專利名稱：采用集成芯片的戶外直讀式階梯計(jì)量水表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種智能水表，特別是涉及一種采用集成芯片的戶外直讀式階梯計(jì)量水表，是對(duì)現(xiàn)有智能水表結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，屬于測(cè)量液體流量的儀表領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，民用自來(lái)水的計(jì)量基本上是采用旋翼式水表、直接安裝在戶內(nèi)的自來(lái)水管道上，這樣抄表收費(fèi)就必須進(jìn)戶，這給供水公司和用戶都帶來(lái)諸多不便。為解決不進(jìn)戶抄表的問(wèn)題，我國(guó)的南方已將自來(lái)水管和水表移出戶內(nèi)，北方許多城市也相應(yīng)校仿，不惜投入相當(dāng)可觀的工本費(fèi)用來(lái)解決出戶水表的防凍問(wèn)題?，F(xiàn)在市場(chǎng)上已有不少以單片機(jī)為核心的IC卡智能水表出現(xiàn)，但是，由于水表的工作環(huán)境惡劣，除水、氣、潮濕對(duì)電路的影響外，還要忍受人為的攻擊(如高壓點(diǎn)火器放電、磁干擾、拆卸表等)，表裝在戶內(nèi)，收費(fèi)管理人員根本就無(wú)法監(jiān)測(cè)這種IC卡智能水表的運(yùn)行情況，如計(jì)量失準(zhǔn)、欠費(fèi)不關(guān)閥和無(wú)故關(guān)閥的故障常有發(fā)生。特別是供電電池的使用壽命遠(yuǎn)低于其理論值，這又給維護(hù)上帶來(lái)許多困難，由于上述的原因使得IC卡智能水表難以推廣。此外，市場(chǎng)上推出的遠(yuǎn)傳水表、網(wǎng)絡(luò)抄表、紅外抄表系統(tǒng)，其可靠性還有待驗(yàn)證。到目前為止，市場(chǎng)上還沒(méi)有出現(xiàn)可以直觀地在戶外讀出階梯用水量的智能水表實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，特別是針對(duì)現(xiàn)有IC卡智能水表采用單片機(jī)的現(xiàn)狀，給出了一種新型的采用集成芯片的戶外直讀式階梯計(jì)量水表。本實(shí)用新型是在戶外設(shè)一個(gè)含有ZL06-2芯片為核心顯控器、在戶內(nèi)水表上安一個(gè)含有ZL06-1芯片為核心的控制模塊，再用兩芯通訊線連起來(lái)，既作電源供給，又作數(shù)據(jù)通訊，可在戶外顯控器上直接抄錄用水量。與此同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)分別計(jì)量不同價(jià)段的水量，即國(guó)家建設(shè)部推廣的”階梯水價(jià)”。該水表的控制核心是兩塊數(shù)字邏輯集成電路芯片ZL06-1、ZL06-2，具備如下功能1.基表裝在戶內(nèi)，讀表可在戶外，ZL06-2芯片直接驅(qū)動(dòng)三階梯(三個(gè))電磁計(jì)數(shù)器；2.兩芯通訊線兼做ZL06-1芯片的電源供給，可用市電降壓整流供電；3.可在戶外監(jiān)視戶內(nèi)水表的工作情況；4.可在戶外控制開(kāi)關(guān)閥；5.有完善的保護(hù)功能，通訊線斷路、短路、拆卸表、磁干擾都會(huì)自動(dòng)關(guān)閥，同時(shí)記錄故障；6.全密封結(jié)構(gòu)，表即使浸在水中也能正常工作；7.芯片的外圍元件極少，僅相當(dāng)于普通IC卡智能水表的1/10。
本實(shí)用新型給出的技術(shù)方案是這種戶外直讀式階梯計(jì)量水表的集成芯片包括有戶內(nèi)水表、戶外顯控器和集成芯片，其特點(diǎn)是所述的集成芯片為ZL06-1芯片和ZL06-2芯片，其中ZL06-1芯片設(shè)置在戶內(nèi)水表中，ZL06-2芯片設(shè)置在戶外顯控器中，ZL06-1芯片的6腳通過(guò)兩芯通訊線與ZL06-2芯片的6腳輸入端相連接。
為更好的完成本實(shí)用新型的目的，實(shí)現(xiàn)分別計(jì)量不同價(jià)段的水量，所述的戶外顯控器中還設(shè)有階梯水價(jià)定時(shí)器、平價(jià)水量顯示器、中價(jià)水量顯示器、高價(jià)水量顯示器，其中ZL06-2芯片的8腳與階梯水價(jià)定時(shí)器相連接，ZL06-2芯片的9腳與平價(jià)水量顯示器相連接，ZL06-2芯片的10腳與平價(jià)水量顯示器相連接，ZL06-2芯片的10腳與平價(jià)水量顯示器相連接。
為更好的完成本實(shí)用新型的目的，所述的ZL06-1芯片中13腳接U4B的輸入端，芯片內(nèi)的全部R端都接到U4B的輸出端；U16為R-S觸發(fā)器受控于U6/U8/U12/U17，當(dāng)通訊線短路、斷路時(shí)U16的G端有高電平輸出并發(fā)出關(guān)閥指令；6腳為雙向通訊端口，當(dāng)有編碼信號(hào)輸入時(shí)經(jīng)U2正形，經(jīng)U11、U12譯碼后使U16翻轉(zhuǎn)12腳輸出高電平發(fā)出開(kāi)閥指令；1腳為為信號(hào)采集，通過(guò)U1F正形、U18判斷、U17分頻運(yùn)算、U9編碼、在經(jīng)U1C/U10/U6A/U7C/UU4A變換后、U15接口電路放大9腳輸出；U7B/U1A/U1B/U3D通過(guò)3.4.5腳接阻容構(gòu)成R-C的芯片時(shí)鐘電路；10腳接閥位狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)U1E正形、通過(guò)U14C輸入U(xiǎn)13運(yùn)算器進(jìn)行處理；U17為分頻器，15-24腳是分頻控制端，接1或者接0來(lái)調(diào)節(jié)分頻系數(shù)。
為更好的完成本實(shí)用新型的目的，所述的ZL06-2芯片中6腳是雙向通訊端口，來(lái)自于ZL06-1芯片的編碼信號(hào)經(jīng)U13運(yùn)算分配器將按預(yù)定的程序使對(duì)應(yīng)的管腳9/10/11有高電平輸出以驅(qū)動(dòng)低、中、高計(jì)量器；8腳為時(shí)間控制復(fù)位端高電平有效；1腳是開(kāi)關(guān)閥控制端，通過(guò)U9觸發(fā)器轉(zhuǎn)給U15進(jìn)行編碼、在經(jīng)U6C/U5C/U10B轉(zhuǎn)換由12腳輸出；13腳為上電復(fù)位控制U10，1電平有效，芯片內(nèi)的所有R端都接在U10的輸出端；U11是分頻器，其外引腳15-28是分頻調(diào)節(jié)通過(guò)接1或接0來(lái)改變分頻點(diǎn)，以適用于各種流量的用戶。
上述技術(shù)方案所提及的ZL06-1芯片和ZL06-2芯片中的電路是由基本邏輯單元與門、與非、或門、或非、反向器、斯密特觸發(fā)器、R-S觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器構(gòu)成的組合邏輯。所提及的ZL06-1芯片和ZL06-2芯片分別采用SOP24線、28線塑封，購(gòu)于中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第四十七研究所，當(dāng)然，也可采用其它芯片制作廠家生產(chǎn)的具有類似功能的集成芯片。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是在戶外設(shè)置含有ZL06-2芯片為核心顯控器、在戶內(nèi)水表上設(shè)置含有ZL06-1芯片為核心的控制模塊，再用兩芯通訊線連起來(lái)，既作電源供給，又作數(shù)據(jù)通訊，可在戶外顯控器上直接抄錄用水量，從而實(shí)現(xiàn)了抄表收費(fèi)不需進(jìn)戶，也不必將戶內(nèi)水表移出來(lái)的發(fā)明目的，與此同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)分別計(jì)量不同價(jià)段的水量，即國(guó)家建設(shè)部推廣的“階梯水價(jià)”，如果戶內(nèi)水表帶有控制閥，還可以在戶外顯控器上對(duì)欠費(fèi)戶進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制。


圖1為本實(shí)用新型給出ZL06-1芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型給出ZL06-2芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本實(shí)用新型聯(lián)接工作原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，ZL06-1芯片采用CMOS硅柵工藝，具有微功耗、抗干擾、寬溫度優(yōu)點(diǎn)，其基本參數(shù)是；工作電壓3.5V-6V，靜態(tài)電流＜1μA，溫度范圍+80℃～-40℃，抗靜電能力2500V。
ZL06-1芯片各引出管腳的功能是；1.計(jì)量取樣輸入8.空2.空 9.計(jì)量數(shù)據(jù)輸出3.時(shí)鐘校正10.閥位狀態(tài)輸入4.時(shí)鐘頻率調(diào)解11.關(guān)閥指令輸出5.振蕩電容12.開(kāi)閥指令輸出6.通訊線路輸入13.上電復(fù)位控制7.電源地 14.電源正15-24.分頻系數(shù)調(diào)節(jié)ZL06-1芯片電路是由基本邏輯單元與門、與非、或門、或非、反向器、斯密特觸發(fā)器、R-S觸發(fā)器和計(jì)數(shù)器構(gòu)成的組合邏輯。圖1是ZL06-1數(shù)字集成芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中13腳接U4B的輸入端，芯片內(nèi)的全部R端都接到U4B的輸出端；U16為R-S觸發(fā)器受控于U6/U8/U12/U17當(dāng)通訊線短路、斷路時(shí)U16的G端有高電平輸出即外引腳11變高，發(fā)出關(guān)閥指令；6腳為雙向通訊端口當(dāng)有編碼信號(hào)輸入時(shí)經(jīng)U2正形，經(jīng)U11、U12譯碼后使U16翻轉(zhuǎn)12腳輸出高電平發(fā)出開(kāi)閥指令；1腳為為信號(hào)采集，通過(guò)U1F正形、U18判斷、U17分頻運(yùn)算、U9編碼、在經(jīng)U1C/U10/U6A/U7C/UU4A變換后、U15接口電路放大9腳輸出；U7B/U1A/U1B/U3D通過(guò)3.4.5腳接阻容構(gòu)成R-C的芯片時(shí)鐘電路；10腳接閥位狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)U1E正形、通過(guò)U14C輸入U(xiǎn)13運(yùn)算器進(jìn)行處理；U17為分頻器15-24腳是分頻控制端，接1或者接0來(lái)調(diào)節(jié)分頻系數(shù)。
來(lái)自水表的計(jì)量信號(hào)由1腳輸入后經(jīng)正形、分頻、存儲(chǔ)、延遲在經(jīng)U15的編碼處理后經(jīng)9腳輸出；來(lái)自戶外顯控器的編碼信號(hào)經(jīng)6腳輸入后，在經(jīng)正形、譯碼、延遲經(jīng)U16放大由12腳輸出高電平關(guān)閥信號(hào)，11腳輸出高電平開(kāi)閥信號(hào)。當(dāng)閥體完成開(kāi)關(guān)操作時(shí)會(huì)反饋一個(gè)確認(rèn)碼由10腳輸入，作用于芯片內(nèi)部使其進(jìn)入休眠節(jié)電運(yùn)行2、3、4腳是時(shí)鐘振蕩的頻率控制。
如圖2所示，ZL06-2芯片電路特點(diǎn)和基本參數(shù)與ZL06-1芯片相同。
ZL06-2芯片各引出管腳的功能是；1.開(kāi)閥解鎖輸入8.階梯價(jià)定時(shí)解鎖2.空 9.平價(jià)水量輸出3.時(shí)鐘校正10.中價(jià)水量輸出4.時(shí)鐘頻率調(diào)解11.高價(jià)水量輸出5.振蕩電容12.開(kāi)、關(guān)閥控制指令輸出6.計(jì)量數(shù)據(jù)輸入13.上電復(fù)位控制7.電源地 14.電源正15-28 分頻系數(shù)調(diào)節(jié)圖2是ZL06-2數(shù)字集成芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中6腳是雙向通訊端口，來(lái)自于ZL06-1的編碼信號(hào)經(jīng)U13運(yùn)算分配器將按預(yù)定的程序使對(duì)應(yīng)的管腳9/10/11有高電平輸出以驅(qū)動(dòng)低、中、高計(jì)量器；8腳為時(shí)間控制復(fù)位端高電平有效；1腳是開(kāi)關(guān)閥控制端通過(guò)U9觸發(fā)器轉(zhuǎn)給U15進(jìn)行編碼、在經(jīng)U6C/U5C/U10B轉(zhuǎn)換由12腳輸出；13腳為上電復(fù)位控制U10，1電平有效，芯片內(nèi)的所有R端都接在U10的輸出端；U11是分頻器其外引腳15-28是分頻調(diào)節(jié)通過(guò)接1或接0來(lái)改變分頻點(diǎn)以適用于各種流量的用戶。
來(lái)自ZL06-1芯片6腳發(fā)出的控制信號(hào)經(jīng)通訊線加人ZL06-2芯片的6腳輸入端，經(jīng)正形、運(yùn)算譯碼后經(jīng)U12進(jìn)行運(yùn)算，其計(jì)量值分別從9、10、11腳輸出。8腳是定時(shí)輸入，定時(shí)周期由外部設(shè)定，當(dāng)8腳有高電平輸入時(shí)則分段計(jì)量進(jìn)行新一輪循環(huán)。當(dāng)1腳有高電平輸入時(shí)，經(jīng)編碼運(yùn)算由12腳輸出編碼開(kāi)閥信號(hào)。2、3、4腳是時(shí)鐘振蕩的頻率控制。
如圖3所示，這種戶外直讀式階梯計(jì)量水表的集成芯片包括有戶內(nèi)水表13、戶外顯控器14和ZL06-1芯片、ZL06-2芯片，其中ZL06-1芯片設(shè)置在戶內(nèi)水表13中，ZL06-2芯片設(shè)置在戶外顯控器14中，ZL06-1芯片的6腳通過(guò)兩芯通訊線7與ZL06-2芯片的6腳輸入端相連接。為實(shí)現(xiàn)分別計(jì)量不同價(jià)段的水量，所述的戶外顯控器14中還設(shè)有階梯水價(jià)定時(shí)器8、平價(jià)水量顯示器9、中價(jià)水量顯示器10、高價(jià)水量顯示器11，其中ZL06-2芯片的8腳與階梯水價(jià)定時(shí)器8相連接，ZL06-2芯片的9腳與平價(jià)水量顯示器9相連接，ZL06-2芯片的10腳與平價(jià)水量顯示器10相連接，ZL06-2芯片的10腳與平價(jià)水量顯示器11相連接。
在給出的實(shí)施例中，ZL06-1芯片與發(fā)訊干簧管1、固體換向開(kāi)關(guān)2、微形可逆減速電機(jī)3、電動(dòng)球閥4、普通冷水表5和其他外圍電路都密封在戶內(nèi)水表13內(nèi)，ZL06-2芯片、階梯水價(jià)定時(shí)器8、平價(jià)水量顯示器9、中價(jià)水量顯示器10、高價(jià)水量顯示器11和其他外圍電路密封在戶外顯控器14內(nèi)，戶外顯控器14與戶內(nèi)水表13由兩芯通訊線7相連，通訊線的狀態(tài)始終在ZL06-1芯片的監(jiān)視下，當(dāng)短路或斷路都會(huì)發(fā)出指令自動(dòng)關(guān)閥，有效通迅距離在1000米以內(nèi)，圖中標(biāo)記6是通訊接口，標(biāo)記12是開(kāi)閥鍵。
權(quán)利要求1.一種采用集成芯片的戶外直讀式階梯計(jì)量水表，包括有戶內(nèi)水表、戶外顯控器和集成芯片，其特征在于所述的集成芯片為ZL06-1芯片和ZL06-2芯片，其中ZL06-1芯片設(shè)置在戶內(nèi)水表中，ZL06-2芯片設(shè)置在戶外顯控器中，ZL06-1芯片的6腳通過(guò)兩芯通訊線與ZL06-2芯片的6腳輸入端相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用集成芯片的戶外直讀式階梯計(jì)量水表，其特征在于所述的戶外顯控器中還設(shè)有階梯水價(jià)定時(shí)器、平價(jià)水量顯示器、中價(jià)水量顯示器、高價(jià)水量顯示器，其中ZL06-2芯片的8腳與階梯水價(jià)定時(shí)器相連接，ZL06-2芯片的9腳與平價(jià)水量顯示器相連接，ZL06-2芯片的10腳與平價(jià)水量顯示器相連接，ZL06-2芯片的10腳與平價(jià)水量顯示器相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用集成芯片的戶外直讀式階梯計(jì)量水表，其特征在于所述的ZL06-1芯片中13腳接U4B的輸入端，芯片內(nèi)的全部R端都接到U4B的輸出端；U16為R-S觸發(fā)器受控于U6/U8/U12/U17，當(dāng)通訊線短路、斷路時(shí)U16的G端有高電平輸出并發(fā)出關(guān)閥指令；6腳為雙向通訊端口，當(dāng)有編碼信號(hào)輸入時(shí)經(jīng)U2正形，經(jīng)U11、U12譯碼后使U16翻轉(zhuǎn)，12腳輸出高電平發(fā)出開(kāi)閥指令；1腳為為信號(hào)采集，通過(guò)U1F正形、U18判斷、U17分頻運(yùn)算、U9編碼、在經(jīng)U1C/U10/U6A/U7C/UU4A變換后、U15接口電路放大9腳輸出；U7B/U1A/U1B/U3D通過(guò)3.4.5腳接阻容構(gòu)成R-C的芯片時(shí)鐘電路；10腳接閥位狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)U1E正形、通過(guò)U14C輸入U(xiǎn)13運(yùn)算器進(jìn)行處理；U17為分頻器，15-24腳是分頻控制端，接1或者接0來(lái)調(diào)節(jié)分頻系數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用集成芯片的戶外直讀式階梯計(jì)量水表，其特征在于所述的ZL06-2芯片中6腳是雙向通訊端口，來(lái)自于ZL06-1芯片的編碼信號(hào)經(jīng)U13運(yùn)算分配器將按預(yù)定的程序使對(duì)應(yīng)的管腳9/10/11有高電平輸出驅(qū)動(dòng)低、中、高計(jì)量器；8腳為時(shí)間控制復(fù)位端；1腳是開(kāi)關(guān)閥控制端，通過(guò)U9觸發(fā)器轉(zhuǎn)給U15進(jìn)行編碼、在經(jīng)U6C/U5C/U10B轉(zhuǎn)換由12腳輸出；13腳為上電復(fù)位控制U10，芯片內(nèi)的所有R端都接在U10的輸出端U11是分頻器，其外引腳15-28是分頻調(diào)節(jié)通過(guò)接1或接0來(lái)改變分頻點(diǎn)。
專利摘要一種采用集成芯片的戶外直讀式階梯計(jì)量水表，包括有戶內(nèi)水表、戶外顯控器和集成芯片，其特點(diǎn)集成芯片為ZL06－1芯片和ZL06－2芯片，其中ZL06－1芯片設(shè)置在戶內(nèi)水表中，ZL06－2芯片設(shè)置在戶外顯控器中，ZL06－1芯片的6腳通過(guò)兩芯通訊線與ZL06－2芯片的6腳輸入端相連接。本實(shí)用新型通過(guò)在戶外設(shè)置以ZL06－2芯片為核心的顯控器、在戶內(nèi)水表上設(shè)置以ZL06－1芯片為核心的控制模塊，再用既作電源供給又作數(shù)據(jù)通訊的兩芯通訊線連起來(lái)，就能在戶外顯控器上直接抄錄用水量，實(shí)現(xiàn)了抄表收費(fèi)不進(jìn)戶，也不必將戶內(nèi)水表移出來(lái)的設(shè)計(jì)目的，同時(shí)還可分別計(jì)量不同價(jià)段的水量，即國(guó)家建設(shè)部推廣的“階梯水價(jià)”，如果戶內(nèi)水表帶有控制閥，還可在戶外顯控器上對(duì)欠費(fèi)戶進(jìn)行控制。
文檔編號(hào)G01F15/00GK2927001SQ200620092070
公開(kāi)日2007年7月25日 申請(qǐng)日期2006年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月14日
發(fā)明者張金運(yùn), 呂德祥, 鄭會(huì)權(quán) 申請(qǐng)人:張金運(yùn), 呂德祥, 鄭會(huì)權(quán)