專利名稱：智能熱量計(jì)量表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種智能熱量計(jì)量表，屬于采暖系統(tǒng)的熱量計(jì)量儀表。
目前，在我國集中供熱采暖方面存在兩大問題一是熱費(fèi)收繳難；二是計(jì)價(jià)方法不科學(xué)，供需雙方的權(quán)益經(jīng)常受到侵害。
當(dāng)前，國內(nèi)居民采暖用熱多數(shù)以“面積”計(jì)費(fèi)，少數(shù)用載熱介質(zhì)的流量計(jì)費(fèi)，這兩種計(jì)費(fèi)方法的不足之處在于1、“熱”的量值為焦耳(卡)，而不是“面積”，以“面積”計(jì)價(jià)不能真實(shí)、全面地反映“熱”商品量的屬性。因而，無法做到公平交易；2、熱量消耗不是住房面積的單值函數(shù)，同房屋結(jié)構(gòu)、采暖設(shè)施、保溫措施和供熱介質(zhì)的溫度均有密切關(guān)系；3、在實(shí)際交易中，供需雙方權(quán)益難以保證一是供熱溫度低，不減收費(fèi)；二是用戶增加采暖設(shè)施，不多繳費(fèi)。
現(xiàn)有工業(yè)測(cè)量熱量消耗多采用一次元件、變送器及電動(dòng)單元組合儀表而成的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)價(jià)格高，不適于居民使用。
本實(shí)用新型的目的在于提供一種以住戶熱耗為計(jì)量對(duì)象，集計(jì)量、計(jì)價(jià)、控制于一體的智能熱量計(jì)量表。既可實(shí)現(xiàn)繳費(fèi)方能用熱，又可使熱耗計(jì)量、計(jì)價(jià)科學(xué)合理，從設(shè)施上實(shí)現(xiàn)“熱”做為商品的公平交易。
本實(shí)用新型的目的是由以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的一種智能熱量計(jì)量表，是將現(xiàn)有的電磁閥、旋翼式熱水表和各單元單一功能電路進(jìn)行組合，并對(duì)旋翼式熱水表進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)，將各單元單一功能電路相連接組成的電子測(cè)量控制裝置，其特點(diǎn)是它包括儀表箱2，在儀表箱2內(nèi)置有與管路連接的旋翼式熱水表4和相連接的電磁閥7，在管路的進(jìn)、出口管路8、28上分別置有熱敏電阻26、27，在儀表箱2內(nèi)置有電路板11，在電路板11上置有由主機(jī)電路15，IC卡接口電路16，流量測(cè)量電路17，測(cè)溫電路18，防掀蓋電路19，低電測(cè)試電路20，液晶顯示電路21，報(bào)警電路22，電磁閥7的驅(qū)動(dòng)電路23和電源控制電路24相連接組成的電子測(cè)量控制電路，在儀表箱2上設(shè)置IC卡置入口25。
在旋翼式熱水表4齒輪變速箱37的玻璃板45上置有殼體29，在殼體29內(nèi)置有干簧管30、31，在齒輪變速箱37末級(jí)齒輪軸39相連接的指針40軸上設(shè)置曲柄連桿機(jī)構(gòu)41，曲柄連桿機(jī)構(gòu)41的連桿與使干簧管30、31通、斷的磁鐵42連接。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是直接接入戶內(nèi)供熱管路來計(jì)量耗用的熱量可根據(jù)IC卡提供的信息，顯示已用熱量、剩余熱量；當(dāng)剩余熱量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信息，提醒用戶及時(shí)繳費(fèi)；剩余熱量為零時(shí)，自動(dòng)切斷供熱管路；本表具有禁掀蓋功能，防止用戶竊熱。
以下結(jié)合附圖所示的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。


圖1為智能熱量計(jì)量表結(jié)構(gòu)主視示意圖。
圖2為圖1中A-A剖視示意圖。
圖3為圖2中B-B剖視示意圖。
圖4為旋翼式熱水表結(jié)構(gòu)剖視示意圖。
圖5為圖4的俯視示意圖。
圖6為電子測(cè)量控制電路原理方框圖。
圖7為電子測(cè)量控制電路圖。
參照?qǐng)D1-3，智能熱量計(jì)量表具有儀表箱2，在儀表箱2內(nèi)置有旋翼式熱水表4和電磁閥7，旋翼式熱水表4置于固定板1上，旋翼式熱水表4的一端與出口管路28連接，另一端通過管帽5，內(nèi)、外密封墊9、6與電磁閥7的一端連接，在儀表箱2進(jìn)、出口管路8、28連接處分別設(shè)有支承套3，在進(jìn)、出口管路8、28上置有熱敏電阻26、27，在儀表箱上設(shè)置IC卡置入口25，在儀表箱2的儀表面板10內(nèi)壁上固定有電路板11，在儀表箱2內(nèi)設(shè)置隔熱板14，隔熱板14使電路板11與旋翼式熱水表4和電磁閥7隔開，在儀表箱2的儀表面板10上設(shè)置玻璃面板12，玻璃面板12內(nèi)側(cè)為液晶屏13，在玻璃面板12一側(cè)設(shè)有操作按扭47。
參照?qǐng)D1、4和5，旋翼式熱水表4是對(duì)現(xiàn)有的旋翼式熱水表的改進(jìn)，在表殼32上設(shè)置葉輪軸34，在葉輪軸34上固定有葉輪33，在葉輪軸34的軸端設(shè)有磁鐵35。磁鐵35上方為隔水板44，在表殼32的隔水板44上方設(shè)置齒輪變速箱37，齒輪變速箱37下固定板43上、且位于磁鐵35的上方設(shè)有磁鐵36，在上、下固定板43上裝有從首級(jí)齒輪軸38至末級(jí)齒輪軸39共10級(jí)變速齒輪的齒輪軸，在齒輪軸端固定有指針40，這些基本結(jié)構(gòu)均不變。在齒輪變速箱37的玻璃板45上增設(shè)殼體29，在殼體29內(nèi)置有干簧管30、31，在末級(jí)齒輪軸39相連接的指針40的軸上，即0.01立方米的指針40軸上設(shè)置曲柄連桿機(jī)構(gòu)41，曲柄連桿機(jī)構(gòu)41的連桿與使干簧管30、31通、斷的磁鐵42連接。
參照?qǐng)D3、6和7，在電路板11上置有電子測(cè)量控制電路，電子測(cè)量控制電路是由現(xiàn)有的各單元、單一功能電路進(jìn)行連接組合而成的。電子測(cè)量控制電路由主機(jī)電路15，IC卡接口電路16，流量測(cè)量電路17，測(cè)溫電路18，防掀蓋電路19，低電測(cè)試電路20，液晶顯示電路21，報(bào)警電路22，電磁閥7的驅(qū)動(dòng)電路23和電源控制電路24相連接組成。
主機(jī)電路15作為核心部件，分別與IC卡接口電路16，流量測(cè)量電路17，測(cè)溫電路18，防掀蓋電路19，低電測(cè)試電路20，液晶顯示電路21，報(bào)警電路22，電磁閥7的驅(qū)動(dòng)電路23和電源控制電路24相連接。
主機(jī)電路15由M38223、8位CMOS單片計(jì)算機(jī)芯片(MCU)，晶體振蕩器CR1、CR2，電容C1-C4和開關(guān)組SW1-SW6組成。M38223單片計(jì)算機(jī)芯片塑料封裝，引腳為P1-P80，具有多路輸入、輸出，內(nèi)置模數(shù)轉(zhuǎn)換器(A/D)，并能與IC卡通訊。同時(shí)，外帶E2PROM，具有掉電仍保持信息的功能。晶體振蕩器CR1、CR2產(chǎn)生8MHZ的振蕩頻率，經(jīng)MCU生成工作時(shí)序脈沖，在時(shí)序脈沖的控制下，MCU完成對(duì)溫度、流量、儀表的運(yùn)行狀態(tài)信息的讀、寫、處理、輸出等操作。
儀表計(jì)量熱量的物理方程是Q=C×M(T1-T2)式中Q熱量，C水的比熱，M質(zhì)量流量，T1入口溫度，T2出口溫度。
IC卡接口電路16是主機(jī)電路15同IC卡交換信息的通道。IC卡(AT88SC1604)通過8芯IC卡接口電路16與主機(jī)電路15中的MCU相連接。接口電路每芯的功能列于下表
經(jīng)IC卡接口電路16，MCU讀入IC卡中所購的熱量字。
流量測(cè)量電路17與主機(jī)電路15中的SW1和SW5相連接。流量測(cè)量電路17由置于旋翼式熱水表4中的兩只干簧管30、31和主機(jī)電路15中的電阻R26、R30組成。在熱水表4末級(jí)齒輪39的0.01立方米顯示指針40軸上設(shè)有曲柄連桿機(jī)構(gòu)41，曲柄連桿機(jī)構(gòu)41的連桿拖動(dòng)磁鐵42在干簧管30、31的下方往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)磁鐵42滑動(dòng)至干簧管30正下方時(shí)，干簧管30中的觸點(diǎn)SW1閉合，偏離時(shí)SW1斷開。0.01立方米顯示指針40旋轉(zhuǎn)一周(流量為0.01立方米)，磁鐵42往復(fù)一次，SW1斷、合一次。SW1閉合，MCU的P40腳呈低電平，喚醒MCU進(jìn)行一次對(duì)流量、溫度的采樣、處理和顯示。干簧管31起竊熱保護(hù)作用，磁鐵42不能使其動(dòng)作，當(dāng)有外磁場(chǎng)作用時(shí)，干簧管31的觸頭SW5閉合，MCU的P36腳呈低電平，則認(rèn)為有竊熱行為發(fā)生，關(guān)閉電磁閥7，同時(shí)，按最高流量繼續(xù)累計(jì)流量數(shù)值，直到外磁場(chǎng)撤除。
測(cè)溫電路18連接到MCU的P9和P10腳。測(cè)溫電路18由分別安裝在進(jìn)、出口管路8、28上的熱敏電阻26、27(即圖7中的RT1、RT2)，多圈電位器RC1、RC2，穩(wěn)壓二級(jí)管Z1、Z2及電阻器R2、R3組成。熱敏電阻RT1、RT2，電位器RC1、RC2組成電阻橋路。電位器RC1、RC2用于調(diào)整電橋平衡；熱敏電阻的阻值比例于供熱進(jìn)、出口管路8、28的溫度，溫度升高，熱敏電阻PT1、RT2的體電阻下降。橋路輸出電位差同供熱管路進(jìn)、出口管路8、28溫度差呈一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，經(jīng)MCU內(nèi)置的A/D轉(zhuǎn)換器得到相應(yīng)的碼值供MCU計(jì)算熱量消耗的數(shù)據(jù)；穩(wěn)壓管Z1、Z2為橋路提供穩(wěn)定的工作電壓。
防掀蓋電路19連接到主機(jī)電路15的MCU的P38腳。防掀蓋電路19由置于儀表箱2前、后蓋連接處的微動(dòng)開關(guān)46組成。當(dāng)表蓋合上時(shí)，微動(dòng)開關(guān)46的觸頭SW3斷開，MCU的P38腳呈高電平。當(dāng)前、后表蓋分離時(shí)，觸頭SW3閉合，MCU的P38腳呈低電平，MCU視為違法，關(guān)閉電磁閥7，且報(bào)警，并記憶此事件曾發(fā)生過，直到對(duì)儀表重新進(jìn)行初始化。
低電測(cè)試電路20連接到主機(jī)電路15的MCU的P50、P51腳。低電測(cè)試電路20由晶體三級(jí)管N10、電阻R35-R37組成。MCU定時(shí)產(chǎn)生工作電壓狀態(tài)測(cè)試信號(hào)SAMPLINGOUT并通過MCU的P50腳與三級(jí)管N10的發(fā)射極連接。當(dāng)整機(jī)工作電壓VDD為設(shè)計(jì)值以上時(shí)，三級(jí)管N10的偏置電路R37、R35使其導(dǎo)通，MCU的P51腳呈低電平SAMPLINGIN讀到“0”。當(dāng)VDD低于設(shè)計(jì)值時(shí)，三級(jí)管N10截止，SAMPLINGIN讀到“1”，MCU發(fā)出信號(hào)，啟動(dòng)報(bào)警電路22工作。
液晶顯示電路21中液晶顯示板由專門設(shè)計(jì)的TN-LCD液晶顯示器組成，它通過與MCU的專用掃描驅(qū)動(dòng)接口P58-P79相連接，提供流量、溫度、熱量、供暖、異常、低電、剩余、累計(jì)等信息的顯示功能。通過按動(dòng)操作按扭47轉(zhuǎn)換顯示內(nèi)容。
報(bào)警電路22與主機(jī)電路15中MCU的P52腳連接。報(bào)警電路22由三級(jí)管N9、蜂鳴器B1和電阻R34組成。當(dāng)MCU檢測(cè)到存貯器內(nèi)的剩余熱量字達(dá)到低限時(shí)，通過MCU的P52腳發(fā)出BUZZER信號(hào)，經(jīng)三級(jí)管N9放大使蜂鳴器B1發(fā)出鳴叫聲。
電磁閥7的驅(qū)動(dòng)電路23分別連接到主機(jī)電路15和電磁閥7。電磁閥7的驅(qū)動(dòng)電路23由三級(jí)管N4-N7、P4-P7，二級(jí)管D4、D5、D6、D7和電阻器R8-R15組成。當(dāng)儀表顯示剩余熱量為零時(shí)，MCU發(fā)出CLOSE脈沖信號(hào)，MCU的P54腳為高電平，則三極管N6、P5、P7、和N5導(dǎo)通，使電磁閥門7的閥芯彈出，閥門關(guān)閉，電流阻斷后仍自鎖于此狀態(tài)。當(dāng)存有剩余熱量的IC卡插入IC卡置入口25時(shí)，MCU發(fā)生Open脈沖信號(hào)，MCU的P53腳為高電平，則三極管N7、P6、P4、N4導(dǎo)通，使電磁閥7的閥芯吸入，閥門開啟。二極管D4、D5、D6、D7吸收電磁閥7供電狀態(tài)變化時(shí)產(chǎn)生的反電勢(shì)，以保護(hù)電路中元器件。
電源控制電路24為電子測(cè)量控制電路提供工作電壓。它由鋰電池組BAT1、BAT2、BAT3，電源開關(guān)SW7和主機(jī)電源VDD控制電路，V+、V_，Vref，VSS和VCC電源控制電路等組成。鋰電池組BAT1-BAT3是三個(gè)參數(shù)完全相同的鋰電池，其額定電壓為3.6V。為使電池組使用壽命達(dá)到兩年以上，電源控制電路設(shè)計(jì)成只有流量脈沖到來，MCU開始工作時(shí)提供高電壓VDD=5.5V，其它時(shí)刻為低電壓VDD=3V。主機(jī)電源VDD控制電路由三極管N3、P3，二極管D1-D3和電阻R7、R16組成。當(dāng)MCU被喚醒，UP輸出高電平、三極管N3、P3導(dǎo)通，則VDD=5.5V(VDD=VPP-三個(gè)結(jié)壓降)，二極管D1反向截止。當(dāng)UP為低電平時(shí)，三極管N3、P3截止，VDD輸出為3V(二極管D1飽和壓降為0.6V)；V+、V_電源控制電路為測(cè)溫電路18提供開關(guān)型工作電壓。V+、V_電源控制電路由三極管N1、P1，N2、P2、N8和電阻器R4-R6，R17、R18、R19組成。當(dāng)MCU對(duì)測(cè)溫電路18采樣時(shí)，Ctrl1、Ctrl2呈高電平，MCU的P55、P56腳輸出高電平，則三極管N1、P1，N2、P2、N8均導(dǎo)通。由三極管P1的集電極輸出V+=6.6V，三極管N2的集電極輸出V_=-3V。在其它時(shí)間段，Ctrl1、Ctrl2呈低電平，停止對(duì)測(cè)溫電路18供電；Vref電源控制電路為MCU中的A/D轉(zhuǎn)換器提供基準(zhǔn)電壓。Vref電源控制電路由三極管P8，穩(wěn)壓二極管Z3和電阻R1、R20組成。MCU被喚醒，MCU的P34腳輸出Open Vref信號(hào)為低電平，P8導(dǎo)通，穩(wěn)壓管工作，輸出電壓為2.5V；VSS電源控制電路為IC卡接口電路16提供工作電壓。VSS電源控制由三極管P9和電阻器R33組成。在某一個(gè)讀周期內(nèi)，MCU發(fā)出Openic脈沖，則MCU的P44腳輸出低電平，三極管P9導(dǎo)通，輸出VSS電壓；VCC電源控制電路為E2PROM提供工作電壓。VCC電源控制電路由三極管P10和電阻R38組成。在某一寫周期內(nèi)，MCU發(fā)出Open24c信號(hào)，MCU的P43腳輸出低電平，三極管P10導(dǎo)通，其集電極輸出VCC電壓。
IC卡設(shè)計(jì)五張卡，以執(zhí)行不同任務(wù)復(fù)位卡對(duì)MCU和E2PROM進(jìn)行初始化，強(qiáng)制MCU熱啟動(dòng)，未封裝有效。
測(cè)試卡通過設(shè)置的數(shù)據(jù)，檢查整機(jī)是否完好，可用于現(xiàn)場(chǎng)的自校驗(yàn)。
開戶卡使測(cè)式卡失效，送入密鑰加測(cè)試字，使用后，此儀表對(duì)這種卡自動(dòng)失效。
換表卡儀表進(jìn)行維修或更換時(shí)，取出所換表的熱能數(shù)值及密鑰，然后，將信息寫入新表，寫后此卡自動(dòng)失效。
用戶卡記錄用戶繳費(fèi)，開戶卡使其有效。
測(cè)試卡、開戶卡、換表卡必須同時(shí)使用組成三重保護(hù)，便于加強(qiáng)管理。
權(quán)利要求1．一種智能熱量計(jì)量表，其特征在于它包括儀表箱(2)，在儀表箱(2)內(nèi)置有與管路連接的旋翼式熱水表(4)和相連接的電磁閥(7)，在管路的進(jìn)、出口管路(8、28)上分別置有熱敏電阻(26、27)，在儀表箱(2)內(nèi)置有電路板(11)，在電路板(11)上置有由主機(jī)電路(15)，IC卡接口電路(16)，流量測(cè)量電路(17)，測(cè)溫電路(18)，防掀蓋電路(19)，低電測(cè)試電路(20)，液晶顯示電路(21)，報(bào)警電路(22)，電磁閥(7)的驅(qū)動(dòng)電路(23)和電源控制電路(24)相連接組成的電子測(cè)量控制電路，在儀表箱(2)上設(shè)置IC卡置入口(25)。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能熱量計(jì)量表，其特征在于在旋翼式熱水表(4)的齒輪變速箱(37)的玻璃板(45)上置有殼體(29)，在殼體(29)內(nèi)置有干簧管(30、31)，在齒輪變速箱(37)末級(jí)齒輪軸(39)相連接的指針(40)上設(shè)置曲柄連桿機(jī)構(gòu)(41)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)(41)的連桿與使干簧管(30、31)通、斷的磁鐵(42)連接。
專利摘要一種智能熱量計(jì)量表,其特點(diǎn)是:它包括在表箱內(nèi)置有與供熱管路連接的旋翼辦式熱水表和電磁閥,在進(jìn)、出管路上設(shè)置熱敏電阻,在表箱內(nèi)置有主機(jī)及由IC卡、流量測(cè)量、測(cè)溫、防掀蓋、低電測(cè)試、液晶顯示、報(bào)警、電磁閥驅(qū)動(dòng)、電源控制等電路組成的電子測(cè)量控制電路,在表箱上設(shè)有IC卡置入口。這種表的特點(diǎn)是:它以住戶熱耗為計(jì)量對(duì)象,集計(jì)量、計(jì)價(jià)、控制于一體。置卡繳費(fèi)供熱、使熱耗計(jì)量、計(jì)價(jià)科學(xué)合理。
文檔編號(hào)G01F1/56GK2421620SQ0020778
公開日2001年2月28日 申請(qǐng)日期2000年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月11日
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