接觸式ic卡智能水表的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種接觸式IC卡智能水表，包括IC卡讀寫單元、中央控制單元、閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元、總電源，其中在中央控制單元與閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元之間還包括一個(gè)馬達(dá)控制單元，中央控制單元對(duì)閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元下達(dá)的開或關(guān)閥門的命令是通過馬達(dá)控制單元實(shí)現(xiàn)的，馬達(dá)控制單元在一定時(shí)間內(nèi)收不到中央控制單元發(fā)送的信號(hào)就發(fā)送關(guān)閉信號(hào)給閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元。在本實(shí)用新型中，當(dāng)主控單片機(jī)系統(tǒng)被靜電擊壞時(shí)，受到保護(hù)的馬達(dá)控制單元通過控制閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元便將水表閥門關(guān)上，起到防止竊水的作用，從而克服了常規(guī)的接觸式IC卡智能水表不能防止脈沖靜電攻擊的缺點(diǎn)。
【專利說明】接觸式IC卡智能水表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能水表領(lǐng)域，尤其涉及接觸式IC卡智能水表。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有接觸式IC卡智能水表由于具有預(yù)付費(fèi)功能、閥門開關(guān)控制功能以及方便管理等諸多優(yōu)點(diǎn)，在國內(nèi)智能水表行業(yè)中，占有率達(dá)70%以上，而且隨著技術(shù)的發(fā)展，其各種性能越來越完善，受到市場(chǎng)的日益推崇。但是，此類水表還有一個(gè)致命的問題沒解決，就是容易受到外部靜電攻擊破壞。因?yàn)榻佑|式IC卡水表，IC卡的觸點(diǎn)是外露的，很容易受到惡意竊水者用諸如電子打火機(jī)電脈沖攻擊，使水表控制芯片被高壓靜電擊壞，失去關(guān)閥功能。由于接觸式IC卡智能水表一般采用長(zhǎng)壽命的鋰亞硫酸氯電池供電，為了充分利用電池
[0003]能量，相應(yīng)的主控單片機(jī)一般采用低電壓的產(chǎn)品，這就給防靜電電路設(shè)計(jì)帶來困難，原因是必須用低壓(如3.6伏)的防靜電元件，目前大多用TVS (瞬態(tài)電壓抑制器)管，但低壓的TVS管即使正常工作狀態(tài)下，其反向漏電流也達(dá)uA級(jí)，使用多個(gè)TVS管漏電就相當(dāng)可觀，這是電池供電的智能水表所不允許的，因而目前眾多廠家的接觸式IC卡智能水表都沒有防高壓靜電攻擊功能，若IC卡觸點(diǎn)受到諸如電子打火機(jī)電脈沖攻擊，主控單片機(jī)很容易損壞，由于目前的IC卡智能水表的閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)也是由主控單片機(jī)控制的，所以水表閥門也失去控制，從而被竊水。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0004]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的問題，本實(shí)用新型通過對(duì)閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元與外部進(jìn)行隔離，單獨(dú)增加一個(gè)馬達(dá)控制單元來實(shí)現(xiàn)對(duì)馬達(dá)的控制，有效解決中央控制單元失效后如何關(guān)閉閥門這個(gè)問題。具體的本實(shí)用新型為接觸式IC卡智能水表，包括IC卡讀寫單元、中央控制單元、閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元、總電源，其特征在于，在中央控制單元與閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元之間還包括一個(gè)馬達(dá)控制單元，中央控制單元對(duì)閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元下達(dá)的開或關(guān)閥門的命令是通過馬達(dá)控制單元實(shí)現(xiàn)的，馬達(dá)控制單元在一定時(shí)間內(nèi)收不到中央控制單元發(fā)送的信號(hào)就發(fā)送關(guān)閉信號(hào)給閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元。
[0005]作為對(duì)上述接觸式IC卡智能水表的進(jìn)一步改進(jìn)，在所述電源正負(fù)極之間連接一個(gè)雙向TVS管用來以吸收脈沖靜電。
[0006]作為對(duì)上述接觸式IC卡智能水表的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的中央控制單元與馬達(dá)控制單元之間的通訊線路上串聯(lián)有光電耦合器。
[0007]作為對(duì)上述接觸式IC卡智能水表的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的一定時(shí)間是指2秒。
[0008]作為對(duì)上述接觸式IC卡智能水表的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的馬達(dá)控制單元的電源是總電源串聯(lián)一個(gè)二極管形成的。
[0009]作為對(duì)上述接觸式IC卡智能水表的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的電源與地之間接有一個(gè)法拉電容。
[0010]作為對(duì)上述接觸式IC卡智能水表的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的法拉電容為1.5F、5.5V的法拉電容。
[0011]作為對(duì)上述接觸式IC卡智能水表的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的法拉電容與所述的二極管之間連接有一個(gè)電阻。
[0012]作為對(duì)上述接觸式IC卡智能水表的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的總電源為3.6伏鋰亞硫酸氯電池。
[0013]在本實(shí)用新型中，通過在常規(guī)的接觸式IC卡智能水表控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，將水表閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元隔離開來，并增加一馬達(dá)控制單元去控制馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，并加上一雙向TVS管以吸收脈沖靜電，當(dāng)主控單片機(jī)系統(tǒng)被靜電擊壞時(shí)，受到保護(hù)的馬達(dá)控制單元通過控制閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元便將水表閥門關(guān)上，起到防止竊水的作用，從而克服了常規(guī)的接觸式IC卡智能水表不能防止脈沖靜電攻擊的缺點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型一種結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實(shí)用新型一種具體實(shí)施電路示意圖；
[0016]圖中:
[0017]1、IC卡讀寫單元；2、中央控制單元；3、總電源；4、閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元；5、馬達(dá)控制單元；6、IC卡讀寫電路；7、主控單片機(jī)；8、總電源；9、馬達(dá)控制單片機(jī)；10、閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路；11、隔離處理過的電源。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述。基于本實(shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0019]具體的，如圖1所示為本實(shí)用新型一種結(jié)構(gòu)示意圖，接觸式IC卡智能水表，包括IC卡讀寫單元1、中央控制單元2、閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元4、總電源3，其中在中央控制單元2與閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元4之間還包括一個(gè)馬達(dá)控制單元5，中央控制單元2對(duì)閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元4下達(dá)的開或關(guān)閥門的命令是通過馬達(dá)控制單元5實(shí)現(xiàn)的，馬達(dá)控制單元5在一定時(shí)間內(nèi)收不到中央控制單元2發(fā)送的信號(hào)就發(fā)送關(guān)閉信號(hào)給閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元4。
[0020]如圖2所示，其中IC卡讀寫電路6相當(dāng)于圖1中的IC卡讀寫單元I ;主控單片機(jī)7相當(dāng)于圖1的中央控制單元2 ;總電源8相當(dāng)于圖1中的總電源3 ;馬達(dá)控制單片機(jī)相當(dāng)于圖1中馬達(dá)控制單元5 ;閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路10相當(dāng)于圖1中的閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元4。[0021 ] 如圖2為本實(shí)用新型的一種具體實(shí)施電路示意圖，其中涉及的接觸式IC卡智能水表的閥門控制電路主要由閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路10、馬達(dá)控制單片機(jī)9組成，該電路通過光電耦合器件Ul和U2與水表的其他單元電路包括主控單片機(jī)7、IC卡讀寫電路6、其他功能電路隔離開來，同時(shí)，還用了雙向TVS管TVSl并聯(lián)在電源VCC即總電源8兩端，能吸收外加靜電高壓脈沖，起到保護(hù)電路系統(tǒng)電源的作用。閥門控制電路的電源為隔離處理過的電源11即VDD，其他電路電源為VCC，VDD與VCC之間通過二極管Dl進(jìn)行隔離。Cl為1.5F、5.5V的法拉電容，平時(shí)VCC對(duì)它充電儲(chǔ)能，馬達(dá)動(dòng)作時(shí)，Cl的電能可以為馬達(dá)啟動(dòng)時(shí)提供大電流。
[0022]馬達(dá)控制單片機(jī)9和主控單片機(jī)7之間通過UART接口進(jìn)行通訊，TX引腳為發(fā)送，RX引腳為接收，雙方的TX和RX通過光電耦合元件Ul和U2隔離開。平時(shí)，主控單片機(jī)2每2秒鐘發(fā)送一個(gè)狀態(tài)字節(jié)給馬達(dá)控制單片機(jī)9，告知水表系統(tǒng)的工作狀態(tài)。當(dāng)需要開或關(guān)閥門時(shí)，主控單片機(jī)7就發(fā)送打開或關(guān)閉命令給馬達(dá)控制單片機(jī)9，馬達(dá)控制單片機(jī)9則輸出相應(yīng)信號(hào)給閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路10，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)動(dòng)作。馬達(dá)動(dòng)作完成后，馬達(dá)控制單片機(jī)9再將閥門狀態(tài)回報(bào)給主控單片機(jī)7。
[0023]當(dāng)主控單片機(jī)7受到來自加在IC卡外露接口的高壓靜電脈沖攻擊而損壞時(shí)，由于馬達(dá)控制單片機(jī)9與主控單片機(jī)7是隔離的，加上電源有TVSl保護(hù)，馬達(dá)控制單片機(jī)9不會(huì)損壞，此時(shí)它將收不到主控單片機(jī)7每2秒鐘發(fā)來的狀態(tài)字節(jié)，所以就關(guān)閉閥門，這樣即使有人惡意地用打火機(jī)脈沖攻擊水表，也達(dá)不到竊水的目的。
[0024]另外，當(dāng)電池被拆除或短路時(shí)，主控單片機(jī)7失電，而馬達(dá)控制電路則由VDD供電，此時(shí)馬達(dá)控制單片機(jī)同樣收不到主控單片機(jī)每2秒鐘發(fā)來的狀態(tài)字節(jié)，所以也關(guān)閉閥門。
[0025]圖2中，接觸式IC卡智能具有防止外部高壓脈沖破壞的接觸式智能水表閥門控制電路，包括由雙向瞬態(tài)電壓抑制器TVSl組成的靜電脈沖吸收電路，TVSl與電源VCC兩端并聯(lián)；包括由二極管Dl組成的電源隔離電路，Dl的正極與VCC相連；包括由電阻R5、電容Cl組成的儲(chǔ)能電路，R5 一端與二極管Dl陰極相連，另一端與Cl正極相連，Cl正極同時(shí)與電源VDD相連；包括由電阻Rl、R4和光電耦合器Ul組成的通訊電路，Rl的一端與VCC連接，另一端與主控單片機(jī)I的UART接口的RX腳以及Ul的光敏三極管集電極連接，Ul的光敏三極管發(fā)射極接地，R4的一端與電源VDD連接，另一端與Ul的發(fā)光二極管的正極連接，Ul的發(fā)光二極管的陰極與馬達(dá)控制單片機(jī)9的UART 口的TX腳連接；包括由電阻R2、R3和光電耦合器U2組成的通訊電路，R3的一端與VDD連接，另一端同時(shí)與馬達(dá)控制單片機(jī)的UART接口的RX腳以及U2的光敏三極管集電極連接，U2的光敏三極管發(fā)射極接地，R2的一端與電源VCC連接，另一端與U2的發(fā)光二極管的正極連接，U2的發(fā)光二極管的陰極與主控單片機(jī)的UART 口的TX腳連接；包括馬達(dá)控制單片機(jī)9，其電源端連接VDD ;包括閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路10，其電源為VDD，電路結(jié)構(gòu)為通用的馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路，其輸入為馬達(dá)控制單片機(jī)9控制。
[0026]圖2所示，具體實(shí)施中，TVSl用VBR為5V的雙向瞬態(tài)電壓抑制器SMBJ5.0A, Dl用快恢復(fù)整流二極管FR107，R5用10歐、2W電阻，Rl至R4功率均為1/8W，阻值如圖中所示；U1和U2均用TLP621 ;C1用1.5F、5.5V法拉電容；馬達(dá)控制單片機(jī)使用工作電壓2.0V至5.0V的普通8位單片機(jī)；馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路為通用馬達(dá)驅(qū)動(dòng)電路。實(shí)驗(yàn)時(shí)，讓水表閥門打開，用電子打火機(jī)對(duì)水表的IC卡觸點(diǎn)輸出3000至10000伏的電脈沖，直至主控單片機(jī)損壞時(shí)，閥門控制電路仍能工作，并且能主動(dòng)關(guān)閉水表閥門。因此實(shí)際效果達(dá)到理論要求。
[0027]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.接觸式IC卡智能水表，包括IC卡讀寫單元、中央控制單元、閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元、總電源，其特征在于，在中央控制單元與閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元之間還包括一個(gè)馬達(dá)控制單元，中央控制單元對(duì)閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元下達(dá)的開或關(guān)閥門的命令是通過馬達(dá)控制單元實(shí)現(xiàn)的，馬達(dá)控制單元在一定時(shí)間內(nèi)收不到中央控制單元發(fā)送的信號(hào)就發(fā)送關(guān)閉信號(hào)給閥門馬達(dá)驅(qū)動(dòng)單元。
2.如權(quán)利要求1所述的接觸式IC卡智能水表，其特征在于，在所述電源正負(fù)極之間連接一個(gè)雙向TVS管用來以吸收脈沖靜電。
3.如權(quán)利要求1所述的接觸式IC卡智能水表，其特征在于，所述的中央控制單元與馬達(dá)控制單元之間的通訊線路上串聯(lián)有光電耦合器。
4.如權(quán)利要求1所述的接觸式IC卡智能水表，其特征在于，所述的一定時(shí)間是指2秒。
5.如權(quán)利要求1所述的接觸式IC卡智能水表，其特征在于，所述的馬達(dá)控制單元的電源是總電源串聯(lián)一個(gè)二極管形成的。
6.如權(quán)利要求5所述的接觸式IC卡智能水表，其特征在于，所述的電源與地之間接有一個(gè)法拉電容。
7.如權(quán)利要求6所述的接觸式IC卡智能水表，其特征在于，所述的法拉電容為1.5F、5.5V的法拉電容。
8.如權(quán)利要求6所述的接觸式IC卡智能水表，其特征在于，所述的法拉電容與所述的二極管之間連接有一個(gè)電阻。
9.如權(quán)利要求1所述的接觸式IC卡智能水表，其特征在于，所述的總電源為3.6伏鋰亞硫酸氯電池。
【文檔編號(hào)】G07F15/06GK203606899SQ201320587663
【公開日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年9月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月16日
【發(fā)明者】覃忠裕 申請(qǐng)人:覃忠裕