專利名稱：磁卡煤氣自動限量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用磁卡儲值控制管道煤氣供給量的機電裝置。
現(xiàn)在管道煤氣收費的方法是抄表員逐月上門抄表，用戶按用量交費。這種方法費工、費時、需要投入大量人力，在某些情況下，抄表收費發(fā)生困難，致使煤氣公司蒙受經(jīng)濟損失。另有一種全機械的投幣式煤氣表，使用也不甚方便。
本實用新型的目的是要革除現(xiàn)今傳統(tǒng)的管道煤氣收費方法，以一種全新的方法來代替它。本裝置從磁卡上取出煤氣允許使用量，一旦用完，閥門自動關閉，停止煤氣供應。因此，用戶必須自動地在允許使用量用盡之前購買新磁卡。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的它包括控制電路、磁卡驅動機構和閥門驅動機構，其特征在于a、控制電路中的電源的電源輸出端分別與磁卡控制電路、配置有磁頭的雙通道放大器、卡值提取電路、累加計數(shù)電路、計數(shù)信號產(chǎn)生電路、顯示控制電路、剪線感知器、撬箱感知器、電池電壓過低感知器、以及閥門控制電路的電源輸入端連接，雙通道放大器的輸出端與卡值提取電路的整形輸入端相連接，累加計數(shù)電路的減法計數(shù)端、新卡值輸入端和數(shù)碼輸出端分別與計數(shù)信號產(chǎn)生電路的輸出端，卡值提取電路的并行數(shù)碼輸出端和顯示控制電路的輸入端連接，閥門控制電路的四個控制信號輸入端分別連接于累加計數(shù)電路的借位輸出端以及剪線感知器、撬箱感知器、電池電壓過低感知器的輸出端，b、上述磁卡控制電路的輸出端接磁卡驅動機構中的磁卡驅動馬達，c、上述閥門控制電路的輸出端接閥門驅動機構中的閥門驅動馬達，d、磁卡驅動機構中的減速齒輪組的第一級齒輪固定在磁卡驅動馬達上，第三級齒輪固定在驅卡軸上，未級齒輪上固定凸輪，e、在磁卡驅動機構中的滑板上由外向里固定壓卡輪、消磁頭和讀磁頭，f、磁卡驅動機構中的彈簧的一端固定在底板上，另一端固定在上述滑板上，g、閥門驅動機構中的減速齒輪組的第一級齒輪固定在閥門驅動馬達上，未級固定在蝸桿上，蝸桿嚙合蝸輪，蝸輪固定在球閥芯上，h、上述閥門驅動機構中的蝸輪上對稱于圓心，固定兩根撞桿，i、上述閥門控制電路中的開閥限位開關K4和關閥限位開關K5成90°安裝在底板上。
上述雙通道放大器選用A1034型集成電路放大器、上述卡值提取電路是這樣構成由兩個同相施密特觸發(fā)器(IC2的部分)的輸出端分別接串行輸入／并行輸出移位寄存器IC3的串行數(shù)據(jù)輸入端和時鐘輸入端，施密特觸發(fā)器和串行輸入／并行輸出移位寄存器的最佳采用型號分別為74HC14和74HC163。
上述累加計數(shù)電路是這樣構成全加器(IC4和IC5)的一組相加數(shù)輸入端留作新卡值輸入端，另一組相加數(shù)輸入端連接D觸發(fā)器(IC9)的輸出端，全加器的輸出端接可逆計數(shù)器(IC6和IC7)的數(shù)據(jù)輸入端，可逆計數(shù)器的輸出端在連接D觸發(fā)器的同時，作為上述累加計數(shù)電路的輸出端，D觸發(fā)器、全加器和可逆計數(shù)器的一種選擇型號分別是74HC273，CC4008和74HC193，上述閥門控制電路是這樣組成依次用可控硅、二極管和微動開關分別串聯(lián)成兩個支路，再把這兩個支路并聯(lián)起來，并把這兩個可控硅的觸發(fā)極分別接兩個與非門(IC11)的輸出端，其中一個與非門的輸入端接另一個與非門的輸出端，與非門、可控硅和二極管的最佳選用型號分別為74HC20，MCR1006和IN4001。
上述磁卡控制電路采用二個微動開關并聯(lián)而成，其中一個開關的開啟、閉合由磁卡控制，另一個開關由前述滑板控制上述磁卡驅動機構中的減速齒輪的減速比即第一級齒輪與末級齒輪的轉速之比在300－340之間，上述閥門驅動機構中的減速比即閥門驅動馬達(23)與蝸輪(28)的轉速比在5千到1萬之間。
通俗的講，本實用新型的發(fā)明構思如下讀磁頭接放大電路的輸入端，其輸出端接卡值提取電路的輸入端?？ㄖ堤崛‰娐返妮敵龆私永奂佑嫈?shù)電路的輸入端，其計數(shù)輸入端連接煤氣表計數(shù)器，累加計數(shù)電路的輸出端接顯示控制電路的輸入端和閥門控制電路的輸入端。計數(shù)信號線被剪斷感知器的輸出端、本裝置箱蓋防撬感知器的輸出端及機內蓄電池電壓過低感知器的輸出端也都分別接至閥門控制電路的其余輸入端。閥門控制電路輸出端接閥門驅動器馬達。
閥門驅動馬達是閥門驅動機構的一部分，通過齒輪組的傳動，以與球閥芯連接的蝸輪開閉球閥，蝸輪上對稱于圓心，固定兩根撞桿，靠它們控制兩個閥門定位開關。
磁卡驅動馬達的供電用磁卡接通。該馬達是磁卡驅動機構的一部分，通過幾級齒輪的傳動驅動驅卡軸，再繼續(xù)通過幾級齒輪傳動，轉動裝置在末級齒輪上的凸輪。凸輪和一頭固定在底板上、另一頭連接在滑板上的彈簧共同控制滑板的朝前和向后滑動，滑板上從外向里順序固定壓卡輪、消磁卡和讀磁頭。
電源的輸出端與上述各電路的電源輸入端相連接。
工作原理如下在磁卡上錄上儲量信息，用戶將所購得的磁卡插入本裝置，自動接通磁卡驅動馬達M1，通過齒輪組減速，帶動凸輪旋轉。經(jīng)過一段延時，馬達M1和放大電路都工作平穩(wěn)后，靠著彈簧拉力，磁頭前移貼近磁卡，磁卡被壓卡輪壓在驅卡軸上，利用其間的摩擦力將磁卡推出。在磁卡的推出過程中，磁頭拾取磁卡上的儲量信息后即被消磁，故磁卡儲儲值只能使用一次。磁頭讀取的信號，經(jīng)放大電路送入卡值提取電路，該電路由串行輸入／并行輸出移位寄存器構成。該電路處理輸入信號將其變?yōu)椴⑿械亩M制數(shù)碼。
累加計數(shù)電路由D型觸發(fā)器，全加器和計數(shù)器構成。磁卡插入時原來在計數(shù)器中的剩余使用量自動打入D型觸發(fā)器，與移位寄存器中的磁卡送入的允許使用量經(jīng)全加器相加后，成為新的允許使用量輸入計數(shù)器中。
計數(shù)信號由煤氣表提供，本發(fā)明是在煤氣表機械計數(shù)器上安裝一個開關，用戶使用1單位煤氣，開關被煤氣表機械計數(shù)器閉合一次，此開關信號就作為本裝置的計數(shù)信號送入本裝置的計數(shù)器使其存數(shù)相應地減去1個單位。當本裝置的計數(shù)器中的存數(shù)減到某一個規(guī)定數(shù)值之下時，顯示控制電路使紅色發(fā)光二極管閃爍，提醒用戶速購新卡。
閥門控制電路由或門、開關K4、K5等組成。下列四個條件，只要其中一個成立，閥門控制電路便送出“關信號”，驅動馬達M2，帶動閥門驅動機構，關閉球閥停止煤氣供應。如下述四種情況都不存在，送出“開信號”，打開球閥，供應煤氣。
上述四種情況是(a)本裝置計數(shù)器中的存數(shù)減到零；(b)計數(shù)信號線被剪斷；(c)本裝置的箱蓋被撬開；(d)市電連續(xù)停電超過允許天數(shù)，致使本裝置內藏蓄電池電壓低于允許值。
本發(fā)明只要求用戶購買磁卡后，往裝置里一插即可。使用特別方便。電路用通用電子器件即可構成，結構也比較簡單。批量生產(chǎn)產(chǎn)品成本低，這就達到了節(jié)省煤氣公司的人力、物力，使用時用戶也不增加麻煩?；究朔爽F(xiàn)有技術存在的不足，從而基本實現(xiàn)了本實用新型的發(fā)明目的。
圖1 是煤氣自動限量裝置的方框圖。
圖2 是磁卡驅動機構的傳動圖。
圖3 是閥門驅動機構傳動圖。
圖4 是一種實施例的電氣原理圖。
圖中各標號分別表示1－磁卡；2－磁卡控制電路；3－讀磁頭；4－消磁頭；5－雙通道放大器；6－卡值提取電路；7－累加計數(shù)電路；8－計數(shù)信號產(chǎn)生電路；9－顯示控制電路；10－電源；11－剪線感知器；12－撬箱感知器；13－電池電壓過低感知器，14－閥門控制電路；15－球閥芯；16－磁卡驅動馬達M1；17－齒輪組；18－驅卡軸；19－壓卡輪；20－滑輪；21－凸輪；22－彈簧；23－閥門驅動馬達M2；24－齒輪組；25－撞桿；26－開閥限位開關K4；27－關閥限位開關K5；28－蝸輪；29－蝸桿；IC1－A1034；IC2－74HC14；IC3－74HC164；IC4－CC4008；IC5－CC4008；IC6－74HC193；IC7－74HC193；IC8－74HC32；IC9－74HC273；IC10－7805；IC11－74HC20；IC12－LM393；K0－開關；K1－開關；K3－開關；K6－開關；D1－發(fā)光二極管；D2－二極管；D3－二極管；D9－發(fā)光二極管；D11－可控硅；D12－可控硅；D6－二極管；D7－二極管；D8－二極管；D13－可控硅；BG1－9013；BG2－9013；BG3－9013；BG4－9012；B－蓄電池；T－變壓器；H1－讀磁頭；H2－消磁頭；M1－馬達；M2－馬達；K4－開關；K5－開關。
以下結合附圖對發(fā)明作進一步的描述參考圖1、圖2、圖3。用戶將磁卡(1)插入壓卡輪(19)和驅卡軸(18)之間，接通馬達M1(16)電源。通過齒輪組(17)的減速，轉動凸輪(21)。在凸輪(21)和彈簧(22)的共同作用下，滑板(20)前移，壓卡輪(19)將磁卡(1)壓在驅卡軸(18)上，依靠它們之間的摩擦力將磁卡(1)推出。在磁卡(1)的退出過程中，卡上的儲值被讀磁頭(3)讀取，經(jīng)放大器(5)后送入卡值提取電路(6)變換成二進制并行碼。這并行碼送到累加計數(shù)電路(7)與剩余儲量相加后作為新的儲值存放在累加計數(shù)電路(7)中，用戶每使用1單位煤氣，裝在煤氣表計數(shù)上的開關K3便閉合一次，送出一個開關信號，使累加計數(shù)電路(7)中的存數(shù)減少1個單位。當累加計數(shù)電路(7)中的存數(shù)減到某一規(guī)定的數(shù)值時，顯示控制電路(9)中的紅色發(fā)光二極管閃爍發(fā)光，提醒用戶速購新卡。如果用戶不插入新卡，繼續(xù)使用煤氣，則當累加計數(shù)電路(7)中的存數(shù)減少到“0”時，便輸出一個信號給閥門控制電路(14)，讓馬達M2(23)接通電源。通過齒輪組(24)、蝸輪(28)和蝸桿(29)減速，轉動球閥芯(15)，當球閥芯轉到全閉合的位置，撞桿(25)斷開開關K5(27)，馬達M2(23)的電源被切斷而停轉，保持煤氣通道被球閥截斷的狀態(tài)。此外，計數(shù)信號線被剪斷時，本裝置箱蓋被撬開時，電池電壓過低時，都會從相應感知器(11)、(12)、(13)、送出信號給閥門驅動機構轉動球閥切斷煤氣供給。如上述四種情況都不存在，則閥門控制電路(14)讓馬達M2(23)接通電源，轉到球閥完全開通時，撞桿(25)斷開開關K4(26)，切斷馬達M2(23)電源，保持煤氣通道打開的狀態(tài)。磁卡(1)退出本裝置時，被消磁頭(4)消磁成為廢卡。
實施例(亦將結合各附圖對本發(fā)明作進一步的詳細描述。)磁卡控制電路(2)由開關K0和K1組成。磁卡(1)插入，閉合開關K0，馬達M1(16)通電，通過齒輪組(17)減速帶動凸輪(21)轉動，2秒鐘后，在凸輪(21)和彈簧(22)的共同作用下，滑板(20)前移，磁卡被壓卡輪(19)壓在驅卡軸(18)上，靠摩擦力推出箱外。R4240型雙通道磁頭H1(3)接在A1034型雙通道放大器IC1(5)的輸入端?？ㄖ堤崛‰娐?6)由74HC14型施密特觸發(fā)器IC2和74HC164型串行輸入／并行輸出移位寄存器IC3組成。放大器IC1(5)的輸出端接施密特觸發(fā)器IC2的輸入端，IC2的一個輸出端接IC3的一個串行數(shù)據(jù)輸入端IC2的另一個輸出端接IC3的時鐘輸入端。由磁頭H1(3)拾取的信號被IC1放大，IC2整形后送到IC3的輸入端，被IC3變換成并行二進制數(shù)碼后出現(xiàn)在其輸出端上。
累加計數(shù)電路(7)由CC4008全加器IC4、IC5，74HC193型可逆計數(shù)器IC6、IC7和74H273型D觸發(fā)器IC9組成。IC3的4個低位輸出端和4個高位輸出端各分別接IC4和IC5的4個輸入端(新卡值輸入端)。IC4和IC5的另外4個輸入端分別接IC9的8個輸出端。IC9的8個輸入端分別接IC6和IC7的4個輸出端，IC6和IC7的置數(shù)端相互連接后與開關K2連接。用戶插入磁卡時，IC6和IC7中剩余的煤氣使用量被轉移到IC9中，然后與出現(xiàn)在IC3輸出端上的新卡值經(jīng)IC4、IC5相加后，隨著K2的釋放存到IC6和IC7中，成為裝置中的新儲值。LM393型雙比較器IC12中的一個與K3和IC2的一部分組成計數(shù)信號產(chǎn)生電路(8)。K3裝在煤氣表機械計數(shù)器上，IC12的第一腳接IC2的一個輸入端，IC2的一個輸出端接IC6的減法計數(shù)端，IC6的借位輸出端接IC7的減法計數(shù)端。用戶每用1m3煤氣，煤氣表的機械計器使開關K3閉合一次，輸出一個信號，經(jīng)IC2整形后送給可逆計數(shù)器IC6、IC7作減法計數(shù)。74HC32型或門IC8，二極管D6、D7、D8，發(fā)光二極管D9，晶體管BG3、BG4，電阻器和電容器等組成顯示控制電路(9)?？赡嬗嫈?shù)器IC6、IC7的數(shù)碼輸出端接顯示控制電路(9)的輸入端，當可逆計數(shù)器中的存數(shù)X滿足不等式7m3≥X＞0m3時，發(fā)光二極管D9閃爍發(fā)光，提醒用戶速購新卡。
閥門控制電路(14)由74HC20型與非門IC11，可控硅D11、D12，二極管D2、D3，開關K4(26)、K5(27)、電阻器，電容器等元件組成。74HC20型與非門包括二個與非門，將其中一個與非門的輸出端(6腳)接到另一個與非門的輸入端(9腳)，這樣兩個與非門的輸出端的電位相反，分別將兩個可控硅的觸發(fā)端通過電阻器連接到這兩個與非門的輸出端上，這兩個可控硅同一時刻也必然只有一個能被觸發(fā)。與能被觸發(fā)的可控硅同在一條支路上的開關(K4(26)或K5(27))此時若閉合，則可接通馬達M2(23)的電源，讓其旋轉。馬達M2(23)通過齒輪組(24)，蝸輪(28)、蝸桿(29)減速，在球閥芯(15)轉到指定位置時，用撞桿(25)斷開上述同一支路上的開關［K4(26)或K5(27)］，切斷馬達M2(23)的電源。馬達M2(23)停轉。保持球閥芯(15)在指定位置(閥門全開位置或閥門全關位置)?？煽毓鐳11、D12的陽極接電源正極，D11的陰極接二極管D2的陽極，D2的陰極接K4(26)。D12的陰極接二極管D3的陽極，D3的陰極接K5(27)。K5(27)的另一端與K4(26)的另一端相連后與馬達M2(23)連接。
為了防止用戶不規(guī)范地使用本裝置，本裝置中設置了三個感知器。
剪線感知器(11)由晶體管BG1、BG2、電阻器、保險絲F、導線L組成。
撬箱感知器(12)由電阻器和開關K6組成。
電池電壓過低感知器(13)由電阻器、發(fā)光二極管D1和一半IC12組成。
這三個感知器(11)(12)(13)的輸出端和IC7的借位輸出端分別接IC11的四個輸入端。當IC6和IC7中的存數(shù)為零時，當箱蓋被打開使K6閉合時；當與計數(shù)信號線捆在一起的導線L被剪斷時，當電池電壓降低到3V以下時，IC11的相應輸入端上的電位降為0，IC11的第6腳為高電位，第8腳為低電位，則D12被觸發(fā)，球閥芯(15)轉到閥門全關位置。若上述四個條件都不存在，IC11的四個輸入端電位都是高電位，則IC11第6腳為低電位，第8腳為高電位，D11被觸發(fā)，球閥芯(15)轉到閥門全開位置。
插入本裝置的磁卡(1)退出本裝置時，被消磁頭H2(4)消磁成為廢卡。
本裝置中的蓄電池采用浮充電工作方式，市電連續(xù)停電三日以內，本裝置仍能正常工作。
權利要求1.一種磁卡煤氣自動限量裝置，它包括控制電路、磁卡驅動機構和閥門驅動機構，其特征在于a、控制電路中的電源(10)的電源輸出端分別與磁卡控制電路(2)、配置有磁頭(3)的雙通道放大器(5)、卡值提取電路(6)、累加計數(shù)電路(7)、計數(shù)信號產(chǎn)生電路(8)、顯示控制電路(9)、剪線感知器(11)、撬箱感知器(12)、電池電壓過低感知器(13)、以及閥門控制電路(14)的電源輸入端連接，雙通道放大器(5)的輸出端與卡值提取電路(6)的整形輸入端相連接，累加計數(shù)電路(7)的減法計數(shù)端、新卡值輸入端和數(shù)碼輸出端分別與計數(shù)信號產(chǎn)生電路(8)的輸出端，卡值提取電路(6)的并行數(shù)碼輸出端和顯示控制電路(9)的輸入端連接，閥門控制電路(14)的四個控制信號輸入端分別連接于累加計數(shù)電路(7)的借位輸出端以及剪線感知器(11)、撬箱感知器(12)、電池電壓過低感知器(13)的輸出端，b、上述磁卡控制電路(2)的輸出端接磁卡驅動機構中的磁卡驅動馬達(16)，c、上述閥門控制電路(14)的輸出端接閥門驅動機構中的閥門驅動馬達(23)，d、磁卡驅動機構中的減速齒輪組(17)的第一級齒輪固定在磁卡驅動馬達(16)上，第三級齒輪固定在驅卡軸(18)上，未級齒輪上固定凸輪(21)，e、在磁卡驅動機構中的滑板(20)上由外向里固定壓卡輪(19)、消磁頭(4)和讀磁頭(3)，f、磁卡驅動機構中的彈簧(22)的一端固定在底板上，另一端固定在上述滑板(20)上，g、閥門驅動機構中的減速齒輪組(24)的第一級齒輪固定在閥門驅動馬達(23)上，未級固定在蝸桿(29)上，蝸桿(29)嚙合蝸輪(28)，蝸輪(28)固定在球閥芯(15)上，h、上述閥門驅動機構中的蝸輪(28)上對稱于圓心，固定兩根撞桿(25)，i、上述閥門控制電路(14)中的開閥限位開關K4(26)和關閥限位開關K5(27)成90°安裝在底板上。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁卡煤氣自動限量裝置，其特征是上述雙通道放大器(5)即IC1選用A1034型集成電路放大器，而上述卡值提取電路(6)是這樣構成由兩個同相施密特觸發(fā)器(IC2的部分)的輸出端分別接串行輸入／并行輸出移位寄存器IC3的串行數(shù)據(jù)輸入端和時鐘輸入端，施密特觸發(fā)器和串行輸入／并行輸出移位寄存器的最佳采用型號分別為74HC14和74HC163。
3.根據(jù)權利要求1所述的磁卡煤氣自動限量裝置，其特征是上述累加計數(shù)電路(7)是這樣構成全加器(IC4和IC5)的一組相加數(shù)輸入端留作新卡值輸入端，另一組相加數(shù)輸入端連接D觸發(fā)器(IC9)的輸出端，全加器的輸出端接可逆計數(shù)器(IC6和IC7)的數(shù)據(jù)輸入端，可逆計數(shù)器的輸出端在連接D觸發(fā)器的同時，作為上述累加計數(shù)電路(7)的輸出端，D觸發(fā)器、全加器和可逆計數(shù)器的最佳選擇型號分別是74HC273，CC4008和74HC193。
4.根據(jù)權利要求1所述的磁卡煤氣自動限量裝置，其特征是上述閥門控制電路(14)是這樣組成依次用可控硅、二極管和微動開關分別串聯(lián)成兩個支路，再把這兩個支路并聯(lián)起來，并把這兩個可控硅的觸發(fā)極分別接兩個與非門(IC11)的輸出端，其中一個與非門的輸入端接另一個與非門的輸出端，與非門、可控硅和二極管的最佳選用型號分別為74HC20、MCR1006、IN4001。
5.根據(jù)權利要求1所述的磁卡煤氣自動限量裝置，其特征是上述磁卡控制電路(2)采用二個微動開關并聯(lián)而成，其中一個開關的開啟、閉合由磁卡控制，另一個開關由前述滑板(20)控制。
6.根據(jù)權利要求1所述的磁卡煤氣自動限量裝置，其特征在于上述磁卡驅動機構中的減速齒輪(17)的減速比即第一級齒輪與末級齒輪的轉速之比在300－340之間，上述閥門驅動機構中的減速比即閥門驅動馬達(23)與蝸輪(28)的轉速比在5千到1萬之間。
專利摘要一種磁卡煤氣自動限量裝置，配合現(xiàn)有煤氣表，利用磁卡儲值，控制管道煤氣的供給量。本實用新型由磁卡驅動機構、閥門驅動機構及控制電路組成。當用戶將磁卡插入本裝置后，本裝置自動讀取磁卡上的儲值并加到裝置中的剩余儲值上，儲值用盡之前，裝置發(fā)出信號提醒用戶速購新卡。儲值用完，閥門自動關閉，停止煤氣供應，使用本裝置可節(jié)省查表收費人員，給供氣管理部門帶來很大方便，用戶使用也方便，造價低，宜于推廣。
文檔編號G07F15/02GK2159591SQ93217520
公開日1994年3月23日 申請日期1993年7月1日 優(yōu)先權日1993年7月1日
發(fā)明者陳東海, 羅麗文 申請人:羅麗文