(dāng)月累計(jì)用水?dāng)?shù)據(jù)，如果剩余金額數(shù)據(jù)為0，單片機(jī)(7)的關(guān)閥控制端輸出一信號(hào)到電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)的關(guān)閥控制端關(guān)閉閥門，同時(shí)檢測(cè)閥門關(guān)閉的信號(hào)輸入，檢測(cè)到信號(hào)輸入，說(shuō)明閥門已關(guān)閉，停止關(guān)閥控制端的輸出，如果剩余金額不為0，單片機(jī)(7)的開(kāi)閥控制端輸出一信號(hào)到電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)的開(kāi)閥控制端開(kāi)啟閥門，同時(shí)檢測(cè)閥門開(kāi)啟的信號(hào)輸入，檢測(cè)到信號(hào)輸入，說(shuō)明閥門已全部打開(kāi)，停止開(kāi)閥控制端的輸出，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)關(guān)閉、接通用戶用水的任務(wù)；如果剩余金額小于所設(shè)定的報(bào)警金額，單片機(jī)(7)的報(bào)警輸出端輸出一信號(hào)給蜂鳴器工作發(fā)出聲音，提示用戶，錢快用完，需重新購(gòu)水，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)報(bào)警、提示用戶的任務(wù)；而后單片機(jī)(7)為判斷輸入信號(hào)的類型，如果輸入信號(hào)為脈沖采樣電路(3)的信號(hào)，就記錄并存貯，如果輸入信號(hào)為脈沖采樣電路(4)的信號(hào)，且脈沖采樣電路(3)的信號(hào)已輸入，就將當(dāng)月用水量增加0.01m3，(因?yàn)槭窃谇Х种涣⒎矫滋幉蓸?剩余金額減少單價(jià)％數(shù)，同時(shí)將脈沖采樣電路(3)的信號(hào)記錄刪除，當(dāng)剩余金額減少到0或出現(xiàn)透支時(shí)，就關(guān)閉閥門，停止供水，且記錄透支金額，從下次的購(gòu)買金額中扣除，從而實(shí)現(xiàn)了預(yù)付費(fèi)的任務(wù)；隨著當(dāng)用水量的增加，單片機(jī)(7)不斷地同存貯的按月平價(jià)用水限量進(jìn)行比較，當(dāng)月用水量超出平價(jià)用水限量后剩余金額按議價(jià)1單價(jià)％數(shù)遞減，當(dāng)用水量超出月議價(jià)1用水限量后，剩余金額按議價(jià)2單價(jià)％數(shù)遞減。本實(shí)用新型階梯式水表可根據(jù)新“水法”要求設(shè)置為三階梯平價(jià)水價(jià)、議價(jià)1水價(jià)和議價(jià)2水價(jià)，按月用水限量可為平價(jià)用水限量和議價(jià)1用水限量；如果輸入信號(hào)為時(shí)鐘電路(6)的信號(hào)輸入，說(shuō)明現(xiàn)在時(shí)間為每月1日的零時(shí)，單片機(jī)(7)檢測(cè)到這一信號(hào)后，將上月累計(jì)用水量清除為0，并將用水價(jià)格恢復(fù)為平價(jià)，從而實(shí)現(xiàn)了新“《水法》”超定額累計(jì)加價(jià)制度的要求。
當(dāng)存有所購(gòu)金額的紅外IC卡輸入數(shù)據(jù)時(shí)，輸入的信號(hào)就為紅外IC卡無(wú)源值守電路(5)的輸入，當(dāng)單片機(jī)(7)檢測(cè)到這一信號(hào)后，首先將從數(shù)據(jù)存貯電路(9)中讀出的密碼，同用紅外收發(fā)電路(12)接收到的紅外IC卡中的密碼進(jìn)行比較，如果密碼正確，則將接收到的紅外IC卡中所購(gòu)金額與已從數(shù)據(jù)存貯電路(9)中讀出的表中剩余金額相加，然后通過(guò)紅外收發(fā)電路(12)發(fā)出信號(hào)告知紅外IC卡已正確接收，紅外IC卡將卡內(nèi)的所購(gòu)金額清除為0，同時(shí)，單片機(jī)(7)將相加后的剩余金額和當(dāng)月用水量數(shù)據(jù)送往液晶顯示電路(8)顯示，并在數(shù)據(jù)存貯電路(9)中存貯相加后的剩余金額。
本實(shí)用新型的低壓保護(hù)過(guò)程中，無(wú)論是何種信號(hào)輸入，當(dāng)單片機(jī)(7)進(jìn)入正常工作時(shí)，對(duì)低壓檢測(cè)電路(11)送來(lái)的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到低壓信號(hào)后，單片機(jī)(7)進(jìn)入低壓處理程序，首先將該信號(hào)進(jìn)行存貯，以供液晶顯示電路(8)顯示漢字“低壓”，提示用戶電池(1)電量低，盡快更換，然后通過(guò)電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)輸出關(guān)閥信號(hào)將閥門關(guān)閉，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)保護(hù)任務(wù)。
本實(shí)用新型采用的水表(13)是干式水表，單片機(jī)(7)采用的是PIC16C57，電池(1)選用的是3V鋰電池，液晶顯示電路(8)選用具有串接口自帶液晶驅(qū)動(dòng)的SOI29，數(shù)據(jù)存貯電路(9)選用的是24C01，電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)選用的是電動(dòng)閥門為電機(jī)驅(qū)動(dòng)的球閥，低壓檢測(cè)電路(11)選用的是HT7027，紅外收發(fā)電路(12)的收、發(fā)元件選用的是QST-8LR2和OSE-8L。該采樣、供電控制系統(tǒng)、機(jī)械式水表和閥門裝配在一個(gè)殼體內(nèi)。
綜上所述，可以看出本實(shí)用新型為社會(huì)提供了一種滿足新“水法”要求的產(chǎn)品，為新“水法”的實(shí)施提供了技術(shù)依托，可以廣泛應(yīng)用居民、企事業(yè)單位的用水計(jì)量，具有顯著的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。
權(quán)利要求1.一種紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表，其構(gòu)成包括水表(13)，其特征在于它還包括由電池(1)、供電控制電路(2)、脈沖采樣電路(3)、(4)、紅外IC卡無(wú)源值守電路(5)、時(shí)鐘電路(6)、單片機(jī)(7)、液晶顯示電路(8)、數(shù)據(jù)存貯電路(9)、電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)、低壓檢測(cè)電路(11)、紅外收發(fā)電路(12)組成的采樣、供電控制系統(tǒng)；其中脈沖采樣電路(3)、(4)由二個(gè)常開(kāi)干簧管K1、K2組成并安裝在水表(13)內(nèi)，其一端同電池(1)的正極相連，另一端經(jīng)供電控制電路(2)中的微分輸出同單片機(jī)(7)的信號(hào)檢測(cè)端相連；紅外無(wú)源值守電路(5)的一端接電池(1)的正極，另一端經(jīng)供電控制電路(2)的微分輸出同單片機(jī)(7)的IC卡信號(hào)檢測(cè)端相連；時(shí)鐘電路(6)的數(shù)據(jù)端以I2C總線形式同單片機(jī)(7)的時(shí)鐘數(shù)據(jù)讀寫端相連，時(shí)鐘電路(6)的中斷輸出端同供電控制電路(2)的信號(hào)轉(zhuǎn)換輸入端相連，其信號(hào)轉(zhuǎn)換的輸出端同單片機(jī)(7)的時(shí)鐘檢測(cè)端相連；單片機(jī)(7)的顯示數(shù)據(jù)輸出端接液晶顯示電路(8)；單片機(jī)(7)以I2C總線形式同數(shù)據(jù)存貯電路(9)相連；單片機(jī)(7)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出端接電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)的控制端；低壓檢測(cè)電路(11)的輸入端同電池(1)的正極相連，輸出端同單片機(jī)(7)的低壓信號(hào)檢測(cè)端相連；單片機(jī)(7)的紅外收、發(fā)信號(hào)端分別同紅外收發(fā)電路(12)的收、發(fā)端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表，其特征在于紅外IC卡無(wú)源值守電路(5)是一個(gè)含有磁鐵的紅外IC卡輸入觸發(fā)的常開(kāi)干簧管或霍爾器件。
專利摘要一種紅外IC卡預(yù)付費(fèi)階梯式水表，其構(gòu)成包括電池(1)、供電控制電路(2)、脈沖采樣電路(3)、(4)、紅外IC卡無(wú)源值守電路(5)、時(shí)鐘電路(6)、單片機(jī)(7)、液晶顯示電路(8)、數(shù)據(jù)存貯電路(9)、電動(dòng)閥門及驅(qū)動(dòng)電路(10)、低壓檢測(cè)電路(11)、紅外收發(fā)電路(12)和水表(13)。它使用紅外IC卡作為信息傳遞媒介，采用沒(méi)有有源值守電路作為水表的信號(hào)采樣、供電控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了按新“水法”要求的階梯式計(jì)費(fèi)功能，并且有壽命長(zhǎng)、功耗低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可廣泛適用于居民、企事業(yè)單位的用水計(jì)量。
文檔編號(hào)G07F15/06GK2699251SQ20042001900
公開(kāi)日2005年5月11日 申請(qǐng)日期2004年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月24日
發(fā)明者李文興, 辛德強(qiáng) 申請(qǐng)人:哈爾濱工程大學(xué)三金高新技術(shù)有限責(zé)任公司