專利名稱：一種聯網式智能煤氣表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種自動抄表計收煤氣費的智能化煤氣表。
計收煤氣費是供氣管理部門的一項基本工作。目前計收煤氣費只能由大量的抄表員逐家逐戶去讀取用戶煤氣表所顯示的數據，既費力又易出差錯，且會給用戶帶來不便。為解決此問題，出現IC卡煤氣表(即卡式表)，這種表給每個用戶配置一個智能IC卡，用戶憑卡到指定的收費點交費購氣，將已交費購氣的IC卡插入煤氣表，即可使煤氣表中的電磁閥啟動供氣。這種表的優點是先交費后用氣，不需抄表員逐家逐戶去抄表，也能避免拖欠煤氣費。缺點是卡式表不能實時監控煤氣用量和聯網集中管理，而且卡式表抗干擾能力差，其中的電磁閥易受雷電及各種電磁干擾而產生誤動作，影響用戶用氣。
本實用新型的目的是為克服現有技術的不足，提出一種聯網式智能煤氣表，使自動抄表計收煤氣費實現電子化、智能化、網絡化，并保證煤氣表可靠工作。
本實用新型的技術方案，是以一個單片機，片外數據存儲器，構成計算機處理系統，配與通信接口，穩壓電路，電池欠壓報警及電池充電電路等外圍電路，接與反射式光電傳感器，流過機械煤氣表煤氣流量經反射式光電傳感器轉化成脈沖電信號，經放大后送入CPU，由CPU對該信號識別判斷后，把煤氣量數值存入數據存儲器中保存，上位機通過通信接口可以從數據存儲器中讀取用戶的煤氣用量，從而實現對用戶煤氣使用量的自動抄表計收。智能化煤氣表的具體結構包括一個機械式煤氣表和裝在煤氣表中的智能控制電路，在機械式煤氣表中具有一個計度器和若干前置傳動齒輪，計度器由所說的傳動齒輪驅動，其特征在于有一個所說的傳動齒輪的輪面設有一區域性反射面。所說的智能控制電路包括一個反射式光電傳感器電路，其中的反射式光電傳感器裝在正對于所說的傳動齒輪反射面的部位；一個接有片外數據存儲器、穩壓電路、電池欠壓報警及電池充電電路的CPU單片機；一個帶有瞬態電壓抑制電路和通信接口的長線驅動發送接收器反射式光電傳感器接到CPU單片機電路的I/C口，長線驅動發送接收器的RO和DI腳分別接到CPU的RXD和TXD,長線驅動發送接收器的/RE和DE腳分別接到CPU的兩個I/O口。
所說的傳動齒輪輪面上的反射面可以為扇形區域性反射面。
本實用新型可直接將機械煤氣表中的一個傳動齒輪改裝成帶有扇形反射面的轉動齒輪盤，再將智能控制電路板固定在煤氣表的基座上，使智能控制電路板上的反射式光電傳感器面對于轉動齒輪盤，轉動齒輪盤每轉動一周，轉動齒輪盤上的反射面轉經反射式光電傳感器一次，使反射式光電傳感器產生一個脈沖電信號，由此完成煤氣表計氣量的光電轉換，結構簡單；同時充分發揮了集成微處理器單片機的強大功能，并可利用通信接口接收上位機的指令并將存儲數據發送給上位機，以便對某特定區域內的幾百乃至上萬個用戶使用煤氣進行集中管理和實時監制，實現機械煤氣表的電子化，智能化，網絡化。
以下為本實用新型的圖面說明

圖1為本實用新型內部基本結構示意圖；圖2為本實用新型的智能控制電路框圖；圖3為本實用新型的智能控制電路具體電路圖。
以下結合附圖對本實用新型的實施例作進一步詳述本實施例是在一般機械煤氣表的基礎上進行改裝，改裝成的聯網式智能煤氣表的內部結構如圖1所示。11為煤氣表的基座，12是煤氣用量計度器，13、14、15、16為四個計度器的前置傳動齒輪，在其中的傳動齒輪14的輪面上設一扇形反射面14A，在煤氣表的基座上安裝智能控制電路板17，在智能控制電路板上安排的智能控制電路的框圖如2所示，其中，1為反射式光電傳感器電路，2為CPU單片機，3為片外數據存儲器，4為穩壓電路，5為電池欠壓報警及電池充電電路，6為長線驅動發送接收器，7為瞬態電壓抑制電路。其具體電路如圖2所示，其反射式光電傳感器電路由反射式光電傳感器N、電阻R8、R9、R10、R11、R12。和三極管G1、G2構成；反射式光電傳感器N由發光二極管N1和發射管N2組成，安裝在電路板17上面對于轉動齒輪14的部位；R12的一端接CPU的I/O口接收由CPU產生的脈沖調制信號，另一端接G2的基極，R11的一端接Vcc，另一端接G2的集電極，G2的發射極接到反射式光電傳感器發光二極管N1的陽極，N1的陰極和反射式光電傳感器發射管N2的發射極共地，N2的集電極經R8接到G1的基極，G的反射極接地，集電極接到CPU的另一I/O口，將反射式光電傳感器N感應并放大后的反射信號送入CPU,R9的一端接G1的集電極，另一端接Vcc,R10的一端接G1的集電極，另一端接地；CPU采用AT89C2051芯片，長線驅動發送接收器6采用MAX485芯片；將長線驅動發送接收器的RO和DI腳分別接到CPU的RXD和TXD，長線驅動發送接收器的/RE和DE腳分別接到CPU的兩個I/O口。所說的瞬態電壓抑制電路7由T1、T2、T3三個瞬態電壓抑制二極管TVS組成，T1接在長線驅動發送接收器MAX485的A、B腳之間，T2接在B腳和公共地端之間，T3接在A腳和公共地端之間，該瞬態電壓抑制電路用以防止高電壓如雷電從通信接口引入電路，損壞智能煤氣表，以保障智能煤氣表可靠工作；所說的通信接口為C、D兩端口，C、D兩端口分別通過熱敏電阻R5、R7接到MAX486的A、B兩腳，C、D兩端口用于與上位機相連；所說的穩壓電路4包括限流電阻R1、R2，壓敏電阻P1，由整流橋堆T1和電容C1組成的整流濾波電路，以及由電阻R3、R4、三端穩壓器78L05、二極管D1、D2組成穩壓器電路，R3、R4串聯后并聯在整流濾波電路的正電壓輸出端和公共地端之間，三端穩壓器78L05的輸入端和輸出端分別與整流濾波器的正電壓輸出端和二極管D2的正極相連，二極管D1的正極接到三端穩壓器78L05的控制端，負極接到公共地端，二極管D2的負極輸出穩壓電壓Vcc(+5v)向整個智能控制電路供電；所說的電池充電電路為將備用電池B1通過電阻R5接在二極管D2的負極端和電路的公共地端之間構成；所說的電池欠壓報警電路采用運算放大器LM358，該運算放大器的反相輸入端接到R3與R4的連接點E，同相輸入端接到R5與備用電池B1的連接點F，輸出端接到CPU AT89C2051的一個I/O口，電池欠壓報警及電池充電電路的工作原理是當斷電時，D2截止，備用電池B1通過R5向智能煤氣表的有關電路供電；當恢復供電時，D2導通，由穩壓電路輸出VCC+5V向智能煤氣表的有關電路供電；若電池B1電壓低于+5V，則VCC通過限流電阻R5向備用電池充電，一旦B1的電壓等于+5V,R5沒有電流流過，自動停止充電；因為R3、R4為分壓電阻，通過調整R3、R4的阻值，可使E點的電壓為+4.5V，正常供電時，若備用電池B1完好，F點電壓保持在+5V，高于E點電壓，這樣LM358的輸出為高電平，即CPU單片機AT89C2051相應的I/O口為高電平；若備用電池出現故障，低于+4.5V時，即F點電壓低于E點電壓，則LM358輸出為低電平，CPU單片機AT89C2051對此情況報警；其數據存儲器EEPROM為24C01，其WP、SCL、SDA三腳分別接到CPU的三個I/O口。
本聯網智能煤氣表是這樣工作的，將本智能煤氣表的通信接口連入上位機后，在與上位機通信中，采用具有RS-485標準的半雙工通信方式，所謂半雙工通信，即/RE=0,DE=0時，單片機處于接收狀態；當/RE=1,DE=1時，單片機處于發送狀態，當/RE=1,DE=0時單片機為待機狀態。每當機械式煤氣表的傳動齒輪14轉動一周，反射式光電傳感器感應到反射信號，就發出一個脈沖送入CPU,CPU對該信號進行識別判斷，選出正確的計數脈沖信號加1，并把數據存入數據存儲器中保存，上位機就可以從數據存儲器中(經自動換算)讀取用戶的用氣量。
權利要求1．一種聯網式智能煤氣表，包括一個機械式煤氣表和一個裝在煤氣表中的智能控制電路，機械式煤氣表的計度器由若干前置傳動齒輪驅動，其特征在于有一個所說的傳動齒輪的輪面設有的一區域性反射面；所說的智能控制電路包括一個反射式光電傳感器電路(1)，其中的反射式光電傳感器裝在正對于所說的傳動齒輪反射面的部位；一個接有片外數據存儲器(3)、穩壓電路(4)、電池欠壓報警及電池充電電路(5)的CPU單片機(2)；一個帶有瞬態電壓抑制電路(7)和通信接口的長線驅動發送接收器(6)；反射式光電傳感器(1)接到CPU單片機電路的I/O口，長線驅動發送接收器的RO和DI腳分別接到CPU的RXD和TXD，長線驅動發送接收器的/RE和DE腳分別接到CPU的兩個I/O口。
2．根據權利要求1所述的聯網式智能煤氣表，其特征在于所說的傳動齒輪輪面上的反射面為扇形區域性反射面。
3．根據權利要求1所述的聯網式智能煤氣表，其特征在于所說的CPU單片機(2)采用AT89C2051芯片，長線驅動發送接收器(6)采用MAX485芯片；所說的瞬態電壓抑制電路(7)由T1、T2、T3三個瞬態電壓抑制二極管TVS組成，T1接在長線驅動發送接收器MAX485的A、B腳之間，T2接在B腳和公共地端之間，T3接在A腳和公共地端之間；所說的通信接口為C、D兩端口，C、D兩端口分別通過熱敏電阻R6、R7接到MAX485的A、B兩腳。
4．根據權利要求1所述的聯網式智能煤氣表，其特征在于所說的穩壓電路(4)包括限流電阻R1、R2，壓敏電阻PH，由整流橋堆T1和電容C1組成的整流濾波電路，以及由電阻R3、R4、三端穩壓器78L05、二極管D1、D2組成穩壓器電路，R3、R4串聯后并聯在整流濾波電路的正電壓輸出端和公共地端之間，三端穩壓器78L05的輸入端和輸出端分別與整流濾波器的正電壓輸出端和二極管D2的正極相連，二極管D1的正極接到三端穩壓器78L05的控制端，負極接到公共地端，二極管D2的負極輸出穩壓電壓Vcc向整個智能控制電路供電；所說的電池充電電路為將備用電池B1通過電阻R5接在二極管D2的負極端和電路的公共地端之間構成；所說的電池欠壓報警電路采用運算放大器LM358，該運算放大器的反相輸入端接到R3與R4的連接點E，同相輸入端接到R5與備用電池B1的連接點F，輸出端接到CPUAT89C2051的I/O口。
5．根據權利要求1所述的聯網式智能煤氣表，其特征在于所說的反射式光電傳感器電路(1)由反射式光電傳感器N、電阻R8、R9、R10、R11、R12和三極管G1、G2構成，R12的一端接CPU的I/O口接收由CPU產生的脈沖調制信號，另一端接G2的基極，R11的一端接Vcc，另一端接G2的集電極，G2的發射極接到反射式光電傳感器發光二極管N1的陽極，N1的陰極和反射式光電傳感器發射管N2的發射極共地，N2的集電極經R8接到G1的基極，G的反射極接地，集電極接到CPU的另一I/O口，將反射式光電傳感器N感應并放大后的反射信號送入CPU,R9的一端接G1的集電極，另一端接Vcc,R10的一端接G1的集電極，另一端接地。
專利摘要一種聯網式智能煤氣表,包括機械式煤氣表和其智能控制電路,其智能控制電路包括將光電傳感器裝在正對于煤氣表中前置傳動齒輪反射面部位的反射式光電傳感器電路,接有片外數據存儲器、穩壓電路、電池欠壓報警及電池充電電路的CPU單片機,帶有瞬態電壓抑制電路和通信接口的長線驅動發送接收器。本實用新型可利用通信接口接收上位機指令將存儲數據發送給上位機,對用戶的煤氣用量進行集中管理和實時監控,實現煤氣表的電子化,智能化,網絡化。
文檔編號G08C19/00GK2349552SQ9824683
公開日1999年11月17日 申請日期1998年11月20日 優先權日1998年11月20日
發明者易其亨, 黎謳, 朱希亮, 張建, 茍巧云 申請人:中國科學院廣州電子技術研究所