一種機井取水控制裝置的製作方法

2023-06-27 19:11:06 3

專利名稱：一種機井取水控制裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種對機井取水的水量和廿費迸行控制的裝置， 屬於控制技術領域。
背景技術：
隨著人口的增長和工農業的發展，地下水的採集量越來越大，寶 責的地下水資源日漸匱乏。為了造福子孫後代，如何更充分、科學的 利用水資源已經變成一個重要的課題擺在了人們面前。作為用水大戶 的農業灌溉用水的合理利用，更應該予以重視和研究。目前，由於人 們的節水觀念不足、取水設施陳舊，導致農業灌溉用水的利用率較低。 按照傳統的灌溉方式，是以灌溉面積或灌溉用電廿量來廿算用水量， 實施收費，這種廿費方式很不合理，不能準確計量灌溉取水的數量， 造成了地下水資源的極大浪費。 發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠對機井取水水 量進行精確廿量，並能夠對用戶預交的費用和取水過程實施自動運 作，實現自動控制取水的機井取水控制裝置。
解決上述技術問題的技術方案是
一種機井取水控制裝置，它包括發訊水錶、發訊電錶、微處理器 IC1、用水廿量採集電路、IC卡接口電路、用電廿量採集電路、水泵 驅動控制電路、GPRS數據遠傳模塊、信號轉換電路；發訊水錶與用 水採集電路相連接，發訊電錶與用電廿量採集電路連接，水泵控制電 路與水泵電機相連，GPRS數據遠傳模塊與信號轉換電路相連接；上述用水廿量採集電路、ic卡接口電路、用電廿量採集電路、水泵驅 動控制電路、信號轉換電路均與微處理器ici相連接。
上述機井取水控制裝置，所述用水廿量採集電路由接口 J2、光
耦G2、三極體Nl、 N2、電阻RIO、 R12、 R13、 R14、電容C4組成， 發訊水錶的輸出端與接口 J2的輸入端相連接，接口 J2的一個輸出端 通過電阻R12接電源，另一個輸出端接三極體N2的基極，三極體N2 的基極通過電阻R14接電源，三極體N2的集電極接光耦G2的一個輸 入端，光耦G2的一個輸出端接三極體N1的基極，三極體N1的集電 極接微處理器IC1的T0埠。
上述機井取水控制裝置，所述的IC卡接口電路包括接口 Jl、電 阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R8、 R9、電容C3，其中電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R8、 R9分別接在接口 Jl的4個輸出端與微處理器IC1的PIO、 Pll、 P12、 P13埠之間，接口 Jl的另一個輸出端接微處理器工C1 的P16埠， P16埠還通過電阻R5接電源。
上述機井取水控制裝置，所述的用電廿量採集電路由接口 J102、 光耦G102、三極體NIOI、,、電阻RllO、 R112、 R113、 R114、電 容C104組成，發訊電錶的輸出端與接口 J102的輸入端相連接，接口 J02的一個輸出端通過電阻R112接電源,另一個輸出端接三極體M102 的基極，三極體N102的基極通過電阻R114接電源，三極體N102的 集電極接光耦G102的一個輸入端，光耦G102的一個輸出端接三極體 N101的基極，三極體N101的集電極接微處理器IC1的Tl埠 。
上述機井取水控制裝置，所述的水泵驅動控制電路由光耦G1、電 阻Rll、三極體N3、 二極體D4、繼電器JDQ1、接觸器U3、接口 J3、 J4組成，光耦Gl的輸入端接微處理器IC1的P24輸出埠 ，光耦Gl 的輸出端接三極體N3的基極，三極體N3的集電極接繼電器JDQ1的輸入端，JDQ1的兩個輸出端分別接接觸器U3的控制線圈的兩個接頭， 接觸器U3的三組觸點l、 2、 3、 4、 5、 6分別與接口 J3、 J4相連接, 接口 J3、 J4分別與380伏電源和水泵電機相連接。
上述機井取水控制裝置，所述的信號轉換電路由晶片U3、電容 C400、 C401 、 C402、圓、C404:接口纖組成，接口 J401的輸入 埠接GPRS數據遠傳模塊的輸出端，接口 J401的兩個輸出端分別接 晶片U3的R1IN和TIOUT埠,晶片U3的R10UT和TIIN埠分別接 微處理器IC1的RXD、 TXD埠。
本實用新型在使用吋，本裝置的微處理器讀取用戶K卡中的金 額和用水、用電單價信息，並啟動水泵電機開始供水；在灌溉供水過 程中，本裝置實吋採集用電、用水信息，並通過微處理器處理，按照 用戶的用電、用水量和設定的單價，自動扣減對應的金額，當用戶的 IC卡中的剩餘金額不足最低消費金額吋，本裝置自動關閉電機，達 到控制用戶用水量的目的。本實用新型操作簡單、使用方便、可以自 動控制機井取水用量，減少了水資源的浪費，並減輕了管理部門的工


圖l是本實用新型的結構框圖； 圖2是本實用新型的用水廿量採集電路原理圖； 圖3是本實用新型的IC卡接口電路原理圖； 圖4是本實用新型的顯示指示電路原理圖； 圖5是本實用新型的用電廿量採集電路原理圖； 圖6是本實用新型的水泵驅動控制電路原理圖； 圖7是本實用新型的信號轉換電路原理圖。
具體實施方式
圖1顯示，本裝置包括發訊水錶、發訊電錶、微處理器、用水
廿量採集電路、用電計量採集電路、ic卡接口電路、顯示指示電路、
用戶操作接口電路、數據記錄電路、水泵驅動控制電路、信號轉換電
路、GPRS數據遠傳模塊及電源電路。其中發訊水錶與用水採集電路 相連接；IC卡接口電路用於插入用戶IC卡；水泵控制電路與水泵電 機相連接；發訊電錶與用電廿量採集電路相連；GPRS數據遠傳模塊 與信號轉換電路相連。上述用水廿量採集電路、IC卡接口電路、用 電廿量採集電路、水泵驅動控制電路、信號轉換電路、顯示指示電路、 用戶操作接口電路、數據記錄電路及電源電路均與微處理器IC1相連 接。
圖2 圖7是本實用新型的一個實施例的電路原理圖，圖中的微處 理器IC1採用89C51晶片，圖中其它器件的型號在以下電路圖中分別說明。
圖2是本實用新型的用水廿量採集電路原理圖。圖中顯示，本實施 例的用水廿量採集電路由接口 J2 、光耦G2 、三極體Nl 、 N2 、電阻R10 、 R12、 R13、 R14、電容C4組成。在本實施例中，三極體Nl 、 N2的型號 為S9013,光耦G2的型號為TLP521 — 1 。發訊水錶的輸出端與接口 J2 的輸入端相連接。接口 J2的4針輸出的第2腳輸出與微處理器IC1的 14腳相連接。電阻R12連接與電源和接口 J2的輸出第1腳，用於給採 集接口提供電源和短路保護。電阻R14為上拉電阻接於接口 J2輸出第 2腳與三極體N2的基極。電容C4為信號濾波電容，接於三極體N2的 基極。三極體N2 、電阻R10 、光耦G2組成光耦反向驅動電路。光耦G2 、 三極體Nl 、電阻R13組成反向緩衝開關電路。三極體Nl的集電極與微 處理器IC1的14腳相連接，用於將信號傳送至微處理器IC1。此電路 完成用戶用水的計量採集轉換和隔離功能。圖3是本實用新型的IC卡接口電路原理圖。圖中顯示，本實施例
的IC卡接口電路由接口 Jl、電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R8、 R9、電 容C3組成。接口 Jl為6針輸出接口 ，它們與微處理器IC1的1 、 2 、 3 、 4、 7腳相連。其中電阻R4、 Rl、 R3、 R2分別為位於IC1的1腳和Jl 的1腳、IC1的2月卻禾口 Jl白勺2月卻、IC1的3月卻禾0 Jl的3月卻、IC1的4 腳和Jl的4腳之間，用於微處理器IC1與IC卡之間的過流保護。R9、 R8分別為微處理器IC1的3、 4腳的上拉電阻，該上拉電阻受控於微處 理器工C1的2腳。電容C3為接口 Jl的5腳與微處理器IC1的7腳相 連的信號線上的濾波電容。電阻R5為該信號線上的上拉電阻。該電路 用於連接IC卡與微處理器ICl,完成I C卡與微處理器IC1之間信號
的傳遞和隔離保護。
圖4是本實用新型的顯示指示電路原理圖。圖中顯示，本實施例的 顯示提示電路由晶片U1、 U2、 S剛l、發光管LED1、 LED2組成。晶片 Ul、 U2的型號為CD4049，晶片SH附的型號為GEM5201BE。圖中晶片 Ul 、 U2的1 、 3 、 15腳並聯後分別與微處理器IC1的21 、 23 、 24腳相 連接。晶片Ul的2腳接於微處理器IC1的22腳，而晶片Ul的9接於 晶片U2的2腳。本電路中共有8位顯示，它們之間的連接關係是前一 級的9腳接後一級的2腳。此電路完成控制裝置對操作人員的信息顯 示。
圖5是本實用新型的用電廿量採集電路原理圖。圖中顯示，本實 施例的用電廿量採集電路由接口 J102 、光耦G102 、三極體N101 、隨、 電阻RllO、 R112、 R113、 R114、電容C104組成。在本實施例中，三 極管隱、,的型號為S9013,光耦G102的型號為TLP521 — 1 。 發訊電錶的輸出端與接口 J102的輸入端相連接。接口 J2的4針輸出 的第2腳輸出與微處理器IC1的15腳相連接。電阻R112連接與電源和接口 J102的輸出第1腳，用於給採集接口提供電源和短路保護。
電阻R114為上拉電阻接於接口 J102輸出第2腳與三極體N102的基 極。電容C104為信號濾波電容，接於三極體N102的基極。三極體 ,、電阻RllO、光耦G102組成光耦反向驅動電路。光耦G102、三 極管N101 、電阻R113組成反向緩衝開關電路。三極體N101的集電 極與微處理器IC1的15腳相連接，用於將信號傳送至微處理器IC1 。 此電路完成用戶用電的計量採集轉換和隔離功能。
圖6是本實用新型的水泵驅動控制電路原理圖。圖中顯示，本實 施例的的水泵驅動控制電路由光耦Gl、電阻Rll、三極體N3、 二極 管D4、繼電器JDQ1、接觸器U3、接口 J3、 J4組成。在本實施例中 各個器件的型號為光耦Gl為TLP521 — 1，三極體N3為S9013， 二 極管D4為1,07,繼電器J3Q1為G2R-1114P-V-US,接觸器U3為 CJT1一40,接口 J3、 J4為TD-A21,是三針接口 。微處理器IC1的25 腳通過光耦G1所驅動。電阻R11為光耦G1的限流電阻。三極體N3、 二極體D4、繼電器JDQ1組成緩衝驅動電路，二極體D4為三極體N3 的保護二極體。繼電器JX)l的3 、 4腳連接接觸器U3的控制線圈8 、 5腳，接觸器U3的三組觸點1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6腳分別接口 J3和 相連。接口 J3、 J4分別與380伏電源和水泵電機相連接。本電路通 過光耦Gl完成微處理器電路與水泵電機的隔離和驅動。
圖7是本實用新型的信號轉換電路原理圖。圖中顯示，本實施例 的信號轉換電路由晶片U3、電容C400、固、C402、 C403、國，接 □ J401組成。在本實施例中，晶片U3的型號為MAX232A。接口 J401 為9針接口，它的輸入埠接GPRS數據遠傳模塊的輸出端，它的輸出 端的2腳和3腳與晶片U3的13腳和14腳相連接。晶片U3的11腳和 12腳分別接微處理器IC1的11腳和10腳，用於將信號傳送至微處理器。此電路完成遠傳控制功能。 本實用新型的工作過程如下
當用戶將IC卡貼近控制器劃卡區輸入特定信息後，微處理器ICI
通過IC卡接口電路與用戶ic卡進行數據交換。若允許開啟電機的條 件滿足，則微處理器IC1通過25腳向水泵驅動控制電路發送低電平控 制信號。因此，光耦G1導通---〉三極體N3飽和一〉繼電器JDQ1觸 點吸合一-〉接觸器U3控制線圈通電-一〉水泵電機得電工作。當用戶 人為設定關閉電機或電機運行的條件不滿足時，則微處理器IC1通過 25腳向水泵驅動控制電路發送高電平控制信號。因此，光耦Gl截至一〉 三極體N2截至一〉繼電器JDQ1觸點斷開一〉接觸器U3控制線圏斷點 -一〉水泵電機失電停止工作。
在本實用新型控制運行期間，當發訊水錶發送高電平信號時，該 信號經過三極體N2的反向放大後，驅動光耦G2，此時光耦G2導通。 而後，三極體N1飽和導通，三極體N1通過集電極將低電平信號傳送 至微處理器IC1。當發訊水錶發送低電平信號吋，該信號經過三極體 N2的反向放大後，驅動光耦G2，此吋光耦G2截止。而後，三極體 Nl截止，三極體Nl通過集電極將高電平信號傳送至微處理器IC1 。
在本實用新型控制運行期間，當發訊電錶發送高電平信號吋，該 信號經過三極體N102的反向放大後，驅動光耦G102,此曰寸光耦G102 導通。而後，三極體N101飽和導通，三極體N101通過集電極將低電 平信號傳送至微處理器IC1。當發訊電錶發送低電平信號吋，該信號 經過三極體N102的反向放大後，驅動光耦G102,此時光耦G102截 止。而後，三極體N101截止，三極體N101通過集電極將高電平信號 傳送至微處理器IC1 。
本實用新型的使用過程用戶使用吋，將已充值的用戶ic卡貼近控制器劃卡區，通過用 戶操作接口電路啟動本裝置讀取ic卡中的金額和用水、用電單價信
息，並啟動水泵電機開始供水。在灌溉供水過程中，本裝置按照用戶 的用電、用水量和設定的單價，自動扣減對應的金額。當本裝置中的 剩餘金額不足最低消費金額時，本裝置自動關閉電機。灌溉結束後，
用戶持正在使用的用戶ic卡貼近控制器劃卡區，水泵電機關閉。
權利要求1.一種機井取水控制裝置，其特徵在於它包括發訊水錶、發訊電錶、微處理器IC1、用水計量採集電路、IC卡接口電路、用電計量採集電路、水泵驅動控制電路、GPRS數據遠傳模塊、信號轉換電路；發訊水錶與用水採集電路相連接，發訊電錶與用電計量採集電路連接，水泵控制電路與水泵電機相連，GPRS數據遠傳模塊與信號轉換電路相連接；上述用水計量採集電路、IC卡接口電路、用電計量採集電路、水泵驅動控制電路、信號轉換電路均與微處理器IC1相連接。
2. 根據權利要求1所述的機井取水控制裝置，其特徵在於所述 用水廿量採集電路由接口 、光耦G2 、三極體Nl 、 N2 、電阻R10 、 R12 、 R13 、 R14 、電容C4組成，發訊水錶的輸出端與接口 J2的輸入端相連接, 接口 J2的一個輸出端通過電阻R12接電源，另一個輸出端接三極體N2 的基極，三極體N2的基極通過電阻R14接電源，三極體N2的集電極接 光耦G2的一個輸入端，光耦G2的一個輸出端接三極體Nl的基極，三 極管Nl的集電極接微處理器IC1的TO埠 。
3. 根據權利要求l所述的機井取水控制裝置，其特徵在於所述的 IC卡接口電路包括接口 Jl、電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R8、 R9、電容 C3,其中電阻R1、 R2、 R3、 R4、 R8、 R9分別接在接口 Jl的4個輸出端 與微處理器IC1的PIO、 Pll、 P12、 P13埠之間，接口 Jl的另一個輸 出端接微處理器IC1的P16埠, P16埠還通過電阻R5接電源。
4. 根據權利要求l所述的機井取水控制裝置，其特徵在於所述的用電廿量採集電路由接口 0102、光耦G102、三極體NIOI、 N102、電阻 RllO、 R112、 R113、 R114、電容C104組成，發訊電錶的輸出端與接口 ，的輸入端相連接，接口 J02的一個輸出端通過電阻R112接電源， 另一個輸出端接三極體N102的基極,三極體N102的基極通過電阻R114 接電源，三極體N102的集電極接光耦G102的一個輸入端，光耦G102 的一個輸出端接三極體N101的基極，三極體N101的集電極接微處理器 IC1的T1埠。
5. 根據杈利要求l所述的機井取水控制裝置，其特徵在於所述的 水泵驅動控制電路由光耦Gl、電阻Rll、三極體N3、 二極體D4、繼電 器JDQ1 、接觸器U3、接口 J3、 J4組成，光耦Gl的輸入端接微處理器 IC1的P24輸出埠，光耦G1的輸出端接三極體N3的基極，三極體N3 的集電極接繼電器JDQ1的輸入端，JDQ1的兩個輸出端分別接接觸器U3 的控制線圈的兩個接頭，接觸器U3的三組觸點1、 2、 3、 4、 5、 6分另U 與接口 J3、 J4相連接，接口 J3、 J4分別與380伏電源和水泵電機相連 接。
6. 根據權利要求l所述的機井取水控制裝置，其特徵在於所述的 信號轉換電路由晶片U3、電容C400、 C401、 C402、 C403、 C404,接口 J401組成，接口 J401的輸入埠接GPRS數據遠傳模塊的輸出端，接口 J401的兩個輸出端分別接晶片U3的Rl頂和TIOUT端□,晶片U3的R10UT 和TIIN埠分別接微處理器IC1的RXD、 TXD埠 。
專利摘要本實用新型提供一種機井取水控制裝置，屬於控制技術領域，用於對機井取水量進行精確計量，並能夠實現自動控制取水，其技術方案是它包括發訊水錶、發訊電錶、微處理器IC1、用水計量採集電路、IC卡接口電路、用電計量採集電路、水泵驅動控制電路、GPRS數據遠傳模塊、信號轉換電路；發訊水錶與用水採集電路相連接，發訊電錶與用電計量採集電路連接，水泵控制電路與水泵電機相連，GPRS數據遠傳模塊與信號轉換電路相連接；上述用水計量採集電路、IC卡接口電路、用電計量採集電路、水泵驅動控制電路、信號轉換電路均與微處理器IC1相連接。本實用新型操作簡單、使用方便、可以自動控制機井取水用量，減少了水資源的浪費，減輕了管理部門的工作量。
文檔編號A01G25/16GK201359744SQ200920101638

公開日2009年12月9日 申請日期2009年2月24日 優先權日2009年2月24日
發明者歡 吳, 孫梅英, 徐振辭, 王玉坤, 谷同會, 馬素英 申請人:河北省水利科學研究院;石家莊瑞澤源科技開發有限公司;河北省灌溉節水技術研究開發公司