智能水錶的製作方法

2023-10-31 05:19:42

專利名稱：智能水錶的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及的是液體流量的計量裝置，更詳細地講是用於自來水等液體利用微處理器進行流量計量、用量限制和提示、故障報警以及綠色節能的智能水錶。
通常人們所知道的管道自來水、油料等液體計量多數是人工抄表滯後繳費，已有的自動計費技術是氣體計費計量，目前還沒有自來水的自動計量計費技術。傳統的自來水計費是人工抄記水錶，計量後逐戶收費，對用戶來講是先用水後交費，但滯後的收費給水廠增加生產成本，同時還需配備大量工作人員抄表收費等，勞動強度很大，用戶分散難以管理和準確計量，跑冒滴漏難以控制，給水廠及用戶帶來了不便。滿足不了人們對自來水等液體計量的需求。
本實用新型的目的在於提供一種能克服已有技術的不足，具有設計合理、性能可靠、辨偽防竊、預購水量、休眠節能、電壓監視、掉電保護、自動監控等特點的智能水錶。它採用了雙穩態控制閥、休眠節能電路、偽竊鎖定等技術，可選用IC卡或IB卡或點陣組合光卡及數據編碼技術等，實現了使用成本低、保密性強、竊漏斷水、用量跟蹤、故障報警、綠色節能，便於產水單位對用戶所用水量的統計分析等功能。
本實用新型的智能水錶是有液體計量表、讀卡器、智慧卡、控制電路、傳感器件、執行或控制器件等構成，它是在液體管道上接有計量表，在計量表的進端裝有控制件或稱控制閥，在殼體內裝有讀卡器、控制電路等，讀卡器及控制電路與計量表和控制件電連接，該殼體上可留有讀卡器插口和信號顯示器，智慧卡插入讀卡器中把智慧卡上的信息經讀卡器讀出、編碼後寫入控制電路，並驅動執行控制件工作。它是將智慧卡上存儲的信息由讀卡器讀出再編碼後輸入控制電路，去控制水錶的計量、竊水、煤氣洩漏、用量的監控及警示；當輸入的智慧卡上的購水量用到一定限量時，則警示用戶進行購水預備，當輸入的購水量用到超過最低極限時，則控制電路切斷水路停止供水。通常計量表指液體計量表如水錶、油表等等，所述的控制電路是有集成元件、分離元件、線路板等所構成的微處理電路、節能休眠電路、驅動電路、報警電路、漏氣檢測電路、掉電保護電路、電壓監視電路，由讀卡器讀出的智慧卡上的信息編碼後寫入微處理電路，以微處理電路作為中央處理器，分別與休眠節能電路、驅動電路、報警電路、漏氣檢測電路、掉電保護電路、電壓監視電路控制電連接，電源電路為其提供工作電源，它是將智慧卡存儲的信息由讀卡器讀出、編碼後輸入微處理電路，經微處理後驅動驅動電路工作達到控制液體管道的通或斷，同時還可驅動報警電路工作，發出漏氣、竊水、預購水量提示的報警，當電路斷電時，掉電保護電路會對微處理電路和讀卡電路中存貯的信息進行閉鎖，防止數據丟失，便於再次啟動時繼續計量，電壓監視電路可實現定量間隔監視電源電壓工作情況，該控制電路常態時只有10％的電路在工作，90％以上的電路處於「休眠」狀態，亦就是該電路的滿負荷狀態工作時間短，因此，實現了綠色節能，提高了電池使用壽命。所述的驅動電路是有微處理電路的輸出端依次與斯密特觸發器、電阻、MOS管，電磁開關串接在工作電源上，二極體、電容分別並聯在電磁開關、MOS管兩端，電磁閥最好選用雙穩態電磁閥，其兩端用雙向電磁閥通、斷電與控制件電連接。這是通過電路的通或斷電來帶動電磁閥中的磁鐵做上或下移動，使控制件打開或關閉，用來控制液體管道的接通與關閉，MOS管最好選用VMOS管，該驅動電路是將來自微處理電路的信號(如漏氣、竊水、連續插錯卡、插入卡等信號)驅動雙穩態電磁閥正向、反向通電使閥門打開或關閉，控制雙穩態電磁閥工作，實現水量的監控，常態時該電磁閥不需要電流來維持閥門的常態向非常態的轉換，在轉換狀態的瞬間用電流來完成後不再靠電流來維持。當出現竊水或更換電源時，控制電路驅動電磁閥關閉，此時電路處於滿負荷狀態工作。當恢復正常狀態時，控制電路驅動電磁閥打開，此時90％以上電路處休眠狀態工作。所述的漏氣檢測電路在該裝置中可以設也可不設這一部分，通常該電路是有氣敏傳感器、電阻、電容、斯密特觸發器、或非門，或者接節能集成電路與微處理電路輸出端與微處理電路的輸入端電連接，其輸入端是有漏氣、竊水、電源更換及休眠節能等信號經邏輯控制接至微處理電路的輸入端，其中節能集成電路最好選用低功耗CMOS集成電路。當空氣中有煤氣、毒氣等洩漏時，氣敏傳感器動作，則漏氣檢測電路處在滿負荷狀態下使其休眠電路啟動，經微處理電路，啟動報警電路發出報警提示。這樣用水點發生煤氣等有害氣體洩露時可以進行監控報警，保護人生安全。當讀卡器讀出錯卡或偽卡時，同樣由微處理電路一方面驅動電磁閥關閉液體通道，另一方面驅動報警電路進行警示，從而達到了漏氣、竊水時，立即斷水、警示。所述的掉電保護電路是由電可擦可編程存貯器構成，其引腳分別與微處理電路輸入、輸出、電源正極和地連接。所述的電壓監視電路是有比較器、MOS管、電阻、電容構成，MOS管柵極串接至微處理電路，源極與地之間串接與比較器並聯的偏置電阻，漏極與電源連接，比較器分別串電容或直接接地。
所述的休眠節能電路是有節能集成電路、電阻、電容、斯密特觸發器、二極體、比較放大器、MOS管、穩壓二極體、工作電源電連接構成液體計量、漏氣檢測、電源更換的休眠節能單元。正常情況下，休眠節能電路不工作，整個控制電路僅有10％的電路進行工作，而90％以上的電路處於休眠狀態。只有當在出現漏氣、竊水、電源更換等信號時，整個電路才瞬間進入全負荷狀態運行，處理完後電路立即又恢復休眠狀態，從根本上實現了綠色節能。所述的報警電路是有反向器、電阻、VMOS管、聲光報警器依次串接而成，其輸入端連接微處理電路的輸出端，其輸出端接至聲光報警器。它是將來自微處理電路的漏氣、竊水、偽卡、購卡提示等信號經反向器驅動聲光報警器工作，實現了購卡提示、水量用完以及漏氣、竊水等安全警示，同時還可驅動電磁閥切斷水路。所述的MOS管最好選用VMOS管。
所述的智慧卡可選IC卡或IB卡或光卡或磁卡，最好選用IC卡或IB卡。所述的讀卡器是有插卡口、讀卡電路、編碼電路、存貯電路所構成，其輸入端將智慧卡插入插卡口經讀卡電路、編碼電路、存貯電路輸出後接至控制電路，其中所述的智慧卡作為購水卡，可選用IC卡或光卡等，其中光卡是利用點陣組合數據編碼技術存貯信息，用孔洞代表購水量，用計算機製售卡系統隨機函數來確定製成，從而大大降低了制卡成本、提高了保密性。上述的讀卡電路、編碼電路、存貯電路，根據使用的購水卡是IC卡或IB卡，還是光卡來確定具體電路，通常選用光卡時，讀卡電路選用發光二極體和光敏二極體構成的。當智能光卡插入讀卡器時電源開關接通，讀卡電路開始工作，讀卡同步信號能使讀卡精確、數據安全地進入微處理電路進行處理，當選用光卡時，用戶在用水前到水站購買一定水量，計算機銷售管理系統以隨機密碼形式存貯信息製成光卡，用戶將該卡插入智能水錶的讀卡器上進行識別處理，同時解除用水閥門的鎖定開始供水，當預購水量用完時，聲光提示用戶及時購水或自動關閉閥門停止供水，當插入偽卡或錯卡時，立即自動鎖定水路並聲光報警，由管理人員解除鎖定方可重新使用，智慧卡還存貯用戶姓名、住址等資料，自動對用戶的用水量進行統計分析。
所述的工作電源可選用直流電源或電池或交流變壓穩壓器或交直兩用自動切換電源為整個電路提供工作電源。
所述的微處理電路是有中央處理器、存貯器、驅動器、地址鎖存器等構成，它是將輸入的信息進行微處理後輸出控制驅動電路及報警電路工作。


圖1智能水錶結構框圖 圖2控制電路框圖圖3智能水錶工作電路圖 圖4執行控制件工作原理圖R-電阻Z-二極體 S-MOS管或三極體 C-電容A、B、D-水流向U1-斯密特觸發器U2-節能集成電路U3-比較器U4-反向器
U5-或非門U-微處理電路 B-報警器RL-雙穩態電磁閥結合附圖進一步說明本實用新型的結構如圖1和圖2所示，是在液體計量表進端裝有控制件，在殼體內裝有讀卡器、計數傳感器、執行部件、控制電路、報警器、氣敏傳感器、電壓監視器、掉電保護器、工作電源等。當計數傳感器或氣敏傳感器或讀卡器輸入信息時，微處理電路驅動執行部件接通或斷開水路，水錶用水計量開始或停止，當出現漏氣故障時，氣敏傳感器將信息經漏氣檢測電路輸入微處理電路處理後，驅動報警電路和驅動電路工作。如圖3所示虛框部分是休眠節能電路、其中休眠節能電路有用量計量、電源更換、漏氣檢測及休眠節能等單元。I是驅動電路，II是報警電路，III是漏氣檢測電路，IV是電壓監視電路，V是掉電保護電路。
如圖4所示當電磁閥通電時，控制件打開，水流向由進口到B、D即閥門打開；當電磁閥斷電時，控制件關閉，水流向由時口到A即閥門自鎖關閉，實現了管道中液體通或斷的控制。
本實用新型的智能水錶解決了長期以來自來水等液體難以自動計費，使用成本高、電路滿負荷工作狀態時間長、液體洩漏不可控、無防偽竊水報警等問題，它既可選用IC卡或IB卡，又可選用光卡、磁卡等，作為購水卡，尤其所選用的光卡是利用點陣組合數據編碼技術存儲信息，該點陣組合是利用計算機製售卡系統隨機函數來確定的，因此其保密性強，大大降低了制卡成本。該裝置的工作電路崐選用休眠節能電路，實現了瞬間滿負荷工作而耗電，常態工作時90％以上電路「休眠」不耗電的綠色節能的功能；選用雙穩態閥門作控制水路閥門，利用微處理電路，實現了自動開啟、自動監控、自動計量、故障鎖定、用水跟蹤、用水量統計分析、購卡提示、安全報警等功能、是集靈活、實用、節能、價低為一體的理想液體計量配套裝置。
權利要求1.一種智能水錶，其特徵在於在計量表的進端裝有控制件、在殼體內裝有讀卡器、控制電路，讀卡器及控制電路與計量表和控制件電連接，該殼體上留有讀卡器插口，智慧卡插入讀卡器中，讀卡器輸出端接入控制電路，控制電路驅動連接控制件，把智慧卡上的信息經讀卡器讀出、編碼後寫入控制電路驅動控制件工作。
2.如權利要求1所述的智能水錶，其特徵在於控制電路是有集成元件、分離元件、線路板所構成的微處理電路、休眠節能電路、驅動電路、報警電路、漏氣檢測電路、電源電路及其掉電保護電路、電壓監視電路，它是將智慧卡插入讀卡器，讀卡器輸出連接微處理電路，微處理電路分別與休眠節能電路、驅動電路、報警電路、漏氣檢測電路控制電連接，掉電保護電路、電壓監視電路分別連接微處理電路，電源電路為其提供工作電源。
3.如權利要求2所述的智能水錶，其特徵在於所述的驅動電路是有微處理電路的輸出端依次與斯密特觸發器、電阻、MOS管、電磁開關串接在工作電源上，二極體、電容分別並在電磁開關、MOS管兩端。
4.如權利要求3所述的智能水錶，其特徵在於所述的電磁開關是雙穩態電磁閥，其兩端用電磁閥通、斷電與控制件電連接。
5.如權利要求2所述的智能水錶，其特徵在於所述的掉電保護電路是由電可擦可編程存貯器構成，其引腳分別與微處理電路、電源正極和地連接。
6.如權利要求2所述的智能水錶，其特徵在於所述的電壓監視電路是由比較器、MOS管、電阻、電容構成，MOS管柵極串電阻接至微處理電路，源極與地之間串接與比較器並聯的偏置電阻，比較器分別串電容或直接接地，漏極與電源連接。
7.如權利要求1所述的智能水錶，其特徵在於所述的智慧卡是IC卡或IB卡或光卡。
8.如權利要求2所述的智能水錶，其特徵在於所述的休眠節能電路是由電阻、電容、二極體、斯密特觸發器、穩壓二極體、MOS管、比較器、節能集成電路、工作電源電連接構成的液體計量、漏氣檢測、電源更換的休眠節能單元。
9.如權利要求2所述的智能水錶，其特徵在於所述的報警電路是反向器、電阻、MOS管、聲光報警器依次串接而成，其輸入端連接微處理電路的輸出端，其輸出端接至聲光報警器。
10.如權利要求2所述的智能水錶，其特徵在於所述的讀卡器是有插卡口、讀卡電路、編碼電路、存貯電路所構成，其輸入端將智慧卡插入插卡口，經讀卡電路、編碼電路、存貯電路輸出後接至控制電路。
專利摘要智能水錶是接在液體管道的計量表上裝有讀卡器、控制電路,讀卡器及控制電路與控制件電連接,智慧卡插入讀卡器中將存貯的信息由讀卡器讀出、編碼後寫入控制電路,有節能降耗、保密性強、預購水量、自動監控等特點,採用點陣組合儲存信息及雙穩態控制閥、休眠電路等技術,解決制卡成本高、滿負荷時間長、無洩漏控制等,實現自動計量、綠色節能、用水跟蹤、故障報警等,集靈活、適用、節能、低價為一體的液體計量配套裝置。
文檔編號G01F15/06GK2369220SQ9922007
公開日2000年3月15日 申請日期1999年1月1日 優先權日1999年1月1日
發明者王雙保, 肖建平, 欒興曙, 石紹球, 王培和, 程方 申請人:王雙保