專利名稱：智能卡煤氣控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種控制調(diào)節(jié)裝置，特別是一種用于各種管道煤氣的智能卡自動控制器。
現(xiàn)有的管道煤氣對用戶的供氣不能進行自動定量、預收費用、管理上較為落后，用戶的用氣量僅采用機械式計量表計量，當煤氣計量表頭出現(xiàn)故障失效時，管道煤氣仍照樣供給用戶，因而不能準確反映用戶的用氣量，使管理上出現(xiàn)漏洞，經(jīng)濟上帶來損失。
本實用新型之目的旨在提供一種自動定量控制供氣、當煤氣計量表失效時自動切斷氣源、實現(xiàn)預收費管理、自動化程度高、安全可靠、使用方便的智能卡煤氣控制器。
本實用新型的技術(shù)解決方案是；這種智能卡煤氣控制器包括有IC卡、計量傳感器和控制盒，計量傳感器安裝在煤氣計量表內(nèi)，控制盒上安裝有IC卡座，指示燈，控制盒內(nèi)安裝有電動控制閥、電路板、電池盒和氣流傳感器，氣流傳感器安裝在電動控制閥上，電動控制閥串聯(lián)在煤氣管道中，電路板安裝有IC卡讀寫器以及檢測電路、指示電路、控制電路、電源電路。
本實用新型和現(xiàn)有技術(shù)相比，徹底改變了目前管道煤氣供氣不能自動定量、進行預收費以及計量表失效不能及時切斷氣源的狀態(tài)，本實用新型將先進的微電腦技術(shù)和電子技術(shù)應用于煤氣管道供氣裝置中，自動定量準確，開通、切斷氣源及時，指示功能齊全、并進行預收費管理，設(shè)計合理、安全可靠，適用性強，為煤氣管道管理現(xiàn)代化提供了一種先進的設(shè)備。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實用新型電原理圖。
圖3為電動控制閥結(jié)構(gòu)剖視圖。
以下結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案作進一步的詳細說明如圖1所示，這種智能卡煤氣控制器由IC卡(1)、控制盒(2)、計量傳感器(3)構(gòu)成，計量傳感器(3)安裝在煤氣計量表(4)內(nèi)，控制盒(2)上安裝有指示燈(D10～D13)、IC卡座(XS1)，控制盒(2)內(nèi)安裝有電動控制閥(5)、電路板(6)、電池盒(E)和氣流傳感器(7)，氣流傳感器(7)安裝在電動控制閥(5)上，電動控制閥(5)串聯(lián)在煤氣管道(8)中。
電路板(6)上安裝的電路如圖2所示，具有IC卡讀寫器、檢測電路、指示電路、控制電路、電源電路，IC卡讀寫器以單片機(U2)為主構(gòu)成，IC卡座(XS1)與單片機(U2)的幾個輸入輸出端口(P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、IWTO)連接，檢測電路包括計量傳感器電路和氣流傳感器電路，計量傳感器由路(JS、R8、U3b)的反相器(U3b)輸出端和氣流傳感器電路(M、R17～R21、T9、C4、U3C)的反相器(U3C)輸出端都連接至單片機(U2)的輸入端(T0、P1.0)，指示電路的幾個三極管(T5～T8)的基極輸入分別連接單片機(U2)的幾個輸出端(P3.7、P3.4、P3.1、P3.0)，指示燈(D10～D13)串聯(lián)在三極管(T5～T8)的輸出端，控制電路為差分放大電路，兩個對稱輸入端連接單片機(U2)的輸出端(P1.6、P1.7)，控制電路的兩個對稱輸出端連接至電動控制閥的直流電機(9)。電源電路輸出連接單片機及上述各電路，為它們提供直流工作電源。
參見圖2，IC卡座(XS1)的5個輸入輸出端分別與單片機(U2)的輸入輸出端口P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、IWTO相連，用戶持有IC卡，到指定的煤氣管理部門辦理購氣手續(xù)，煤氣管理部門根據(jù)軟件寫入一組密碼，用戶將IC卡(1)插入IC卡座(3)，單片機(U2)根據(jù)軟件自動識別密碼，確認IC卡有效，將用戶購買量存入電腦，并將IC卡預購量清除，同時開啟電動控制閥向用戶供氣，與此同時，通過安裝在煤氣計量表(4)頭的計量傳感器(3)測定計數(shù)煤氣用量，當煤氣用量達到購買量時自動切斷電源，同時，通過放置于電動控制閥(5)閥體的氣流傳感器，測知氣流通過，如煤氣計量表在一定時間內(nèi)無計量脈沖輸出時，表明計量表失效，電動控制閥自動切斷氣源。計量傳感器電路包括干簧管永久磁鐵(5S)、電阻(R8)和反相器(U3b)，電阻R8與干簧管(5s)串聯(lián)后，兩端分別連接至直流供電電源和地，R8與JS的連接點經(jīng)反相器(U3b)后，連接至單片機(U2)的輸入端(T0)，永久磁鐵、(S)安裝在煤氣計量表(4)的小齒輪上，旁邊再安裝一個干簧管(J)，煤氣計量表(4)內(nèi)的小齒輪每旋轉(zhuǎn)一周，則干簧管(J)吸合一次，輸出一脈沖電平，經(jīng)反相器(U3b)后，連接至單片機(U2)的T0端，U2對脈沖計數(shù)，測知用氣量。氣流傳感器電路中的傳感器(M)可用聲音傳感器例如拾音話筒制作，安裝在電動控制閥(5)的閥體通道口，當電動控制閥閥門開通有煤氣流過，就會產(chǎn)生氣流聲，傳感器(M)感應出電信號，經(jīng)三極管(T9)放大、反相器(U3c)反相后，連接至單片機(U2)的輸入端(P1.0)。指示電路為三極管(T5～T8)的集電極分別串聯(lián)指示燈(D10～D13)后經(jīng)電阻R9、R11、R13、R15連接至直流電源，T5～T8的發(fā)射極接地，T5～T8的基極分別通過電阻R10、R12、R14、R16后連接至單片機(U2)的輸出端(P3.0、P3.1、P3.4、P3.7)，當單片機(U2)的P3.0、P3.1、P3.4、P3.7)中有任一腳輸出信號，都會使相應的那一個三極管導通，三極管的導通，指示燈亮，指示狀態(tài)，如D10為讀卡指示，D11為欠壓指示，D12為剩余量指示，剩余量＜5w3時，D12發(fā)光指示，提醒用戶，D13為漏氣指示，即煤氣計量表失效，仍向用戶供氣的指示，控制電路為三極管(T10～T15)、電阻(R21～R26)、電容C5組成的差分放大電路，三極管T10、T11、T12其連接關(guān)系與三極管T15、T14、T13的連接關(guān)系互相對稱，控制電路的兩個輸入端即三極管T10的基極和T15的基極，分別通過電阻R21、R22后連接至單片機(U2)的輸出端(P1.6、P1.7)，控制電路的兩個輸出端，即三極管T11和T14的集電極之間連接電動控制閥的直流電機(9)，三極管(T11、T14)的集電極與直流電源之間還分別串聯(lián)有三極管(T12、T13)，因而本控制電路是單片機(U2)對電動控制閥的直流電機正反轉(zhuǎn)的驅(qū)動控制電路。當用戶將IC卡插入IC卡座(XS1)內(nèi)，XS1向單片機(U2)發(fā)一中斷請求信號，U2立即響應中斷，進行讀卡處理，當IC卡密碼全部無誤后，U2將IC卡內(nèi)購買量存放RAM中，并判斷如果閥體已關(guān)閉，則U2的P1.6腳輸出一高電平，由三極管T10～T15、電阻R22～R27、電容C5構(gòu)成的控制電路驅(qū)動電機正轉(zhuǎn)，開啟閥體，向用戶供氣，然后P1.6腳置低，電機停轉(zhuǎn)，由電阻(R8)、干簧管、永久磁鐵(JS)及反相器U3b構(gòu)成煤氣用量計量傳感器，煤氣計量表每走0.01m3，產(chǎn)生一計量脈沖，供U2計數(shù)，測定用氣量，當用氣量達到購買量時，U2之P1.7腳輸出高電平，電機反轉(zhuǎn)，關(guān)閉閥體，隨后P1.7腳置低，電機停轉(zhuǎn)。電源電路包括有由三端穩(wěn)壓器(U1)和電容C2構(gòu)成的穩(wěn)壓電路對外接市電整流電源進行穩(wěn)壓，充電電路則由電阻(R1～R4、R6)、三極管(T1、T2)、電容(C3)、二極管(D6)以及可充充電電池(E1)構(gòu)成，三極管(T1、T2)、電阻(R1～R3)連接成開關(guān)電路，二極管(D5、D6)反向并聯(lián)后，再與可充電電池(E1)串聯(lián)，串聯(lián)兩端連接于電源電路(U1、C2)的輸出端。既可實現(xiàn)外接整流電源對電池E1的充電，又可防止市電停電后，電池E1對整流電路的放電，保證對各電路的正常供電，E2為備用電池，欠壓檢測電路包括有穩(wěn)壓管(D9)、三極管(T3、T4)、電阻(R5～R7)、反相器(U3a)，三極管(T3、T4)的輸入取直流工作電源經(jīng)穩(wěn)壓管(D9)后供給，三極管(T3、T4)的輸出經(jīng)反相器(U3a)后連接至單片機(U2)的輸入腳(INT1)，備用電池(E2)與二極管(D7、D8)串聯(lián)后連接于直流穩(wěn)壓電源的兩輸出端，本電源電路在市電正常時，穩(wěn)壓電路向各電路供電，并向可充電池E1充電，當市電停電時，改用備用電池E2供電，當備用電池E2電壓低于4.5V時，欠壓檢測電路輸出一中斷請求信號給單片機(U2)，單片機(U2)輸出信號給指示電路，點亮欠壓指示燈，通知用戶更換電池，同時單片機(U2)由可充電電池(E1)供電，輸出信號給控制電路，關(guān)閉電動控制閥。圖2中U1為三端穩(wěn)壓器，型號LM7806，U3a、U3b、U3c為反相器，型號CD40106、XS1為IC卡座，型號2014，U2為單片機，型號為AT89C2051。
電動控制閥其結(jié)構(gòu)如圖3所示，它包括有直流電機(9)、齒輪盒(10)、齒輪(11、12、13)、驅(qū)動軸(14)、閥體(15)、壓簧(16)、閥門(17)、氣室(18)、推桿(19)、軸銷(20)、螺桿(21)，直流電機(9)其軸端上固定齒輪(11)，齒輪(11、12、13)安裝于齒輪盒(10)內(nèi)，齒輪11、12、13互相嚙合，驅(qū)動軸(14)與齒輪(13)固定連接，驅(qū)動軸(14)下端與螺桿(21)套接，如開槽套接，因而螺桿(21)與驅(qū)動軸(9)連動，而螺桿(21)又與推桿(19)螺紋連接，因而螺桿(21)的水平方向旋轉(zhuǎn)帶動推桿(19)作豎直上下運動，推桿(19)上開有導向槽，軸銷(20)插入導向槽內(nèi)，使推桿(19)的運動豎直不變，齒輪盒(10)、閥體(15)、連接套(22)為固定連接整體，推桿(19)頂住閥門(17)，閥門(17)與壓簧(16)活動連接。閥門上具有氣室(18)，當直流電機(9)接收到控制盒(2)電路發(fā)出的開啟指令后，直流電機(9)順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動齒輪盒(10)中的齒輪(11、12、13)作減速轉(zhuǎn)動，齒輪盒(10)的驅(qū)動軸(14)輸出順時針轉(zhuǎn)動，帶動螺桿(21)同向旋轉(zhuǎn)，此時推桿(19)在軸銷(20)的引導下，向下作直線運動，并克服閥門(17)的壓簧(16)和管道中的氣壓，將閥門(17)頂開，電動閥的閥口被打開，電路指令結(jié)束后，直流電機停止工作，整個閥門處于開啟狀態(tài)。當直流電機(9)接受到控制盒(2)電路發(fā)出的關(guān)閉指令時，直流電機(9)反時針旋轉(zhuǎn)，使得齒輪盒(10)的驅(qū)動軸(14)輸出反時針轉(zhuǎn)動，并帶動螺桿(21)作同向旋轉(zhuǎn)，此時推桿(19)在軸銷(20)的引導下，向上作直線運動，推桿(19)脫開閥門(17)，閥門(17)在壓簧(16)的作用下，將閥口關(guān)閉。指令結(jié)束后，直流電機(9)停止工作，整個閥門處于關(guān)閉狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種智能卡煤氣控制器，其特征在于包括有IC卡(1)、計量傳感器(3)和控制盒(2)，計量傳感器(3)安裝在煤氣計量表(4)內(nèi)，控制盒(2)上安裝有IC卡座(XS1)、指示燈(D10～D13)，控制盒(2)內(nèi)安裝有電動控制閥(5)、電路板(6)、電池盒(E)和氣流傳感器(7)，氣流傳感器(7)安裝在電動控制閥(5)上，電動控制閥(5)串聯(lián)在煤氣管道(8)中，電路板(6)安裝有IC卡讀寫器以及檢測電路、指示電路、控制電路、電源電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡煤氣控制器，其特征在于IC卡讀寫器以單片機(U2)為主構(gòu)成，IC卡座(XS1)與單片機(U2)的幾個輸入輸出端口(P1.2、P1.3、P1.4、P1.5、IWTO)連接，檢測電路包括計量傳感器電路和氣流傳感器電路，計量傳感器電路(JS、R8、U3b)的反相器(U3b)輸出端和氣流傳感器電路(M、R17～R20、T9、C4、U3C)的反相器(U3C)輸出端都連接至單片機(U2)的輸入端(T0、P1.0)，指示電路的幾個三極管(T5～T8)的基極輸入分別連接單片機(U2)的幾個輸出端(P3.7、P3.4、P3.1、P3.0)，指示燈(D10～D13)串聯(lián)在三極管(T5～T8)的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡煤氣控制器，其特征在于控制電路為差分放大電路，兩個對稱輸入端即三極管(T10)的基極和(T15)的基極分別通過電阻(R21、R22)后連接至單片機(U2)的輸出端(P1.6、P1.7)，控制電路的兩個輸出端，即三極管(T11、T14)的集電極之間串聯(lián)電動控制閥的直流電機(9)，三極管(T11、T14)的集電極與直流電源之間還分別串聯(lián)有三極管(T12、T13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡煤氣控制器，其特征在于充電電路包括電阻(R1～R4)、三極管(T1、T2)、電容(C3)、二極管(D6)及可充電電池(E1)，三極管(T1、T2)、電阻(R1、R2、R3)連接成開關(guān)電路，二極管(D5、D6)反向并聯(lián)后，再與可充電電池(E1)串聯(lián)，串聯(lián)兩端連接于電源電路(U1、C2)的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡煤氣控制器，其特征在于欠壓檢測電路包括有穩(wěn)壓管(D9)、三極管(T3、T4)、電阻(R5～R7)、反相器(U3a)，三極管(T3、T4)的輸入經(jīng)穩(wěn)壓管(D9)后連接至直流電源電路，三極管(T3、T4)的集電極輸出經(jīng)反相器(U3a)后連接至單片機(U2)的輸入端(INT1)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡煤氣控制器，其特征在于備用電池(E2)與二極管(D7、D8)串聯(lián)后連接于直流穩(wěn)壓電源的兩輸出端。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡煤氣控制器，其特征在于計量傳感器電路包括干簧管、永久磁鐵(JS)、電阻(R8)和反相器(U36)，電阻(R8)與干簧管(JS)串聯(lián)后，兩端分別連接至直流電源和地，電阻(R8)和干簧管(JS)的連接點經(jīng)反相器(U3b)后，連接至單片機(U2)的輸入端(T0)，永久磁鐵(S)安裝在煤氣計量表(4)的小齒輪上，旁邊安裝一干簧管(J)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能卡煤氣控制器，其特征在于氣流傳感器(M)采用聲音傳感器。
專利摘要一種智能卡煤氣控制器，其計量傳感器安裝在煤氣計量表內(nèi)，控制盒上安裝有IC卡座、指示燈，控制盒內(nèi)安裝有電動控制閥、電路板、電池盒和氣流傳感器，氣流傳感器安裝在電動控制閥上，電動控制閥串聯(lián)在煤氣管道中，用戶具有IC卡。本實用新型將微電腦技術(shù)應用于煤氣管理中，自動控制定量、顯示、防用漏氣、實行預收費、技術(shù)性能先進。
文檔編號G07F15/02GK2241362SQ9523722
公開日1996年11月27日 申請日期1995年7月18日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月18日
發(fā)明者袁學文, 彭開林, 何志士, 王賜璋 申請人:湖南冠亞科技實業(yè)發(fā)展公司