專利名稱：一種機(jī)井取水控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種對(duì)機(jī)井取水的水量和廿費(fèi)迸行控制的裝置， 屬于控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人口的增長(zhǎng)和工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，地下水的采集量越來越大，寶 責(zé)的地下水資源日漸匱乏。為了造福子孫后代，如何更充分、科學(xué)的 利用水資源已經(jīng)變成一個(gè)重要的課題擺在了人們面前。作為用水大戶 的農(nóng)業(yè)灌溉用水的合理利用，更應(yīng)該予以重視和研究。目前，由于人 們的節(jié)水觀念不足、取水設(shè)施陳舊，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率較低。 按照傳統(tǒng)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(shí)施收費(fèi)，這種廿費(fèi)方式很不合理，不能準(zhǔn)確計(jì)量灌溉取水的數(shù)量， 造成了地下水資源的極大浪費(fèi)。 發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠?qū)C(jī)井取水水 量進(jìn)行精確廿量，并能夠?qū)τ脩纛A(yù)交的費(fèi)用和取水過程實(shí)施自動(dòng)運(yùn) 作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制取水的機(jī)井取水控制裝置。
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是
一種機(jī)井取水控制裝置，它包括發(fā)訊水表、發(fā)訊電表、微處理器 IC1、用水廿量采集電路、IC卡接口電路、用電廿量采集電路、水泵 驅(qū)動(dòng)控制電路、GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；發(fā)訊水表與用 水采集電路相連接，發(fā)訊電表與用電廿量采集電路連接，水泵控制電 路與水泵電機(jī)相連，GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連接；上述用水廿量采集電路、ic卡接口電路、用電廿量采集電路、水泵驅(qū) 動(dòng)控制電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路均與微處理器ici相連接。
上述機(jī)井取水控制裝置，所述用水廿量采集電路由接口 J2、光
耦G2、三極管Nl、 N2、電阻RIO、 R12、 R13、 R14、電容C4組成， 發(fā)訊水表的輸出端與接口 J2的輸入端相連接，接口 J2的一個(gè)輸出端 通過電阻R12接電源，另一個(gè)輸出端接三極管N2的基極，三極管N2 的基極通過電阻R14接電源，三極管N2的集電極接光耦G2的一個(gè)輸 入端，光耦G2的一個(gè)輸出端接三極管N1的基極，三極管N1的集電 極接微處理器IC1的T0端口。
上述機(jī)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(gè)輸出端與微處理器IC1的PIO、 Pll、 P12、 P13端口之間，接口 Jl的另一個(gè)輸出端接微處理器工C1 的P16端口， P16端口還通過電阻R5接電源。
上述機(jī)井取水控制裝置，所述的用電廿量采集電路由接口 J102、 光耦G102、三極管NIOI、,、電阻RllO、 R112、 R113、 R114、電 容C104組成，發(fā)訊電表的輸出端與接口 J102的輸入端相連接，接口 J02的一個(gè)輸出端通過電阻R112接電源,另一個(gè)輸出端接三極管M102 的基極，三極管N102的基極通過電阻R114接電源，三極管N102的 集電極接光耦G102的一個(gè)輸入端，光耦G102的一個(gè)輸出端接三極管 N101的基極，三極管N101的集電極接微處理器IC1的Tl端口 。
上述機(jī)井取水控制裝置，所述的水泵驅(qū)動(dòng)控制電路由光耦G1、電 阻Rll、三極管N3、 二極管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輸出端口 ，光耦Gl 的輸出端接三極管N3的基極，三極管N3的集電極接繼電器JDQ1的輸入端，JDQ1的兩個(gè)輸出端分別接接觸器U3的控制線圈的兩個(gè)接頭， 接觸器U3的三組觸點(diǎn)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(jī)相連接。
上述機(jī)井取水控制裝置，所述的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由芯片U3、電容 C400、 C401 、 C402、圓、C404:接口纖組成，接口 J401的輸入 端口接GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊的輸出端，接口 J401的兩個(gè)輸出端分別接 芯片U3的R1IN和TIOUT端口,芯片U3的R10UT和TIIN端口分別接 微處理器IC1的RXD、 TXD端口。
本實(shí)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(jià)信息，并啟動(dòng)水泵電機(jī)開始供水；在灌溉供水過 程中，本裝置實(shí)吋采集用電、用水信息，并通過微處理器處理，按照 用戶的用電、用水量和設(shè)定的單價(jià)，自動(dòng)扣減對(duì)應(yīng)的金額，當(dāng)用戶的 IC卡中的剩余金額不足最低消費(fèi)金額吋，本裝置自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)，達(dá) 到控制用戶用水量的目的。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單、使用方便、可以自 動(dòng)控制機(jī)井取水用量，減少了水資源的浪費(fèi)，并減輕了管理部門的工


圖l是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖； 圖2是本實(shí)用新型的用水廿量采集電路原理圖； 圖3是本實(shí)用新型的IC卡接口電路原理圖； 圖4是本實(shí)用新型的顯示指示電路原理圖； 圖5是本實(shí)用新型的用電廿量采集電路原理圖； 圖6是本實(shí)用新型的水泵驅(qū)動(dòng)控制電路原理圖； 圖7是本實(shí)用新型的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路原理圖。
具體實(shí)施方式
圖1顯示，本裝置包括發(fā)訊水表、發(fā)訊電表、微處理器、用水
廿量采集電路、用電計(jì)量采集電路、ic卡接口電路、顯示指示電路、
用戶操作接口電路、數(shù)據(jù)記錄電路、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電
路、GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊及電源電路。其中發(fā)訊水表與用水采集電路 相連接；IC卡接口電路用于插入用戶IC卡；水泵控制電路與水泵電 機(jī)相連接；發(fā)訊電表與用電廿量采集電路相連；GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊 與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連。上述用水廿量采集電路、IC卡接口電路、用 電廿量采集電路、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路、顯示指示電路、 用戶操作接口電路、數(shù)據(jù)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(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例的電路原理圖，圖中的微處 理器IC1采用89C51芯片，圖中其它器件的型號(hào)在以下電路圖中分別說明。
圖2是本實(shí)用新型的用水廿量采集電路原理圖。圖中顯示，本實(shí)施 例的用水廿量采集電路由接口 J2 、光耦G2 、三極管Nl 、 N2 、電阻R10 、 R12、 R13、 R14、電容C4組成。在本實(shí)施例中，三極管Nl 、 N2的型號(hào) 為S9013,光耦G2的型號(hào)為TLP521 — 1 。發(fā)訊水表的輸出端與接口 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，用于給采 集接口提供電源和短路保護(hù)。電阻R14為上拉電阻接于接口 J2輸出第 2腳與三極管N2的基極。電容C4為信號(hào)濾波電容，接于三極管N2的 基極。三極管N2 、電阻R10 、光耦G2組成光耦反向驅(qū)動(dòng)電路。光耦G2 、 三極管Nl 、電阻R13組成反向緩沖開關(guān)電路。三極管Nl的集電極與微 處理器IC1的14腳相連接，用于將信號(hào)傳送至微處理器IC1。此電路 完成用戶用水的計(jì)量采集轉(zhuǎn)換和隔離功能。圖3是本實(shí)用新型的IC卡接口電路原理圖。圖中顯示，本實(shí)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分別為位于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，用于微處理器IC1與IC卡之間的過流保護(hù)。R9、 R8分別為微處理器IC1的3、 4腳的上拉電阻，該上拉電阻受控于微處 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(hào)線上的濾波電容。電阻R5為該信號(hào)線上的上拉電阻。該電路 用于連接IC卡與微處理器ICl,完成I C卡與微處理器IC1之間信號(hào)
的傳遞和隔離保護(hù)。
圖4是本實(shí)用新型的顯示指示電路原理圖。圖中顯示，本實(shí)施例的 顯示提示電路由芯片U1、 U2、 S剛l、發(fā)光管LED1、 LED2組成。芯片 Ul、 U2的型號(hào)為CD4049，芯片SH附的型號(hào)為GEM5201BE。圖中芯片 Ul 、 U2的1 、 3 、 15腳并聯(lián)后分別與微處理器IC1的21 、 23 、 24腳相 連接。芯片Ul的2腳接于微處理器IC1的22腳，而芯片Ul的9接于 芯片U2的2腳。本電路中共有8位顯示，它們之間的連接關(guān)系是前一 級(jí)的9腳接后一級(jí)的2腳。此電路完成控制裝置對(duì)操作人員的信息顯 示。
圖5是本實(shí)用新型的用電廿量采集電路原理圖。圖中顯示，本實(shí) 施例的用電廿量采集電路由接口 J102 、光耦G102 、三極管N101 、隨、 電阻RllO、 R112、 R113、 R114、電容C104組成。在本實(shí)施例中，三 極管隱、,的型號(hào)為S9013,光耦G102的型號(hào)為TLP521 — 1 。 發(fā)訊電表的輸出端與接口 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，用于給采集接口提供電源和短路保護(hù)。
電阻R114為上拉電阻接于接口 J102輸出第2腳與三極管N102的基 極。電容C104為信號(hào)濾波電容，接于三極管N102的基極。三極管 ,、電阻RllO、光耦G102組成光耦反向驅(qū)動(dòng)電路。光耦G102、三 極管N101 、電阻R113組成反向緩沖開關(guān)電路。三極管N101的集電 極與微處理器IC1的15腳相連接，用于將信號(hào)傳送至微處理器IC1 。 此電路完成用戶用電的計(jì)量采集轉(zhuǎn)換和隔離功能。
圖6是本實(shí)用新型的水泵驅(qū)動(dòng)控制電路原理圖。圖中顯示，本實(shí) 施例的的水泵驅(qū)動(dòng)控制電路由光耦Gl、電阻Rll、三極管N3、 二極 管D4、繼電器JDQ1、接觸器U3、接口 J3、 J4組成。在本實(shí)施例中 各個(gè)器件的型號(hào)為光耦Gl為TLP521 — 1，三極管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(qū)動(dòng)。電阻R11為光耦G1的限流電阻。三極管N3、 二極管D4、繼電器JDQ1組成緩沖驅(qū)動(dòng)電路，二極管D4為三極管N3 的保護(hù)二極管。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(diǎn)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(jī)相連接。本電路通 過光耦Gl完成微處理器電路與水泵電機(jī)的隔離和驅(qū)動(dòng)。
圖7是本實(shí)用新型的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路原理圖。圖中顯示，本實(shí)施例 的信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由芯片U3、電容C400、固、C402、 C403、國(guó)，接 □ J401組成。在本實(shí)施例中，芯片U3的型號(hào)為MAX232A。接口 J401 為9針接口，它的輸入端口接GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊的輸出端，它的輸出 端的2腳和3腳與芯片U3的13腳和14腳相連接。芯片U3的11腳和 12腳分別接微處理器IC1的11腳和10腳，用于將信號(hào)傳送至微處理器。此電路完成遠(yuǎn)傳控制功能。 本實(shí)用新型的工作過程如下
當(dāng)用戶將IC卡貼近控制器劃卡區(qū)輸入特定信息后，微處理器ICI
通過IC卡接口電路與用戶ic卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。若允許開啟電機(jī)的條 件滿足，則微處理器IC1通過25腳向水泵驅(qū)動(dòng)控制電路發(fā)送低電平控 制信號(hào)。因此，光耦G1導(dǎo)通---〉三極管N3飽和一〉繼電器JDQ1觸 點(diǎn)吸合一-〉接觸器U3控制線圈通電-一〉水泵電機(jī)得電工作。當(dāng)用戶 人為設(shè)定關(guān)閉電機(jī)或電機(jī)運(yùn)行的條件不滿足時(shí)，則微處理器IC1通過 25腳向水泵驅(qū)動(dòng)控制電路發(fā)送高電平控制信號(hào)。因此，光耦Gl截至一〉 三極管N2截至一〉繼電器JDQ1觸點(diǎn)斷開一〉接觸器U3控制線圏斷點(diǎn) -一〉水泵電機(jī)失電停止工作。
在本實(shí)用新型控制運(yùn)行期間，當(dāng)發(fā)訊水表發(fā)送高電平信號(hào)時(shí)，該 信號(hào)經(jīng)過三極管N2的反向放大后，驅(qū)動(dòng)光耦G2，此時(shí)光耦G2導(dǎo)通。 而后，三極管N1飽和導(dǎo)通，三極管N1通過集電極將低電平信號(hào)傳送 至微處理器IC1。當(dāng)發(fā)訊水表發(fā)送低電平信號(hào)吋，該信號(hào)經(jīng)過三極管 N2的反向放大后，驅(qū)動(dòng)光耦G2，此吋光耦G2截止。而后，三極管 Nl截止，三極管Nl通過集電極將高電平信號(hào)傳送至微處理器IC1 。
在本實(shí)用新型控制運(yùn)行期間，當(dāng)發(fā)訊電表發(fā)送高電平信號(hào)吋，該 信號(hào)經(jīng)過三極管N102的反向放大后，驅(qū)動(dòng)光耦G102,此曰寸光耦G102 導(dǎo)通。而后，三極管N101飽和導(dǎo)通，三極管N101通過集電極將低電 平信號(hào)傳送至微處理器IC1。當(dāng)發(fā)訊電表發(fā)送低電平信號(hào)吋，該信號(hào) 經(jīng)過三極管N102的反向放大后，驅(qū)動(dòng)光耦G102,此時(shí)光耦G102截 止。而后，三極管N101截止，三極管N101通過集電極將高電平信號(hào) 傳送至微處理器IC1 。
本實(shí)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(qū)，通過用 戶操作接口電路啟動(dòng)本裝置讀取ic卡中的金額和用水、用電單價(jià)信
息，并啟動(dòng)水泵電機(jī)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(shè)定的單價(jià)，自動(dòng)扣減對(duì)應(yīng)的金額。當(dāng)本裝置中的 剩余金額不足最低消費(fèi)金額時(shí)，本裝置自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)。灌溉結(jié)束后，
用戶持正在使用的用戶ic卡貼近控制器劃卡區(qū)，水泵電機(jī)關(guān)閉。
權(quán)利要求1.一種機(jī)井取水控制裝置，其特征在于它包括發(fā)訊水表、發(fā)訊電表、微處理器IC1、用水計(jì)量采集電路、IC卡接口電路、用電計(jì)量采集電路、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路、GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；發(fā)訊水表與用水采集電路相連接，發(fā)訊電表與用電計(jì)量采集電路連接，水泵控制電路與水泵電機(jī)相連，GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連接；上述用水計(jì)量采集電路、IC卡接口電路、用電計(jì)量采集電路、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路均與微處理器IC1相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的機(jī)井取水控制裝置，其特征在于所述 用水廿量采集電路由接口 、光耦G2 、三極管Nl 、 N2 、電阻R10 、 R12 、 R13 、 R14 、電容C4組成，發(fā)訊水表的輸出端與接口 J2的輸入端相連接, 接口 J2的一個(gè)輸出端通過電阻R12接電源，另一個(gè)輸出端接三極管N2 的基極，三極管N2的基極通過電阻R14接電源，三極管N2的集電極接 光耦G2的一個(gè)輸入端，光耦G2的一個(gè)輸出端接三極管Nl的基極，三 極管Nl的集電極接微處理器IC1的TO端口 。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)井取水控制裝置，其特征在于所述的 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(gè)輸出端 與微處理器IC1的PIO、 Pll、 P12、 P13端口之間，接口 Jl的另一個(gè)輸 出端接微處理器IC1的P16端口, P16端口還通過電阻R5接電源。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)井取水控制裝置，其特征在于所述的用電廿量采集電路由接口 0102、光耦G102、三極管NIOI、 N102、電阻 RllO、 R112、 R113、 R114、電容C104組成，發(fā)訊電表的輸出端與接口 ，的輸入端相連接，接口 J02的一個(gè)輸出端通過電阻R112接電源， 另一個(gè)輸出端接三極管N102的基極,三極管N102的基極通過電阻R114 接電源，三極管N102的集電極接光耦G102的一個(gè)輸入端，光耦G102 的一個(gè)輸出端接三極管N101的基極，三極管N101的集電極接微處理器 IC1的T1端口。
5. 根據(jù)杈利要求l所述的機(jī)井取水控制裝置，其特征在于所述的 水泵驅(qū)動(dòng)控制電路由光耦Gl、電阻Rll、三極管N3、 二極管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輸出端口，光耦G1的輸出端接三極管N3的基極，三極管N3 的集電極接繼電器JDQ1的輸入端，JDQ1的兩個(gè)輸出端分別接接觸器U3 的控制線圈的兩個(gè)接頭，接觸器U3的三組觸點(diǎn)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(jī)相連 接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的機(jī)井取水控制裝置，其特征在于所述的 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路由芯片U3、電容C400、 C401、 C402、 C403、 C404,接口 J401組成，接口 J401的輸入端口接GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊的輸出端，接口 J401的兩個(gè)輸出端分別接芯片U3的Rl頂和TIOUT端□,芯片U3的R10UT 和TIIN端口分別接微處理器IC1的RXD、 TXD端口 。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種機(jī)井取水控制裝置，屬于控制技術(shù)領(lǐng)域，用于對(duì)機(jī)井取水量進(jìn)行精確計(jì)量，并能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)控制取水，其技術(shù)方案是它包括發(fā)訊水表、發(fā)訊電表、微處理器IC1、用水計(jì)量采集電路、IC卡接口電路、用電計(jì)量采集電路、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路、GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路；發(fā)訊水表與用水采集電路相連接，發(fā)訊電表與用電計(jì)量采集電路連接，水泵控制電路與水泵電機(jī)相連，GPRS數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳模塊與信號(hào)轉(zhuǎn)換電路相連接；上述用水計(jì)量采集電路、IC卡接口電路、用電計(jì)量采集電路、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路、信號(hào)轉(zhuǎn)換電路均與微處理器IC1相連接。本實(shí)用新型操作簡(jiǎn)單、使用方便、可以自動(dòng)控制機(jī)井取水用量，減少了水資源的浪費(fèi)，減輕了管理部門的工作量。
文檔編號(hào)A01G25/16GK201359744SQ200920101638

公開日2009年12月9日 申請(qǐng)日期2009年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月24日
發(fā)明者歡 吳, 孫梅英, 徐振辭, 王玉坤, 谷同會(huì), 馬素英 申請(qǐng)人:河北省水利科學(xué)研究院;石家莊瑞澤源科技開發(fā)有限公司;河北省灌溉節(jié)水技術(shù)研究開發(fā)公司