CN2689189Y

CN2689189Y - 一种新型代码交换数据的预付费水表控制装置

Info

Publication number: CN2689189Y
Application number: CN 200420017745
Authority: CN
Inventors: 全书海; 徐国耀; 贾俊宁; 陈启宏; 王永生; 王先进; 李爽
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE; Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2004-04-13
Filing date: 2004-04-13
Publication date: 2005-03-30
Anticipated expiration: 2014-04-13

Abstract

本实用新型涉及一种新型代码交换数据的预付费水表控制装置，包括微处理器MCU、存储器、复位电路、键盘输入及液晶显示构成，其中微处理器MCU与存储器之间连接实现双向通信，键盘输入及液晶显示与微处理器MCU的数据线相连，复位电路与微处理器MCU的复位端相接，其特点是：还有一干电池通过低压检测电路与微处理器MCU的数据线相连，干电池并通过供电切换电路与微处理器MCU的电源端相连接；干电池与供电切换电路之间还连接有由充电回路和超级电容构成的另一电源电路。本实用新型采用超级电容器作为备用电源；使用市场中常见的5号干电池作为工作电源。当电池电量不足时，用户可自行更换电池，避免了给用户及管理部门带来的诸多问题。

Description

一种新型代码交换数据的预付费水表控制装置

技术领域

本实用新型属于一种电力、自来水、燃气、有线电视、供热等领域利用电子技术的预付费装置，特别是指一种新型代码交换数据的预付费水表控制装置。

背景技术

目前，对于电力、自来水、燃气、有线电视、供热等领域的收费方式主要有手工收费和IC卡预付费两种方式。因为手工收费方式必须物业人员入户抄表，由用户自行到银行或其他指定交费部门去缴费，耗时费力，给用户带来不必要的麻烦；而且，当有欠费现象发生时，给物业部门及相应的管理部门带来了诸多麻烦。所以此种收费方式渐渐地被淘汰。随着电子技术的发展，IC卡技术越来越多地被应用到诸如以上的领域之中。但经过多年的实践发现：现有的IC卡预付费装置的数据安全保密性较低，容易被解密；同时，由于无法解决IC卡控制器在恶劣场合的由于卡口污染而造成控制器工作不正常的问题，无法在以上诸多方面应用；另外，IC卡装置仍然没有解决用户必须亲自到供应部门指定的银行或其他交费地点交费写卡的问题。

而且就水表而言，现有的智能水表的电源方案普遍采用的是内装一次性锂电池。锂电池的优点在于重量轻、能量大、自放电率低等。虽然如此，但由于一次性锂电池使用到一定时间后，将无法为控制电路提供能量，不得不更换电池。上门为用户更换电池或水表，这对于水表生产厂家和自来水公司来说都是一件繁琐的事。更危险的是，电池电量不足的情况出现是随机的，如果不精确和及时的监测电池电量，将无法可靠的关断水阀，造成无法计费、逃水现象等情况出现。

发明内容

本实用新型的主要目的在于采用更加可靠的计数电路，以提高控制装置计数的精确性与可靠性，提供一种新型代码交换数据的预付费水表控制装置，以克服上述的不足。

为了实现上述目的，本实用新型包括微处理器MCU、存储器、复位电路、键盘输入及液晶显示构成，其中微处理器MCU与存储器之间连接实现双向通信，键盘输入及液晶显示与微处理器MCU的数据线相连，复位电路与微处理器MCU的复位端相接，其特点是：干电池通过供电切换电路与微处理器MCU的电源端相连接，干电池与供电切换电路之间还连接有由充电回路和超级电容构成的另一电源电路，其中干电池与充电回路连接，用于给充电回路供电，充电回路的输出连接超级电容，用于给超级电容充电，超级电容输出与供电切换电路相连接；

上述干电池还通过低压检测电路与微处理器MCU的数据线相连；

上述微处理器MCU的控制线上连接有控制供水回路通断的通断装置的执行机构驱动电路；

上述微处理器MCU的数据线上还连接有通断装置到位检测电路。

本实用新型其采用超级电容器作为备用电源，使用市场中常见的5号干电池作为工作电源。当电池电量不足时，用户可自行更换电池，避免了以往水表内置锂电池电量耗尽需换电池而给用户及管理部门带来的诸多问题。本实用新型平时工作于睡眠状态，其电量消耗及其微小，只在计数信号输入时才开启工作电源；进行计数处理，这时液晶不工作，没有显示，一旦处理完毕，便进入睡眠状态，节约电能。本实用新型具有保护功能，当本实用新型受到干扰或出现非正常使用情况时可自动关闭阀门。本实用新型的用户可以通过电话语音或网上支付等多种交费形式预付费，并将收费管理部门给出的代码输入到本实用新型中，来实现充值，从而为物业管理部门省去了挨家挨户抄表计费的烦琐。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理框图。

图2为本实用新型的具体的电路原理图。

图3为本实用新型的防水型触摸键盘图。

图4为本实用新型的液晶屏字符图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例本实用新型作进一步的描述。

本实用新型的目的是这样实现的：由图1可以看出本实用新型一种新型代码交换数据的预付费水表控制装置至少包括：用于备用电源的超级电容器电路、供电转换电路、超级电容器充电电路；电池供电电路、电池电压检测电路；用于输入计数信号的信号采集电路；用于处理计数信号及输入数据的微处理器MCU；用于微处理器复位的外部复位电路；用于存储数据的存储单元；用于操作阀门动作的执行器驱动电路；用于检测阀门开闭的阀门到位检测电路；用于显示输入数据及各种必要信息的显示单元；用于输入预付费代码及查询各种信息的防水触摸键盘输入装置。

本实用新型内部带有超级电容器及供电转换电路，该超级电容器作为备用电源，当电池取下时，供电转换自动切换，这时超级电容器为控制器提供电能。

本实用新型还包括给超级电容器充电的充电电路，当有电池提供电量时，该充电电路立刻将超级电容器充满，以备后用。

本实用新型包含电池供电电路，此电池为外用普通5号干电池。

本实用新型还包括低压检测电路，其输入连接到供电电源，输出连接到的微处理器电压检测信号输入端。

本实用新型设有两个信号采集电路，其输出端分别连接到微处理器与之相对应的信号输入端。

本实用新型包含处理各种信息及密码解码的微处理器电路。

该装置还设有手动微处理器复位电路及控制开关，该控制开关的控制信号来自触摸键盘的启动键引线，其输出端为微处理器复位信号端。

该装置中的数据存储器通过I²C总线连接到微处理器。

该装置中的执行器驱动电路设有开启驱动电路和关闭驱动电路；其中，开启驱动电路的输入控制端连接微处理器的开启控制信号，关闭驱动电路的输入控制端连接到微处理器的关闭控制信号。

该装置还包括阀门到位检测电路，该到位检测信号连接到微处理器的阀门到位信号输入端。该到位检测信号至少包括阀门开到位信号和阀门关到位信号。

该装置还包括用于显示各种信息的显示电路，其输入连接到微处理器，其输出连接到液晶显示屏。

该装置中的用于输入预付费代码及查询各种信息的输入装置，即防水型触摸键盘，其防水防潮，为独立的一个部分，其键值输出信号通过软PCB线并行连接到微处理器的输入输出口线。

根据上述技术方案分析可知，本实用新型技术先进，其可利用现有的水表的基表计量装置，采用超级电容器作为备用电源，采用代码交换预付费的方式，使用极为方便，数据安全可靠性高，避免了使用IC卡的种种弊端，满足各种实际环境的需要，并且安装维护简单，减少管理部门的劳动强度，避免欠费现象发生，解决入户抄表收费问题，杜绝了收费过程中产生的不正常交易，有利于网络化管理，提高了管理部门的现代化管理水平。

本实用新型(附图2)的实施中，IC1为中央控制器即微处理器MCU，其接收干簧管继电器输入的计数脉冲信号，并经过处理、运算，实现水量的计量；而且还能对键盘的输入按键值进行判断，实现代码水表的对输入代码的解密过程。其控制水量的累加和计算，当剩余水量为0时，自动将阀门关闭，以提示用户购水，当用户再次按下启动键后，驱动阀门打开，直到透支水量为设置吨数为止。

如图中外置5号于电池经由插座J2接线到BAT1的正极，此为本控制器的主电源。主电源输入经由二极管D2后为整个电路供电。

本实用新型包括了备用电源即超级电容器SUPERCAP。

超级电容器充电电路由D4和超级电容器构成，外部电池经由D4对超级电容器充电。

电压检测电路由D3、R21、C9和VT1构成，电源经D3输入到电压检测芯片VT1的1脚，VT1输出端连接到微处理器的P60脚且同时与R37相连，当工作电源BAT1的电压低于设定电压值时，VT1的2脚输出一个低电平，当微处理器检测到此低电平时，便执行相应的程序，关闭阀门，同时液晶屏显示“换电池关断”字符。

备用电源供电电路和供电转换电路由三极管T11、二极管D5和电阻R37构成，T11的基极经过D5连接到R37，电阻R37的另一端连接到VT1的输出端，发射极连接到超级电容器正极，集电极接到电路的VCC端。当电池电量不足，电压降低到所设定的电压值时，三极管T1的基极则为低电平，从而T11导通，此时超级电容器经由T11向整个电路提供电能。实现电源的转换。

本实用新型的微处理器复位电路由IC1、R3、R4、D1、C2、J5-4和J5-10组成。J5-4和J5-10与键盘的“启动”键相连，当用户按下“启动”键后，START为低电平，此信号经过R3送到微处理器IC1的复位信号输入脚RESET即P28脚，从而控制微处理器复位。

本实用新型的信号采集电路的一路由干簧管输入、接口J3-2、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电容C5、电容C6和三极管T1、T2构成。干簧管一端接VCC，另一端接到J3-2上，当其受外部磁场作用产生开关动作时，产生脉冲信号并通过三极管T1输出。该输出信号经电阻R1连接到三极管T2的集电极，该三极管的发射极连接到微处理器的P62脚，将由该干簧管所产生的脉冲信号接入到该中央处理器。

同样，信号采集电路的另一路由干簧管输入、接口J3-3、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、电容C7、电容C8和三极管T3、T4构成。此干簧管一端接VCC，另一端接到J3-3上，当其受外部磁场作用产生开关动作时，产生脉冲信号并通过三极管T3输出。该输出信号经电阻R7连接到三极管T4的集电极，该三极管的发射极连接到微处理器的P61脚，将由该干簧管所产生的脉冲信号接入到该中央处理器。

当控制器电路中的干簧管同时吸合，即干簧管受到磁场干扰，则J3-2、J3-3同时与VCC相连，三极管T1、T2、T3、T4导通，微处理器IC1的输入信号P61和P62同时为低，微处理器接收到此信号便执行干簧管故障处理程序，关闭阀门，实现保护功能。

显示单元IC3通过信号线DATA、WR、CS与微处理器IC1连接，同时经由电阻R23、R24、R255上拉到VCC，显示微处理器IC1送出的显示信息。

本实用新型的阀门电机驱动电路由三极管T5、T6、T7、T8、T9、T10和电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电阻R18、电阻R19、电阻R20构成。微处理器IC1通过其输出端P52、P53分别连接到驱动电路的两个输入端，控制该驱动电路输出驱动信号J4-4、J4-5的电平信号，从而实现阀门的开、关控制。

电阻R5与电容C8串联后与一干簧管并联，构成对应于一干簧管的防抖动电路；电阻R9与电容C5串联后与另一干簧管并联，构成对应于另一干簧管防科动电路；当任一干簧管的信号发生抖动时，电阻R5与电容C8或电阻R9与电容C5所组成的延时电路使抖动信号不被采集，所以提高了该控制器采集信号的精确性。

见图中，本实用新型控制器中还设有阀门电机到位检测电路，其包括开限位开关、关闭限位开关，分别用于检测阀门开到位或关到位输出的信号，该信号输出到微处理器IC1的阀门开、阀门关信号连接端P63、P64引脚。此信号经由电阻R1、电阻R2连接到地。微处理器IC1在收到控制阀开或关电路发出的阀门开和关到位信号后，立即停止对发送开阀或关阀电机控制信号。

IC2是数据存储器，其连接到微处理器IC1的P50、P51引脚，并经由电阻R34、电阻R35接到VCC。其主要保存重要的数据。当微处理器IC1需要读取和保存数据时，通过P50和P51引脚实现数据的存取。

图3是本实用新型的防水型薄膜触摸键盘面板。由防水材料构成，按键为弹簧钢片。一共包括15个按键，其中数字键10个(0-9)，用来输入数字代码；功能键5个，分别为“启动”键、“确认”键、“清除”键、“查询”键、“***”键。“启动”键实现***的启动功能，每一次对水表操作之前都要按“启动”键；“确认”键主要用来确认购水码和解锁码；当用户将数字按错可以使用“清除”键后退到按错数位重新输入；“查询”键主要用来查询用户的表号、返回码、剩余水量、新购水量、累计水量等必要信息；“***”键主要是供***管理员更改本控制器的设置数据使用。

图4为本实用新型控制器的显示液晶屏单元。其为段码式液晶。可以显示十位十进制0-9数字，同时还可以显示“剩余”、“累计”、“新购”、“输入”、“错”、“次数”、“表号”、“返回”、“码”、“数量”、“换电池”、“关断”、“度”、“m³”等字符。

最后应说明，本实用新型的实施仅用于说明技术方案而非限制。以上对本实用新型进行了详细说明，使普通技术人员也可以理解，并且其依然可以对本实用新型所揭示的技术方案进行修改或者等同替换。而一切不脱离本实用新型技术方案的精神和范围的修改和替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1、一种新型代码交换数据的预付费水表控制装置，包括微处理器MCU、存储器、复位电路、键盘输入及液晶显示构成，其中微处理器MCU与存储器之间连接实现双向通信，键盘输入及液晶显示与微处理器MCU的数据线相连，复位电路与微处理器MCU的复位端相接，其特征在于：干电池通过供电切换电路与微处理器MCU的电源端相连接，干电池与供电切换电路之间还连接有由充电回路和超级电容构成的另一电源电路，其中干电池与充电回路连接，用于给充电回路供电，充电回路的输出连接超级电容，用于给超级电容充电，超级电容输出与供电切换电路相连接。

2、如权利要求1所述的新型代码交换数据的预付费水表控制装置，其特征在于：干电池还通过低压检测电路与微处理器MCU的数据线相连。

3、如权利要求1所述的新型代码交换数据的预付费水表控制装置，其特征在于：微处理器MCU的控制线上连接有控制供水回路通断的通断装置的执行机构驱动电路。

4、如权利要求1所述的新型代码交换数据的预付费水表控制装置，其特征在于：微处理器MCU的数据线上还连接有通断装置到位检测电路。

5、如权利要求3所述的新型代码交换数据的预付费水表控制装置，其特征在于：执行机构驱动电路设有开启驱动电路和关闭驱动电路，其中，开启驱动电路的输入控制端连接微处理器MCU的开启控制信号，关闭驱动电路的输入控制端连接到微处理器MCU的关闭控制信号。

6、如权利要求4所述的新型代码交换数据的预付费水表控制装置，其特征在于：到位检测信号连接到微处理器的阀门到位信号输入端，到位检测信号至少包括阀门开到位信号和阀门关到位信号。