專利名稱：電子卡預購水量自動計費表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種能實現(xiàn)預購自來水用水量，自動計費的水表，屬現(xiàn)有水表的改進設計。
目前，用水計量收費基本上有以下幾種方式一是普通水表，人工查表、收費、原始落后。
二是投幣水表，這種表不用查表收費，但仍需人工回收金屬幣，而且難以防止偽造金屬幣，竊用水。
三是磁卡水表，該表雖然解決人工收費問題，但結(jié)構(gòu)復雜，成本高，而且可靠性差。
根據(jù)上述現(xiàn)有水表存在的問題，本實用新型的目的是，設計一種能預購用水量，且能自動計費的水表。
本實用新型的設計目的是這樣實現(xiàn)的本實用新型由水量預購卡(A)，自動計費水表(B)兩部分構(gòu)成。
電子水量預購卡(A)由低成本CMOC串行E2PROM存儲電路、靜電防護電路構(gòu)成。所有電路焊接在帶有引腳的印刷電路板上，印刷電路板封裝在塑料殼內(nèi)。
自動計費水表(B)由單片計算機電路和與之相連的電子水量預購卡接口電路，水量傳感電路、電子水量預購卡到位檢測電路、電池電壓不足檢測電路、電磁閥驅(qū)動電路、電池盒、電池取出檢測聲響指示電路、電源電路、供水電磁閥、普通水表計量裝置組成，所有電路都組裝在印刷電路板上，印刷電路板封裝在一個塑料或金屬殼內(nèi)，然后與普通水表計量裝置組裝在一起，外殼上有一個電子水量預購卡插孔，插孔內(nèi)裝有一個水量預購卡插座。使用時，用戶可以先到自來水管理部門購買一定數(shù)量的用水量，以密碼的形式寫入水量預購卡，然后將卡插入自動計費表的插座上，用戶即可使用水。自動計費表中的單片計算機從預購水量中減去用水量。當預購水量用完時，表就會發(fā)出聲響，提示用戶重新購買水量才能實現(xiàn)重新供水。電池容量不足時，提示用戶及時更換電池。電池不能維持正常工作時，將關(guān)閉供水電磁閥，直至更換電池后才能自動恢復供水。


圖1為原理框圖、圖2為電原理圖、圖3為電磁結(jié)構(gòu)示意圖。
結(jié)合附圖，舉實施例詳細說明本實用新型的結(jié)構(gòu)。預購水量自動計費表由水量預購卡(A)，自動計費表(B)構(gòu)成，包括一個電子水量預購卡(A)，由下述電路部件構(gòu)成；一個存儲電路(1)，用于記錄水量預購量和水表實際運行數(shù)據(jù)；一個靜電防護電路(2)，用于上述電路的靜電防護；上述電路安裝在印刷電路板上，裝在塑料殼內(nèi)；一個自動計費表(B)，由下述電路構(gòu)成一個單片機電路(5)，用于用水量計量、計費，從前述水量預購卡(A)中讀取水量和記錄水表實際運行數(shù)據(jù)；一個電子水量預購卡接口電路(3)，電子水量預購卡插座(4)，用于前述單片機電路(5)與電子水量預購卡(A)之間的電氣聯(lián)接，將單片計算機電路的輸入輸出信號，轉(zhuǎn)換成電子水量預購卡所需的讀寫控制與數(shù)據(jù)信號；一個用水計量傳感電路(6)，用于將普通水表芯的機械水量計量信號轉(zhuǎn)換成電信號，用于前述單片機電路進行水量計量與計費；一個普通水表計量裝置(14)，用于向上述水量計量傳感裝置提供機械水量計量信號；一個電子預購卡到位檢測電路(7)，用于檢測水量預購卡插入自動計費表插座是否到位，向前述單片機電路提供卡到位信號；一個低功耗電池電壓不足檢測電路(8)，用于向前述單片機電路提供一個電池電壓不足信號；一個低壓差低功耗電源電路(9)，用于向各電路提供穩(wěn)定電源；一個供水電磁閥驅(qū)動電路(10)，用于在前述單片機電路的控制下實現(xiàn)供水控制；一個電池取出檢測電路(11)，用于檢測電池要取出時，向前述單片機電路提供電池盒取出信號；一個聲響電路(12)，在前述單片機控制下，提供需重新購買用水量或更換電池信號；一個供水電磁閥(13)，在前述供水電磁閥驅(qū)動電路的控制下，實現(xiàn)供水控制。
電子水量預購卡(A)，由串行E2PROM存儲電路IC0、R1、R2組成的靜電防護電路、帶有引腳的印刷電路板、外殼構(gòu)成，IC0的引腳構(gòu)成水量預購卡的引腳，由于摩擦等原因，水量預購卡輸入引腳所產(chǎn)生的靜電通過R1、R2、R3到GND引腳可以釋放，以保護IC0不被靜電擊穿。電子水量預購卡也可使用ISO7816－2標準的電子卡。
單片機電路(5)，是自動計費表的核心，由CMOS單片機IC1，地址鎖存器IC2、程序存儲器IC3構(gòu)成。也可將程序存儲器IC3做在IC1的內(nèi)部，這樣就省去IC2、IC3。程序由初始化程序、讀寫卡程序、水量計量程序、防竊水程序、電池電壓檢測處理程序等構(gòu)成。在程序的控制下，完成讀取水量預購量、水量計量、計費、防竊水，在水量預購卡中記錄實際用水量。
電子水量預購卡接口電路(3)，由IC1的P1.1、P3.0、提供數(shù)據(jù)讀寫信號；IC1的P1.0提供IC0的CS控制信號；IC1的P3.1提供IC0讀寫所需的clock信號。采用I2C總線時不用P1.0提供CS控制信號。
當電子水量預購卡采用ISO7816－2標準時，IC1的I／O端提供I／O，clock，RST，PROG信號；用水量計量傳感電路(6)，由傳感器K1、R16、C6組成的防抖動積分電路，IC6－2組成。在普通水表計量裝置計數(shù)盤上粘一個小磁鐵塊，磁性式傳感器K1安裝在計數(shù)盤的旁邊。計數(shù)盤每周轉(zhuǎn)一周，IC6－2的輸出端就產(chǎn)生一個計數(shù)信號，該信號接在IC1的P1.1I／O端，進行水量計量。
普通水表計量裝置(14)，用于向前述用水量傳感電路提供機械計量信號。
電子水量預購卡到位檢測電路(7)，由開關(guān)K2、電阻R18構(gòu)成，該電路的輸出接在IC1的P1.3引腳上，當水量預購卡插入自動計費表插座時，K2閉合，通過P1.3向單片機發(fā)出卡到位信號，啟動電子水量預購卡讀卡程序，讀入用水預購量。
低功耗電池電壓不足檢測電路(8)，由低功耗電壓檢測電路IC5組成，IC5的輸出接在P3、2(INT0)上。當電池電壓下降到低于正常工作電壓時，IC1發(fā)出電池電壓不足信號。
電源電路(9)，由低壓差低功耗穩(wěn)壓集成電路IC7、電容C8、C9構(gòu)成，電池接在IC6的輸入端。
供水電磁閥驅(qū)動電路(10)，由達林頓管NPN晶體管T1、T2、T5、T6、PNP晶體管T3、T4電阻R18、R19、R20、R21和IC6－5、IC6－6構(gòu)成一個橋式驅(qū)動電路。供水電磁閥接在橋式驅(qū)動電路的c、b間。當P1.5輸出低電平，P1.6輸出高電平，電流由C→L2→b方向流動時，電磁閥開啟；當P1.5輸出高電平，P1.6輸出高電平，電流由b→L2→C方向流動時，電磁閥關(guān)閉。當P1.5、P1.6輸出高電平時，T1、T2、T3、T4、T6都截止，電磁閥斷電。
電池取出檢測電路(11)，該電路由檢測開關(guān)K3、R19、IC6－3構(gòu)成。IC6－3的輸出接在IC1的INT1引腳上，當電池盒門打開時，K3閉合，IC6－3輸出低電平，IC1產(chǎn)生中斷，進入防竊水處理程序。
聲響指示電路(12)，該電路由IC6－4、R20、晶體管T7、蜂鳴器F構(gòu)成。當電子水量預購卡內(nèi)水量將用完時或電池電壓不足時，IC1的P1.4輸出高電平，蜂鳴器發(fā)聲提示。
供水電磁閥(13)，該閥是一種專為自動計費水表設計的，可以在斷電狀態(tài)下保持其開閉狀態(tài)的電磁閥。其動閥芯是由磁性材料構(gòu)成的，因而當電流由線圈C端流向b端時，閥芯對線圈產(chǎn)生的磁力與鐵芯磁力相斥，電磁閥關(guān)閉，斷電時由磁力和彈力保持閉狀態(tài)；當電流由線圈b端流向C端時，線圈產(chǎn)生的磁力與磁性閥芯磁場方向相異。將鐵芯吸向線圈內(nèi)，使電磁閥打開，斷電時由磁力保持開狀態(tài)。
本實用新型的主要特征是電子水量預購卡(A)由低成本串行E2PROM集成電路(1)構(gòu)成的存儲電路(1)和靜電防護電路(2)、由電阻R1、R2、R3構(gòu)成，全部電路安裝在一個帶有引腳的印刷電路板上，封在塑料外殼內(nèi)，靜電防護電路R1、R2、R3一端分別連在IC0的輸入引腳，另一端連到GND腳；電子水量預購卡也可采用ISO7816－2標準電子卡；單片機電路(5)，由CMOS低功耗單片機IC1通過IC1的地址線、控制信號線、數(shù)據(jù)信號線與地址鎖存器IC2、程序存儲器IC3相連構(gòu)成。當程序存儲器做在IC1的內(nèi)部時，可省去IC2、IC3；水量預購卡接口電路(3)，IC1的一個I／O端點做為水量預購卡的數(shù)據(jù)讀寫信號線，IC1的TXD、I／O端為水量預購卡(A)提供CK時鐘信號和CS選能信號；用水量計量傳感裝置(6)，在普通水表計數(shù)盤上嵌入一小塊磁鐵，在其旁邊安裝一個磁性傳感器，將普通水表計量信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，其輸出計量信號連接在單片機IC1的一個輸入端上進行用水量計量、計費；
供水電磁閥驅(qū)動電路(10)，由NPN晶體管T1、T2、T5、T6PNP晶體管T3、T4，電阻R18～R21，門電路IC6－5、IC6－6組成橋式雙向電流驅(qū)動電路構(gòu)成。供水電磁閥線圈L2始端與T1、T3集電極相連，L2末端與T2T4集電極相連，其輸入信號由單片機IC1并行接口P1的P1.5P1.8兩個輸出端口控制，輸出0，使供水電磁閥打開，P1.5P1.6兩個輸出端口控制，輸出0，使供水電磁閥關(guān)閉；低功耗電池電壓不足檢測電路(8)，采用功耗小于100uW的電壓檢測電路IC5，IC5輸出的電池電壓不足信號送給單片機IC1的一個輸入端；電池取出檢測電路(11)，檢測開關(guān)K3安裝在電池盒門框上，當電池盒門打開時，開關(guān)K3斷開，產(chǎn)生一個門開信號，該電路的輸出信號連接在單片機IC1的一個輸入端口上；供水電磁閥13，該閥的動閥芯是由永久磁鐵構(gòu)成的，電流從閥線圈始端流入時，線圈磁場方向與磁性閥磁極性相反，使閥芯吸入線圈內(nèi)，使閥打開；電流從閥線圈末端流入時，產(chǎn)生的磁極性方向與閥芯的磁極性相同、磁力相斥，閥芯向底座方向運動，使閥關(guān)閉。斷電時，電閥芯磁力作用，保持閥門開、閉狀態(tài)；上述自動計費表(B)的全部電路安裝在一塊印刷電路板上，并有一個外殼，與普通水表計量裝置組裝在一起。供水電磁閥安裝在水表的進水管上。上述電路的外殼設有鉛封。
本實用新型的主要優(yōu)點在于1、使用方便，從根本上改變了傳統(tǒng)的逐戶查表收費方式，實現(xiàn)用水收費自動化。
2、結(jié)構(gòu)簡單，安全可靠，制造成本低。
3、應用本實用新型可對現(xiàn)有的水表進行改造，生產(chǎn)投資少。
權(quán)利要求1.一種電子卡預購水量自動計費表，由水量預購卡(A)，自動計費表(B)構(gòu)成，它包括電子水量預購卡(A)由存儲電路(1)、靜電防護電路(2)、帶引腳的印刷電路板、外殼構(gòu)成；自動計費表(B)用于水量計費，從前述電子水量預購卡(A)中讀取水量預購量值，控制水量使用，它包括一個單片計算機電路(5)，用于用水控制、水量計費，從前述水量預購卡(A)中讀取水量預購量和記錄水量表實際運行數(shù)據(jù)；一個電子水量預購卡接口電路(3)，電子水量預購卡插座(4)，用于前述單片計算機電路與電子水量預購卡之間的電氣聯(lián)接，將單片計算機I/O端口的輸入輸出信號轉(zhuǎn)換成電子水量預購卡所需的讀寫控制信號與數(shù)據(jù)信號；一個水量計量傳感電路(6)，用于將普通式水表裝置的機械信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，傳送到前述單片計算機電路進行水量計費；一個普通式水表計量裝置(14)，用于向前述水量計量傳感電路提供機械計量信號；一個電子水量預購卡到位檢測電路(7)，用于檢測電子水量預購卡(A)插入自動計費表(B)的插座是否到位，向前述單片機電路提供一個卡到位信號；一個低功耗電池電壓不足檢測電路(8)，用于在備用電池電壓不足時，向前述單片計算機電路提供一個電池電壓不足信號，提示用戶更換電池；一個低壓差、低功耗電源電路(9)，用于向各電路提供穩(wěn)定電源。一個電磁閥驅(qū)動電路(10)，用于在前述單片機電路的控制下，實現(xiàn)供水電磁閥的開閉控制；一個電池取出檢測電路(11)，用于檢測電池盒門是否打開，向前述單片計算機電路提供電池盒門打開信號；一個聲響指示電路(12)，用于在電池欠壓或需重新購買水量時，發(fā)出聲響提示，該電路由單片計算機電路的一個輸出端口控制；一個供水電磁閥(13)，用于用水控制，該閥在前述供水電磁閥驅(qū)動電路的控制下開閉，上述電子卡預購水量自動計費表其特征在于1、電子水量預購卡(A)由低成本的串行、E2PROM集成電路組成的存儲電路(1)、靜電防護電路(2)、帶有引腳的印刷電路板、外殼構(gòu)成，靜電防護電路R1、R2、R3聯(lián)接在IC0的輸入引腳；2、單片計算機電路(5)，由CMOS低功耗單片計算機IC1通過IC1的地址線、控制信號線、數(shù)據(jù)線與地址鎖存器IC2，程序存儲器IC3相連；3、電子水量預購卡接口電路(3)，由IC1的I/O端口提供讀寫數(shù)據(jù)，CK時鐘信號和CS片選信號；4、用水量計量傳感電路(6)，是在普通水表計量裝置(13)的計數(shù)盤上嵌入一小塊磁鐵，在其旁邊安裝一個磁性傳感器，將普通水表計量信號轉(zhuǎn)換成電信號，并將用水量計量電信號連接到單片機電路的一個輸入端口上，進行用水量、計量、計費；5、供水電磁閥驅(qū)動電路(10)，由NPN晶體管T1、T2、T5、T6PNP晶體管T3、T4電阻R21～R24，集成電路IC6～5、IC6～6組成橋式雙向電流驅(qū)動電路，供水電磁閥線圈L2始端與T1T3集電極相連，L2末端與T2T4集電極相連，其輸入信號由單片計算機IC1并行接口P1的兩個輸出端口控制，并能控制電流沿C→L2→b方向流動，使供水電磁閥打開，電流沿b→L2→C方向流動，使供水電磁閥關(guān)閉；6、電池電壓不足檢測電路(8)，由電壓比較器，基準電壓電路采樣電路構(gòu)成，其輸出接在單片機電路的一個輸入端口上，向單片機電路提供電池電壓不足信號；7、電池取出檢測電路(11)，檢測開關(guān)K3，安裝在電池盒門框上，電池取出時，向單片機IC1和一個輸入端口提供電池取出信號；8、低壓差、低功耗電源電路(9)，由壓差小于0.6V的低壓差、低功耗穩(wěn)壓電路構(gòu)成，向各電路提供穩(wěn)定電源；9、供水電磁閥(13)，磁性閥芯由磁性材料構(gòu)成，安裝在線圈空腔內(nèi)，閥的開閉由流入線圈電流的方向確定，斷電時閥的開閉狀態(tài)由磁性閥芯的磁力和彈簧彈力保持。
專利摘要電子卡預購水量自動計費表，由水量預購卡、自動計費表構(gòu)成。電子水量預購卡由低成本串行存儲電路、靜電防護電路構(gòu)成，自動計費表由單片計算機電路、用水量計量傳感電路、普通水表計量裝置構(gòu)成。使用時，用戶到自來水供水部門購買一定的水量，寫入水量預購卡上，將卡插入自動計費表的插座上，即可用水，當預購水量快用完時會給用戶提示，當預購水量用完時自動切斷供水，可以防止竊水。本實用新型使用方便、可靠、工藝簡單、成本低、便于普及、推廣。
文檔編號G07F15/02GK2168295SQ9324025
公開日1994年6月8日 申請日期1993年9月28日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月28日
發(fā)明者鄭孚 申請人:鄭孚