專利名稱：一種二線制流量檢測電子裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種檢測液體或氣體流量的電子裝置，特別提供一種采用專用芯片的二線制流量檢測電子裝置。
背景技術：
隨著電子信息技術的快速發(fā)展，許多傳統(tǒng)的流量檢測儀表通過增加電子裝置，實現了儀表的信息化和智能化。例如，用于千家萬戶的水表，在表針上加裝磁鐵，并在該表針附近安裝兩只干簧管，即可提取水流量信息，在此基礎上增加流量檢測電子裝置就可以做成各種智能化的水表。如卡式水表、無線電測控水表、有線測控水表等。目前，這類水表電子裝置的核心部件幾乎都采用單片計算機芯片，通過硬件和軟件實現對水表信息的采集、處理、并實現各種管理功能。由于軟件運行也存在失效的問題，雖然在大部分單片機中都配置了看門狗電路，但軟件程序跑飛的故障并不能徹底根除。如果能用專用集成電路芯片——全部采用硬件邏輯控制的專用芯片，作為流量檢測電子裝置的核心部件，則可避免軟件失效的問題，大大提高這類電子裝置的運行可靠性。另一方面，在有線測控水表中，如果能將通訊線與供電線合并使用，將連接線減少到兩根，則可大大降低這種電子裝置的施工難度和施工成本。
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種不使用軟件，而是全部采用硬件邏輯控制的專用集成電路芯片作為核心控制部件，供電線與通訊線合二為一的流量檢測電子裝置。本發(fā)明具體提供了一種二線制流量檢測電子裝置，所述電子裝置包括供電電源VCC,時鐘電路、上電復位電路、輸入濾波保護電路、備用電池B、二極管DB、電源濾波電解電容器E、輸入電阻R1、輸入接口 JIN以及兩只干簧管，即1#干簧管和2#干簧管，其特征是所述電子裝置還包括流量檢測專用集成電路、干簧管濾波電路、門控電路、測線電路、電池檢測電路以及通訊接收和發(fā)送電路；其中，時鐘電路、上電復位電路、輸入濾波保護電路、干簧管濾波電路、門控電路、測線電路、電池檢測電路以及通訊接收和發(fā)送電路分別與流量檢測專用集成電路相接，且干簧管濾波電路還與兩只干簧管相接，電池檢測電路還與供電電源VCC相接，通訊接收和發(fā)送電路還與輸入端VI相接。本發(fā)明所述二線制流量檢測電子裝置，其特征是流量檢測專用集成電路是整個電子裝置的控制核心，用于記錄和存儲流量數據，檢測整個電子裝置的工作狀態(tài)，并根據工作狀態(tài)發(fā)出控制信號，接收通訊指令，并根據通訊指令發(fā)送回復信號；干簧管濾波電路用于濾除干簧管發(fā)出的異常信號，并把有用的流量信號發(fā)送給流量檢測專用集成電路；門控電路用于收到通訊指令后產生一個時間延遲信號，經此時間延遲后流量檢測專用集成電路將接收指令的門關閉，同時將發(fā)送信號的門打開，并根據收到指令發(fā)送流量數據或電子裝置的工作狀態(tài)信號；測線電路用于檢測供電和通訊線路是否正常，當線路發(fā)生異常時電子裝置自動轉入電池供電狀態(tài)，流量檢測專用集成電路將對線路的異常情況做出記錄并存儲線路異常的信息； 電池檢測電路用于電池供電時檢測電池電壓是否偏低，如果偏低，流量檢測專用集成電路會記錄該狀態(tài)并存儲該信息；通訊接收和發(fā)送電路用于接收通訊指令，并根據通訊指令發(fā)送電子裝置記錄的流量數據和工作狀態(tài)信息。在上述結構的電路中，流量檢測專用集成電路是由本發(fā)明專利申請人所研制的專用集成電路芯片，型號為DX0601，已另行申報發(fā)明專利，發(fā)明名稱為“流量檢測專用集成電路”。其特征是所述流量檢測專用集成電路包括流量異常解鎖單元U1，指令接收單元U2,電機驅動控制單元仏，磁干擾及拆表檢測單元U4，通訊線路檢測單元U5，電機過載檢測單元U6,電池電壓檢測單元U7,計數開關故障檢測及脈沖產生單元U8,流量計數單元U9,系統(tǒng)時鐘選擇單元Ultl和數據發(fā)送單元U11;其中，流量異常解鎖單元U1用于流量檢測異常時，向電機驅動控制單元U3發(fā)出關閉閥門的電機驅動信號并接收排除異常后的解鎖信號；指令接收單元U2用于接收來自外部的通訊指令，并根據指令向其它單元發(fā)出執(zhí)行信號;電機驅動控制單元U3用于驅動關閉或打開閥門的電機；磁干擾及拆表檢測單元U4用于檢測外部異常磁場干擾流量檢測干簧管的工作情況，并檢測防拆表開關的工作情況，如發(fā)現異常，則向電機驅動控制單元U3發(fā)出關閉閥門的電機驅動信號，并記錄異常狀態(tài)；通訊線路檢測單元U5用于檢測通訊線是否正常，如發(fā)現線路故障，則記錄故障狀態(tài)；電機過載檢測單元U6檢測關閉和打開閥門時電機電流是否過載，如發(fā)現過載，則立即向電機驅動控制單元U3發(fā)出停止電機工作的信號，并記錄過載狀態(tài)；電池電壓檢測單元U7用于檢測備用電池電壓是否正常，如發(fā)現電池電壓偏低，則記錄偏低狀態(tài)；計數開關故障檢測及脈沖產生單元U8用于檢測計數開關工作是否正常并產生計數脈沖，如發(fā)現計數開關工作異常，則記錄異常狀態(tài)；流量計數單元U9用于流量計數，當外部指令發(fā)送流量數據時，則將數據轉送數據發(fā)送單元U11,用于數據發(fā)送；系統(tǒng)時鐘選擇單兀Ultl用于系統(tǒng)時鐘的產生和選擇；數據發(fā)送單元U11用于數據發(fā)送。本發(fā)明所述二線制流量檢測電子裝置，其特征是所述流量檢測專用集成電路的流量異常解鎖單元U1、指令接收單元隊、電機驅動控制單元U3、磁干擾及拆表檢測單元U4、通訊線路檢測單元U5'電機過載檢測單 元U6'電池電壓檢測單元U7、計數開關故障檢測及脈沖產生單元U8、流量計數單元U9與系統(tǒng)時鐘選擇單元Ultl這十者之間相互連接；指令接收單元U2,系統(tǒng)時鐘選擇單元Ultl,數據發(fā)送單元U11這三者之間相互連接。
本發(fā)明所述二線制流量檢測電子裝置，沒有運行軟件，全部采用硬件邏輯控制，具有很高的長期運行可靠性，能夠避免出現在流量檢測電子裝置中使用單片機存在的問題。又由于采用供電線與通訊線合并使用的二線制結構，為施工提供了便利，并降低了施工成本。因而具有顯著的技術進步。可廣泛用于液體或氣體流量的測量，如水表、氣表等儀表之中。
圖1本發(fā)明流量檢測電子裝置組成原理框圖。圖2本發(fā)明流量檢測電子裝置電路原理圖。圖3本流量檢測專用集成電路的組成原理框圖。圖4為流量檢測專用集成電路的組成結構框圖。圖5為流量異常解鎖單元U1的邏輯電路圖。圖6為指令接收單元U2的邏輯電路圖。圖7為電機驅動控制單元U3的邏輯電路圖。圖8為磁干擾及拆表檢測單元U4的邏輯電路圖。圖9為通訊線路檢測單元U5的邏輯電路圖。圖10為電機過載檢測單元U6的邏輯電路圖。圖11為電池電壓檢測單元U7的邏輯電路圖。圖12為計數開關故障檢測及脈沖產生單元U8的邏輯電路圖。圖13為流量計數單元U9的邏輯電路圖。圖14為系統(tǒng)時鐘選擇單元U10的邏輯電路圖。圖15為數據發(fā)送單元U11的邏輯電路圖。圖16為圖6U2單元中JCNT24的邏輯電路圖。圖17為圖12U8單元中GHG的邏輯電路圖。圖18為圖13U9單元中ADD16的邏輯電路圖。圖19為圖14U1(I單元中ADD8的邏輯電路圖。圖20為圖MU11單元中SUB8洪有3個)的邏輯電路圖。圖21為流量檢測專用集成電路的封裝和引腳尺寸圖。
具體實施例方式實施例1由圖1可知，在本發(fā)明的組成原理中，包括兩只干簧管，即1#干簧管和2#干簧管，還包括時鐘電路、上電復位、輸入濾波保護、備用電池B和二極管DB、電源濾波電解電容器E、輸入電阻R1、輸入接口 JIN、流量檢測專用集成電路、干簧管濾波電路、門控電路、測線電路、電池檢測電路以及通訊接收和發(fā)送電路；其中時鐘電路、上電復位電路與流量檢測專用集成電路相接，干簧管濾波電路與兩只干簧管相接，還與流量檢測專用集成電路相接，門控電路與流量檢測專用集成電路相接，測線電路與流量檢測專用集成電路相接，電池檢測電路與流量檢測專用集成電路相接，還與供電電源VCC相接，通訊接收和發(fā)送電路與流量檢測專用集成電路相接，還與輸入端VI相接。
圖2是本實施例的電路原理圖。R1，R2，C1組成時鐘電路；R3，C2組成上電復位電路；R5，R7，C4組成1#干簧管濾波電路；R4，R6，C3組成2#干簧管濾波電路；R8，C5組成門控電路；R9, C6組成測線電路；R10, Rll, R12，C7, NB組成電池檢測電路；R13, R14，NI組成通訊接收和發(fā)送電路；R15，TVS，C8組成輸入濾波保護電路；輸入接口 JIN為二線接口，即是通訊接口，也是供電接口 ；RI為輸入保護電阻出為電源濾波電解電容器；B為備用電池，與二極管DB共同組成備用供電電路。圖2中，流量檢測專用集成電路DX0601是整個電子裝置的控制核心，采用DX0601型專用集成電路，其組成原理框圖如圖3所示，包括流量異常解鎖單元U1，指令接收單元U2,電機驅動控制單元U3,磁干擾及拆表檢測單元U4,通訊線路檢測單元U5,電機過載檢測單元U6,電池電壓檢測單元U7,計數開關故障檢測及脈沖產生單元U8,流量計數單元U9,系統(tǒng)時鐘選擇單元U10和數據發(fā)送單元U11 ;其中流量異常解鎖單元U1、指令接收單元u2、電機驅動控制單元U3、磁干擾及拆表檢測單元U4、通訊線路檢測單元u5、電機過載檢測單元u6、電池電壓檢測單元U7、計數開關故障檢測及脈沖產生單元U8、流量計數單元U9與系統(tǒng)時鐘選擇單元U10這十者之間相互連接；指令接收單元U2,系統(tǒng)時鐘選擇單元U10,數據發(fā)送單元U11這三者之間相互連接。流量檢測專用集成電路中暫時不使用的一些引腳可以懸空，未定義內部空著沒有使用的引腳如第2引腳用字符NC標注。流量異常解鎖單元U1用于流量檢測異常時，向電機驅動控制單元U3發(fā)出關閉閥門的電機驅動信號并接收排除異常后的解鎖信號，它與21引腳UNLOCK，17引腳RESET相接(如圖4所示);指令接收單元U2用于接收來自外部的通訊指令，并根據指令向其它單元發(fā)出執(zhí)行信號，它與11引腳CMDCP，12引腳GT，9引腳ENCP相接；電機驅動控制單元U3用于驅動關閉或打開閥門的電機，它與17引腳RESET，24引腳NSW1，26引腳NSW0，29引腳VB，28引腳OPEN，30引腳N0PEN，32引腳CLOSE，33引腳NCLOSE相接；磁干擾及拆表檢測單元U4用于檢測外部異常磁場干擾流量檢測干簧管的工作情況并檢測防拆表開關的工作情況，如發(fā)現異常，則向電機驅動控制單元U3發(fā)出關閉閥門的電機驅動信號，并記錄異常狀態(tài)，它與46引腳G1B，47引腳Gl，44引腳G2B，45引腳G2，37引腳GC，39引腳HGB，41引腳HG，17引腳RESET相接；通訊線路檢測單元U5用于檢測通訊線是否正常，如發(fā)現線路故障，則記錄故障狀態(tài)，它與11引腳CMDCP, 17引腳RESET，13引腳WIRE相接;電機過載檢測單元U6檢測關閉和打開閥門時電機電流是否過載，如發(fā)現過載，則立即向電機驅動控制單元U3發(fā)出停止電機工作的信號，并記錄過載狀態(tài)，它與34引腳M0TEB，36引腳M0TE，17引腳RESET相接；電池電壓檢測單元U7用于檢測備用電池電壓是否正常，如發(fā)現電池電壓偏低，則記錄偏低狀態(tài)，它與23引腳VBE，17引腳RESET相接；計數開關故障檢測及脈沖產生單元U8用于檢測計數開關工作是否正常并產生計數脈沖，如發(fā)現計數開關工作異常，則記錄異常狀態(tài)，它與46引腳G1B，47引腳Gl，44引腳G2B，45引腳G2，37引腳GC，24引腳NSW1，17引腳RESET相接；流量計數單元隊用于流量計數，當外部指令發(fā)送流量數據時，則將數據轉送數據發(fā)送單元U11,用于數據發(fā)送，它與17引腳RESET相接；系統(tǒng)時鐘選擇單元Ultl用于系統(tǒng)時鐘的產生和選擇，它與I引腳SEL，7引腳CLK1，5引腳CLK2，3引腳CLK3，9引腳ENCP相接;數據發(fā)送單元U11用于數據發(fā)送，它與17引腳RESET，9引腳ENCP，15引腳CPOUT，24引腳NSWl，26引腳NSWO相接。各單元的邏輯電路圖如圖5 15所示，圖16 20是部分單元元件的邏輯電路圖，圖21為該專用集成電路的封裝和引腳尺寸圖。該裝置工作過程如下當1#干簧管和2#干簧管各閉合一次后，流量檢測專用集成電路內部記錄一個流量單位，當外部控制設備向本電子裝置發(fā)來通訊信號后，(通訊信號為一串約定的脈沖)，這些信號通過電阻R14進入流量檢測專用集成電路的CMDCP端口，流量檢測專用集成電路根據通訊信號的指令，經過一個門控GT時間延時后，通過CPOUT端口發(fā)出回復信號，這些回復信號可以是流量信號，也可以是本電子裝置的工作狀態(tài)信號。當外部的二根連線出現斷線故障時，測線電路的WIRE端電平發(fā)生變化，這時整個電子裝置由備用電池B通過二極管DB向電源端VCC供電，由于整個裝置的耗電量可以控制在十個微安之內，備用電池B的容量不需要太大，在備用電池B供電時，通過電池檢測電路的輸出電壓VBE,可以判斷電池的電壓是正常還是偏低。在本實施例中，僅使用了 DX0601型專用集成電路構成流量檢測電子裝置的最基本功能，還有一些功能，例如磁干擾檢測，拆表檢測，驅動開關閥門電機功能等并不是所有流量檢測電子裝置中都必須具備的，在實施例中沒有列出。上述實施例只為說明本發(fā)明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發(fā)明的內容并據以實施，并不能以此限制本發(fā)明的保護范圍。凡根據本發(fā)明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種二線制流量檢測電子裝置，所述電子裝置包括供電電源(VCC)、時鐘電路、上電復位電路、輸入濾波保護電路、備用電池(B)、二極管(DB)、電源濾波電解電容器(E)、輸入電阻(RI)、輸入接口(JIN)以及兩只干簧管，即1#干簧管和2#干簧管，其特征是所述電子裝置還包括流量檢測專用集成電路、干簧管濾波電路、門控電路、測線電路、電池檢測電路以及通訊接收和發(fā)送電路； 其中，時鐘電路、上電復位電路、輸入濾波保護電路、干簧管濾波電路、門控電路、測線電路、電池檢測電路以及通訊接收和發(fā)送電路分別與流量檢測專用集成電路相接，且干簧管濾波電路還與兩只干簧管相接，電池檢測電路還與供電電源(VCC)相接，通訊接收和發(fā)送電路還與輸入端(VI)相接。
2.按照權利要求1所述二線制流量檢測電子裝置，其特征是流量檢測專用集成電路是整個電子裝置的控制核心，用于記錄和存儲流量數據，檢測整個電子裝置的工作狀態(tài)，并根據工作狀態(tài)發(fā)出控制信號，接收通訊指令，并根據通訊指令發(fā)送回復信號； 干簧管濾波電路用于濾除干簧管發(fā)出的異常信號，并把有用的流量信號發(fā)送給流量檢測專用集成電路； 門控電路用于收到通訊指令后產生一個時間延遲信號，經此時間延遲后流量檢測專用集成電路將接收指令的門關閉，同時將發(fā)送信號的門打開，并根據收到指令發(fā)送流量數據或電子裝置的工作狀態(tài)信號； 測線電路用于檢測供電和通訊線路是否正常，當線路發(fā)生異常時電子裝置自動轉入電池供電狀態(tài)，流量檢測專用集成電路將對線路的異常情況做出記錄并存儲線路異常的信息； 電池檢測電路用于電池供電時檢測電池電壓是否偏低，如果偏低，流量檢測專用集成電路會記錄該狀態(tài)并存儲該信息； 通訊接收和發(fā)送電路用于接收通訊指令，并根據通訊指令發(fā)送電子裝置記錄的流量數據和工作狀態(tài)信息。
3.按照權利要求1所述二線制流量檢測電子裝置，其特征是所述流量檢測專用集成電路包括流量異常解鎖單元(U1),指令接收單元(U2)，電機驅動控制單元(U3),磁干擾及拆表檢測單元(U4)，通訊線路檢測單元(U5),電機過載檢測單元(U6)，電池電壓檢測單元(U7)，計數開關故障檢測及脈沖產生單元(U8),流量計數單元(U9)，系統(tǒng)時鐘選擇單元(Ultl)和數據發(fā)送單元(U11); 其中，流量異常解鎖單元(U1)用于流量檢測異常時，向電機驅動控制單元(U3)發(fā)出關閉閥門的電機驅動信號并接收排除異常后的解鎖信號； 指令接收單元(U2)用于接收來自外部的通訊指令，并根據指令向其它單元發(fā)出執(zhí)行信號; 電機驅動控制單元(U3)用于驅動關閉或打開閥門的電機； 磁干擾及拆表檢測單元(U4)用于檢測外部異常磁場干擾流量檢測干簧管的工作情況，并檢測防拆表開關的工作情況，如發(fā)現異常，則向電機驅動控制單元(U3)發(fā)出關閉閥門的電機驅動信號，并記錄異常狀態(tài)； 通訊線路檢測單元(U5)用于檢測通訊線是否正常，如發(fā)現線路故障，則記錄故障狀態(tài)； 電機過載檢測單元(U6)檢測關閉和打開閥門時電機電流是否過載，如發(fā)現過載，則立即向電機驅動控制單元(U3)發(fā)出停止電機工作的信號，并記錄過載狀態(tài)； 電池電壓檢測單元(U7)用于檢測備用電池電壓是否正常，如發(fā)現電池電壓偏低，則記錄偏低狀態(tài)； 計數開關故障檢測及脈沖產生單元(U8)用于檢測計數開關工作是否正常并產生計數脈沖，如發(fā)現計數開關工作異常，則記錄異常狀態(tài)； 流量計數單元(U9)用于流量計數，當外部指令發(fā)送流量數據時，則將數據轉送數據發(fā)送單元(U11),用于數據發(fā)送； 系統(tǒng)時鐘選擇單兀(Ultl)用于系統(tǒng)時鐘的產生和選擇； 數據發(fā)送單元(U11)用于數據發(fā)送。
4.按照權利要求3所述二線制流量檢測電子裝置，其特征是所述流量檢測專用集成電路的流量異常解鎖單元(U1X指令接收單元(U2)、電機驅動控制單元(U3)、磁干擾及拆表檢測單元(U4)、通訊線路檢測單元(U5)、電機過載檢測單元(U6)、電池電壓檢測單元(U7)、計數開關故障檢測及脈沖產生單元(u8)、流量計數單元(U9)與系統(tǒng)時鐘選擇單元(Ultl)這十者之間相互連接；指令接收單元(U2),系統(tǒng)時鐘選擇單元(Ultl),數據發(fā)送單元(U11)這三者之間相互連接。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種不使用軟件而是全部采用硬件邏輯控制的集成電路芯片作為核心控制部件，供電線與通訊線合二為一的流量檢測電子裝置，包括供電電源、時鐘電路、上電復位電路、輸入濾波保護電路、備用電池、二極管、電源濾波電解電容器、輸入電阻、輸入接口、兩只干簧管、流量檢測專用集成電路、干簧管濾波電路、門控電路、測線電路、電池檢測電路以及通訊接收和發(fā)送電路；其中，時鐘電路、上電復位電路、輸入濾波保護電路、干簧管濾波電路、門控電路、測線電路、電池檢測電路以及通訊接收和發(fā)送電路分別與流量檢測專用集成電路相接，且干簧管濾波電路還與兩只干簧管相接，電池檢測電路還與供電電源相接，通訊接收和發(fā)送電路還與輸入端相接。
文檔編號G01F15/00GK103033228SQ20121054451
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權日2012年12月14日
發(fā)明者孫康, 鐘哲, 王笑怡, 王頊, 陳勃 申請人:中國電子科技集團公司第四十七研究所