專利名稱：預(yù)付費(fèi)ic卡機(jī)井灌溉控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種機(jī)井灌溉的水量統(tǒng)計(jì)和計(jì)費(fèi)的自動(dòng)控制裝置，屬于農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著人口的增長，工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，地下水的采集量越來越大，寶貴的地下水資源變得日漸匱乏。在水資源利用上，農(nóng)業(yè)灌溉是用水大戶，但是由于人們的節(jié)水觀念不足、取水設(shè)施的陳舊落后，導(dǎo)致我國的農(nóng)業(yè)灌溉用水的利用率較低。同時(shí)，傳統(tǒng)的灌溉方式對灌溉取水沒有量的概念，而是以灌溉面積或灌溉用電作為計(jì)量計(jì)費(fèi)依據(jù)，方式很不合理，造成了地下水資源的極大浪費(fèi)。為了造福子孫后代，如何更充分、科學(xué)地合理利用水資源已經(jīng)成為一個(gè)重要的課題擺在了人們面前，應(yīng)該予以重視和研究。如果能夠設(shè)計(jì)一種能夠預(yù)先付費(fèi)買水，后計(jì)量用水，同時(shí)方便用戶、管理部門使用的灌溉控制裝置對于當(dāng)前節(jié)約農(nóng)業(yè)用水將起著積極的推動(dòng)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供了一種能夠自動(dòng)計(jì)量機(jī)井用水量并通過IC卡進(jìn)行控制的預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置。
解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是一種預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，它包括發(fā)訊水表，用戶IC卡，水位采樣探頭，水泵電機(jī)；它還有微處理器控制電路，微處理器控制電路包括用水計(jì)量采集電路、IC卡接口電路、水位檢測接口電路、顯示提示電路、微處理器、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)記錄電路，微處理器監(jiān)控電路；發(fā)訊水表與用水采集電路相連接，用戶IC卡與IC卡接口電路相連，機(jī)井水位采樣探頭與水位檢測接口電路相連接，水泵電機(jī)與水泵控制電路相連，上述用水計(jì)量采集電路、IC卡接口電路、水位檢測接口電路、顯示提示電路、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)記錄電路，微處理器監(jiān)控電路都與微處理器的相應(yīng)接口相連接。
上述預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，它的用水計(jì)量采集電路由接口J2、光耦G2、三極管N1、N2、電阻R10、R12、R13、R14及電容C4組成，接口J2為4針接口，其輸入端與采樣探頭連接，其輸出插頭1通過電阻R12與電源連接，輸出插頭2接三極管N2的基極，輸出插頭4與三極管N2的發(fā)射極共同接地，三極管N2的集電極接光耦G2的輸入端，光耦G2的輸出端分別接三極管N1的基極和集電極，三極管N1的發(fā)射極接地，三極管N1的集電極為用水計(jì)量采集電路的輸出端，接到微處理器的TO端口。
上述預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，它的IC卡接口電路由接口J1、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、電容C3組成，接口J1為6針接口，其輸入端與IC卡連接，輸出插頭1接微處理器IC1的P10端口，輸出插頭2、3、4接微處理器IC1的P11端口，輸出插頭4還接到微處理器IC1的P12、P13端口，輸出插頭5接微處理器IC1的P16端口，電阻R4、R1、R9、R8分別接在輸出插頭1、2、3、4的輸出端，電阻R3、R2分別與電阻R9、R8串聯(lián)，電阻R5接在電源VCC與輸出插頭5之間，電容C3接在輸出插頭5、6之間。
上述預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，它的水位檢測接口電路由接口J5、集成電路芯片IC2、電阻R15組成，接口J5為4針接口，它的2、3針分別接微處理器IC1的B、A輸入端口，1、4針分別與2、3針并接，電阻R15跨接在微處理器IC1的B、A輸入端口之間。
上述預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，它的顯示提示電路由接觸器U1、U2、數(shù)碼管SHM1、發(fā)光二極管LED1、LED2組成，接觸器U1、U2的STR、CLK、OE端口并聯(lián)后分別與微處理器IC1的P20、P22、P23端口相連接，接觸器U1的D端口接于微處理器IC1的P21端口，接觸器U2的D端口接于接觸器U1的QS端口，發(fā)光二極管LED1、LED2的一端接電源，另一端分別接接觸器U1、U2的Q1輸出端口，數(shù)碼管SHM1的F1、G1、A1、B1端口分別接接觸器U1的Q5-Q8端口，數(shù)碼管SHM1的F2、A2、B2端口接接觸器U2的Q5、Q7、Q8端口。
上述預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，它的水泵驅(qū)動(dòng)控制電路由接口J3、J4、接觸器U3、三極管N3、二極管D4、光耦G1、繼電器JDQ1、電阻R11、組成，接口J3、J4為3針接口，接觸器U3的三組觸點(diǎn)1、2、3、4、5、6分別與接口J3和J4的1、2、3口相連接，接觸器U3的控制線圈端7、8與繼電器JDQ1的動(dòng)合觸頭的兩端相連接，光耦G1的兩個(gè)輸入端分別接電源和微處理器IC1的P24端口，輸出端分別接三極管N3的基極和二極管D4的負(fù)相端，三極管N3的集電極接二極管D4的正相端，它們的連接接點(diǎn)接繼電器JDQ1的控制線圈，三極管N3的發(fā)射極接地，電阻R11接在光耦G1與電源之間。
這種結(jié)構(gòu)的預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，可以讀取IC卡中的金額和單價(jià)信息，啟動(dòng)水泵電機(jī)開始供水，在灌溉中按照用戶的用水量和設(shè)定的單價(jià)自動(dòng)扣減相應(yīng)的金額，當(dāng)本裝置中的剩余金額不足最低消費(fèi)金額時(shí)，可以自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)。本裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)井自動(dòng)計(jì)量用水量，自動(dòng)計(jì)費(fèi)的操作，可以有效地控制灌溉用水量，達(dá)到節(jié)約用水的目的。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型的電路原理圖。
圖中標(biāo)記如下用水計(jì)量采集電路1、IC卡接口電路2、水位檢測接口電路3、顯示提示電路4、微處理器5、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路具體實(shí)施方式
從圖1、2中可以看到，本實(shí)用新型包括發(fā)訊水表、用戶IC卡、水位采樣探頭、水泵電機(jī)，它還有微處理器控制電路，微處理器控制電路包括用水計(jì)量采集電路1、IC卡接口電路2、水位檢測接口電路3、顯示提示電路4、微處理器5、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路6和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)記錄電路，微處理器監(jiān)控電路。發(fā)訊水表與用水采集電路1相連接，用戶IC卡與IC卡接口電路2相連，機(jī)井水位采樣探頭與水位檢測接口電路3相連接，水泵電機(jī)與水泵控制電路6相連，上述用水計(jì)量采集電路1、IC卡接口電路2、水位檢測接口電路3、顯示提示電路4、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路6、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)記錄電路，微處理器監(jiān)控電路都與微處理器5的相應(yīng)接口相連接。
圖2顯示的是本實(shí)用新型的一個(gè)實(shí)施例。在該實(shí)施例中，微處理器IC1采用89C51芯片，集成電路芯片IC2采用MAX3485芯片，接觸器U1、U2采用CD4049接觸器，接觸器U3采用CJT1-40接觸器，數(shù)碼管SHM1型號為GEM5201BE，光耦G1、G2的型號為TLP521-1，三極管N1、N2、N3的型號為S9013，二極管D4的型號為IN4007。
圖中顯示，本實(shí)施例的用水計(jì)量采集電路1由接口J2、光耦G2、三極管N1、N2、電阻R10、R12、R13、R14及電容C4組成。4針接口J2與采樣探頭連接，電阻R12連接電源和探頭插頭1腳，用于給采樣探頭提供電源和短路保護(hù)，電阻R14、電容C4分別為上拉電阻和信號濾波電容，接于采樣探頭2腳與三極管N2的基極，三極管N2、電阻R10、光耦G2為光耦反向驅(qū)動(dòng)電路，光耦G2、三極管N1、電阻R13組成反向緩沖開關(guān)電路，三極管N1的集電極與微處理器IC1的14腳相連用于將信號傳送至微處理器，用水計(jì)量采集電路1完成用戶用水的計(jì)量采樣轉(zhuǎn)換和隔離功能。
圖中顯示，本實(shí)施例的IC卡接口電路2由接口J1、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、電容C3組成，IC卡接口電路的輸出與微處理器IC1的1、2、3、4、7腳相連，其中電阻R4、R1、R3、R2分別用于微處理器IC1與IC卡之間的過流保護(hù)。電阻R9、R8分別為微處理器IC1的3、4腳的上拉電阻，該上拉電阻受控與微處理器IC1的2腳，電容C3為接口J1的5腳與微處理器IC1的7腳相連的信號線上的濾波電容，電阻R5為該信號線上的上拉電阻，IC卡接口電路2連接IC卡與微處理器IC1，用于它們之間信號的傳遞和隔離保護(hù)。
圖中顯示，本實(shí)施例的水位檢測接口電路3由接口J5、集成電路芯片IC2、電阻R15組成，接口J5與機(jī)井水位探頭連接，集成電路芯片IC2的1、2、4腳分別與微處理器IC1的10、17、11引腳相連，電阻R15接于集成電路芯片IC2的6、7腳之間，電阻R15用于完成線路保護(hù)，該電路通過串行方式完成對機(jī)井水位探頭的采樣控制和數(shù)據(jù)查詢。
圖中顯示，本實(shí)施例的顯示提示電路4由接觸器U1、U2、數(shù)碼管SHM1、發(fā)光二極管LED1、LED2組成，接觸器U1、U2的1、3、15腳并聯(lián)后分別與微處理器IC1的21、23、24腳相連，接觸器U1的2腳接于微處理器IC1的22腳，而接觸器U1的9腳接于接觸器U2的2腳，本實(shí)施例的電路中可以有8位顯示，圖中只畫出其中一位顯示，8位顯示之間的連接關(guān)系是，前一級的9腳接后一級的2腳。此電路完成控制裝置對操作人員的信息顯示。
圖中顯示，本實(shí)施例的水泵驅(qū)動(dòng)控制電路6連接于380伏電源和電機(jī)的之間，它由接口J3、J4、接觸器U3、三極管N3、二極管D4、光耦G1、繼電器JDQ1、電阻R11組成，光耦G1被微處理器IC1的25腳所驅(qū)動(dòng)，三極管N3、二極管D4、繼電器JDQ1組成緩沖驅(qū)動(dòng)電路，R11為光耦G1的限流電阻，二極管D4為三極管N3的保護(hù)二極管，繼電器JDQ1的3、4腳連接接觸器U3的控制線圈7、8腳，接觸器U3的三組觸點(diǎn)1、2、3、4、5、6腳分別接口J3和J4相連，本電路通過光耦G1完成微處理器電路與水泵電機(jī)的隔離和驅(qū)動(dòng)。
本實(shí)用新型的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)記錄電路，微處理器監(jiān)控電路都采用常見的結(jié)構(gòu)，屬于現(xiàn)有技術(shù)，不再贅述。
本實(shí)施例的工作過程如下當(dāng)用戶插入IC卡并通過操作鍵盤后輸入特定信息后，微處理器IC1通過IC卡接口電路2與用戶IC卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。若允許開啟電機(jī)的條件滿足，則微處理器IC1通過25腳向水泵驅(qū)動(dòng)控制電路6發(fā)送低電平控制信號。因此，光耦G1導(dǎo)通--->三極管N3飽和--->繼電器JDQ1觸點(diǎn)吸合--->接觸器U3控制線圈通電--->水泵電機(jī)得電工作。當(dāng)用戶人為設(shè)定關(guān)閉電機(jī)或電機(jī)運(yùn)行的條件不滿足時(shí)，則微處理器IC1通過25腳向水泵驅(qū)動(dòng)控制電路6發(fā)送高電平控制信號。因此，光耦G1截至--->三極管N2截至--->繼電器JDQ1觸點(diǎn)斷開--->接觸器U3控制線圈斷點(diǎn)--->水泵電機(jī)失電停止工作。
在控制系統(tǒng)運(yùn)行期間，當(dāng)發(fā)訊水表發(fā)送高電平信號時(shí)，該信號經(jīng)過三極管N2的反向放大后，驅(qū)動(dòng)光耦G2，此時(shí)光耦G2導(dǎo)通。而后，三極管N1飽和導(dǎo)通，三極管N1通過集電極將低電平信號傳送至微處理器IC1。當(dāng)發(fā)訊水表發(fā)送低電平信號時(shí)，該信號經(jīng)過三極管N2的反向放大后，驅(qū)動(dòng)光耦G2，此時(shí)光耦G2截止。而后，三極管N1截止，通過集電極將高電平信號傳送至微處理器IC1。
用戶使用時(shí)，插入購過水的用戶IC卡，按動(dòng)設(shè)置鍵輸入使用密碼，密碼確認(rèn)成功后，按動(dòng)電機(jī)啟動(dòng)鍵。本裝置讀取IC卡中的金額和單價(jià)信息，并啟動(dòng)水泵電機(jī)開始供水。用戶可以拔出IC卡，從事灌溉管理。在灌溉供水過程中，本裝置按照用戶的用水量和設(shè)定的單價(jià)，自動(dòng)扣減相應(yīng)的金額。當(dāng)本裝置中的剩余金額不足最低消費(fèi)金額時(shí)，本裝置自動(dòng)關(guān)閉電機(jī)。剩余灌溉結(jié)束后，當(dāng)用戶插入正在使用的用戶IC卡，并按動(dòng)設(shè)置鍵及電機(jī)后水泵電機(jī)關(guān)閉。同時(shí)，本裝置將剩余的金額重新寫入用戶IC卡。
權(quán)利要求1.一種預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，它包括發(fā)訊水表，用戶IC卡，水位采樣探頭，水泵電機(jī)，其特征在于它還有微處理器控制電路，微處理器控制電路包括用水計(jì)量采集電路 IC卡接口電路 水位檢測接口電路 顯示提示電路 微處理器 水泵驅(qū)動(dòng)控制電路 和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)記錄電路，微處理器監(jiān)控電路發(fā)訊水表與用水采集電路相連接，用戶IC卡與IC卡接口電路相連，機(jī)井水位采樣探頭與水位檢測接口電路相連接，水泵電機(jī)與水泵控制電路相連，上述用水計(jì)量采集電路、IC卡接口電路、水位檢測接口電路、顯示提示電路、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路和實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)記錄電路，微處理器監(jiān)控電路都與微處理器的相應(yīng)接口相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，其特征在于它的用水計(jì)量采集電路 由接口J2、光耦G2、三極管N1、N2、電阻R10、R12、R13、R14及電容C4組成，接口J2為4針接口，其輸入端與采樣探頭連接，其輸出插頭1通過電阻R12與電源連接，輸出插頭2接三極管N2的基極，輸出插頭4與三極管N2的發(fā)射極共同接地，三極管N2的集電極接光耦G2的輸入端，光耦G2的輸出端分別接三極管N1的基極和集電極，三極管N1的發(fā)射極接地，三極管N1的集電極為用水計(jì)量采集電路的輸出端，接到微處理器的TO端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，其特征在于它的IC卡接口電路 由接口J1、電阻R1、R2、R3、R4、R5、R8、R9、電容C3組成，接口J1為6針接口，其輸入端與IC卡連接，輸出插頭1接微處理器ICl的P10端口，輸出插頭2、3、4接微處理器IC1的P11端口，輸出插頭4還接到微處理器IC1的P12、P13端口。輸出插頭5接微處理器IC1的P16端口，電阻R4、R1、R9、R8分別接在輸出插頭1、2、3、4的輸出端，電阻R3、R2分別與電阻R9、R8串聯(lián)，電阻R5接在電源VCC與輸出插頭5之間，電容C3接在輸出插頭5、6之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，其特征在于它的水位檢測接口電路 由接口J5、集成電路芯片IC2、電阻R15組成，接口J5為4針接口，它的2、3針分別接微處理器IC1的B、A輸入端口，1、4針分別與2、3針并接，電阻R15跨接在微處理器IC1的B、A輔入端口之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，其特征在于它的顯示提示電路 由接觸器U1、U2、數(shù)碼管SHM1、發(fā)光二極管LED1、LED2組成，接觸器U1、U2的STR、CLK、OE端口并聯(lián)后分別與微處理器IC1的P20、P22、P23端口相連接，接觸器U1的D端口接于微處理器IC1的P21端口，接觸器U2的D端口接于接觸器U1的QS端口，發(fā)光二極管LED1、LED2的一端接電源，另一端分別接接觸器U1、U2的Q1輸出端口，數(shù)碼管SHM1的F1、G1、A1、B1端口分別接接觸器U1的Q5-Q8端口，數(shù)碼管SHM1的F2、A2、B2端口接接觸器U2的Q5、Q7、Q8端口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，其特征在于它的水泵驅(qū)動(dòng)控制電路 由接口J3、J4、接觸器U3、三極管N3、二極管D4、光耦G1、繼電器JDQ1、電阻R11、組成，接口J3、J4為3針接口，接觸器U3的三組觸點(diǎn)1、2、3、4、5、6分別與接口J3和J4的1、2、3口相連接，接觸器U3的控制線圈端7、8與繼電器JDQ1的動(dòng)合觸頭的兩端相連接，光耦G1的兩個(gè)輸入端分別接電源和微處理器IC1的P24端口，輸出端分別接三極管N3的基極和二極管D4的負(fù)相端，三極管N3的集電極接二極管D4的正相端，它們的連接接點(diǎn)接繼電器JDQ1的控制線圈，三極管N3的發(fā)射極接地，電阻R11接在光耦G1與電源之間。
專利摘要預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置，屬于農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)領(lǐng)域，所要解決的技術(shù)問題是提供了一種能夠自動(dòng)計(jì)量機(jī)井用水量并通過IC卡進(jìn)行控制的預(yù)付費(fèi)IC卡機(jī)井灌溉控制裝置。其技術(shù)解決方案是它包括發(fā)訊水表，用戶IC卡，水位采樣探頭，水泵電機(jī)和用水計(jì)量采集電路、IC卡接口電路、水位檢測接口電路、顯示提示電路、微處理器、水泵驅(qū)動(dòng)控制電路、實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路、數(shù)據(jù)記錄電路，微處理器監(jiān)控電路。發(fā)訊水表與用水采集電路相連接，用戶IC卡與IC卡接口電路相連，機(jī)井水位采樣探頭與水位檢測接口電路相連接，水泵電機(jī)與水泵控制電路相連，上述電路都與微處理器的相應(yīng)接口相連接。本裝置實(shí)現(xiàn)了機(jī)井自動(dòng)計(jì)量用水量，自動(dòng)計(jì)費(fèi)的操作，可以有效控制灌溉用水量，達(dá)到節(jié)約用水的目的。
文檔編號A01G25/16GK2744158SQ200420107358

公開日2005年12月7日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月25日
發(fā)明者王玉坤, 谷同會(huì), 徐振辭, 趙勇 申請人:河北省水利科學(xué)研究院