專(zhuān)利名稱(chēng)：多點(diǎn)采樣、非接觸式ic卡智能水表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水表，特別是一種穩(wěn)定、可靠的多點(diǎn)采樣、非接
觸式IC卡智能水表。
背景技術(shù)：
目前，隨著人類(lèi)社會(huì)人口的不斷增長(zhǎng)、工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快以 及城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市供水及用水管理系統(tǒng)面臨著前所未有的 壓力。因此，淡水資源合理、有效的開(kāi)發(fā)利用己成為世界性的重要課 題。在國(guó)內(nèi)許多城市都嚴(yán)重缺少水資源的情況下，很多地區(qū)都面臨著 水費(fèi)收繳難的問(wèn)題，人們對(duì)有償使用水資源的自覺(jué)性不高，城市生活 污水處理的投入不斷加大，用水糾紛日趨嚴(yán)重。為緩解水供給矛盾， 科學(xué)、合理、準(zhǔn)確、安全地控制用水，實(shí)現(xiàn)規(guī)范化、自動(dòng)化管理，于
是對(duì)新型預(yù)付費(fèi)式智能水表及售水管理系統(tǒng)的需求顯得很迫切。目前 市場(chǎng)上的智能水表雖然在一定程度上也解決了預(yù)付費(fèi)的問(wèn)題，但在使 用中還存在著抗攻擊性不強(qiáng)，穩(wěn)定、可靠性差等問(wèn)題，給城市供水和 用水管理系統(tǒng)帶來(lái)了新的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有的智能水表抗攻擊性不足，穩(wěn)定、可靠
性差等問(wèn)題，提供了一種穩(wěn)定、可靠的多點(diǎn)采樣、發(fā)訊，多路i/o輸入、輸出的多點(diǎn)采樣、非接觸式ic卡智能水表。
本發(fā)明的技術(shù)方案是-
一種多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特征是它包括有水
表體、主控制器IC2、讀寫(xiě)卡電路、控制電路、閥門(mén)、采樣電路和顯 示器，采樣電路由磁石和磁敏傳感器構(gòu)成，磁石設(shè)置在水表體中所需 采樣的對(duì)應(yīng)碼盤(pán)上，磁敏傳感器設(shè)置在設(shè)有磁石的碼盤(pán)一側(cè)，采樣電 路的輸出與主控制器IC2的對(duì)應(yīng)輸入端相連，讀寫(xiě)卡電路與非接觸式 IC卡感應(yīng)連接，讀寫(xiě)卡電路的輸出與主控制器IC2的輸入端相連， 主控制器IC2的信號(hào)輸出端與控制電路的輸入端相連，控制電路的輸 出控制水表體進(jìn)水管管路上閥門(mén)的通斷，主控制器IC2的顯示輸出端 與位于水表體上的顯示器連接。 本發(fā)明的有益效果
1、 本發(fā)明具有預(yù)付費(fèi)、自動(dòng)計(jì)費(fèi)功能，以非接觸IC卡作為媒介 實(shí)現(xiàn)預(yù)付費(fèi)，輸入水費(fèi)后，用戶(hù)即可正常使用，按當(dāng)月用量的各水量 段所對(duì)應(yīng)的價(jià)格合理計(jì)費(fèi)，用戶(hù)可隨時(shí)查看，消費(fèi)清晰、明白，本發(fā) 明工作可靠，穩(wěn)定性高。
2、 本發(fā)明具有提示報(bào)警功能，在剩余水量低于預(yù)設(shè)報(bào)警水量(系 統(tǒng)默認(rèn)為2m3)時(shí)，自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)報(bào)警，能提醒用戶(hù)及時(shí)充值。
3、 本發(fā)明的保密性好，密碼動(dòng)態(tài)設(shè)置一旦開(kāi)戶(hù)，其他卡均無(wú)效 并提示，售水系統(tǒng)模糊控制全程監(jiān)控， 一表一卡，不可復(fù)制，安全性 好。
4、 本發(fā)明具有低電壓保護(hù)功能，當(dāng)電池電壓小于3. 0V時(shí)，顯示器提示低電壓，并自動(dòng)存儲(chǔ)運(yùn)行數(shù)據(jù)，關(guān)閉閥門(mén)，更換電池后閥門(mén) 自動(dòng)打開(kāi)，原存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)繼續(xù)有效。
5、 本發(fā)明的抗攻擊性強(qiáng)，非接觸式IC卡采用無(wú)線(xiàn)方式數(shù)據(jù)傳 輸，無(wú)任何外露電極，外部強(qiáng)電場(chǎng)不能對(duì)其進(jìn)行攻擊，徹底解決防 水、防潮、防攻擊難題。
6、 本發(fā)明的示值誤差小，從最小流量至不包括分界流量的低區(qū)士5 %;從包括分界流量至包括過(guò)載流量的高區(qū)±2%。
7、 本發(fā)明的工作溫度在0°C-40°C，工作水壓為0.01-1.6Mpa壓 力損失小于O. lMPa ，最高能耐受1.6MPa的水壓，15分鐘內(nèi)不泄 露，內(nèi)部電路全部采用環(huán)氧樹(shù)脂密封，全部浸放水中可正常工作，徹 底解決防水、防漏問(wèn)題。
8、 本發(fā)明的讀數(shù)精度高、范圍廣，最小讀數(shù)0.0001 m3，最 大讀數(shù):9999.9999 m3。
9、 本發(fā)明的卡內(nèi)數(shù)據(jù)保存期限大于50年，使用次數(shù)大于100000 次，卡內(nèi)磁敏元件磁性衰減周期大于50年。


圖l是本發(fā)明的原理框圖。
圖2是本發(fā)明的水表體表面示意圖。
圖3是本發(fā)明的電原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
本發(fā)明的多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其原理如圖1-3所示，它包括有水表體l、主控制器IC2 (型號(hào)可為MSP430F413)、 讀寫(xiě)卡電路、控制電路、閥門(mén)、采樣電路和顯示器，采樣電路由磁石 和磁敏傳感器構(gòu)成，磁石設(shè)置在水表體1中所需采樣的對(duì)應(yīng)碼盤(pán)上， 磁敏傳感器設(shè)置在設(shè)有磁石的碼盤(pán)一側(cè)，采樣電路的輸出與主控制器 IC2的對(duì)應(yīng)輸入端相連，讀寫(xiě)卡電路與非接觸式IC卡感應(yīng)連接，讀 寫(xiě)卡電路的輸出與主控制器IC2的輸入端相連，主控制器IC2的信號(hào) 輸出端與控制電路的輸入端相連，控制電路的輸出控制水表體1進(jìn)水 管管路上閥門(mén)的通斷，主控制器IC2的顯示輸出端與位于水表體1上 的顯示器2連接(見(jiàn)圖1、 2)。
本發(fā)明中，磁敏傳感器可選用干簧管、霍爾元件或韋根等，它們 可以單獨(dú)使用，也可以混合使用，圖2、 3中的磁敏傳感器均以干簧 管為例。
本發(fā)明所述的磁石偏心安裝在水表體1中所需采樣的對(duì)應(yīng)碼盤(pán)上。
如圖2、 3，本發(fā)明在水表體l的0.001mM立碼盤(pán)3、 O.OlmM立碼 盤(pán)4和0.1mN立碼盤(pán)5的兩側(cè)均成對(duì)設(shè)有干簧管6、 7、 8，干簧管6、 7、 8的輸出端與主控制器IC2的對(duì)應(yīng)輸入端相連。電阻R19、電容 CIO，電阻R20、電容Cll，電阻R21、電容C12分別構(gòu)成干簧管6， 7， 8的消振電路，防止干簧管的開(kāi)關(guān)信號(hào)抖動(dòng)。
如圖3，本發(fā)明的讀寫(xiě)卡電路包括推動(dòng)電路、振蕩感應(yīng)電路、峰 值檢波電路和整形電路，推動(dòng)電路由三極管U1 (型號(hào)可為9014) 、U2 (型號(hào)可為9015)，限流電阻R6、 R7和電阻R5構(gòu)成，振蕩感應(yīng)電路由電感L、電阻R17和電容C8構(gòu)成，它為一串聯(lián)諧振電路， 頻率范圍為125KHz±5%，峰值檢波電路由二極管D1、電阻R18和 電容C9構(gòu)成，整形電路由運(yùn)放集成塊IC1 (型號(hào)可為L(zhǎng)M393)、電阻 R8-R16和電容C2-C7構(gòu)成，推動(dòng)電路的輸入即讀寫(xiě)卡電路的輸入從 電阻R5的一端引出接主控制器IC2的信號(hào)輸出端，推動(dòng)電路的輸出 從三極管U1、 U2的射極電阻R6、 R7的連接點(diǎn)引出接振蕩感應(yīng)電路 的信號(hào)輸入端即電感L的一端，振蕩感應(yīng)電路感應(yīng)接收非接觸式IC 卡的信號(hào)，振蕩感應(yīng)電路的信號(hào)輸出端從電容C8、電阻R17和電感 L的連接點(diǎn)引出接峰值檢波電路的信號(hào)輸入端即二極管D1的陽(yáng)極， 峰值檢波電路的輸出端從二極管D1的陰極引出接整形電路的輸入端 即R16的一端，整形電路的輸出端從運(yùn)放集成塊IC1的引腳l引出接 主控制器IC2的對(duì)應(yīng)輸入端。
本發(fā)明的控制電路如圖3所示，它包括有場(chǎng)效應(yīng)管Tl (型號(hào)可 為W04)、 T2 (型號(hào)可為T(mén)06)、 T3 (型號(hào)可為T(mén)06)、 T4 (型號(hào)可為 W04)、 T5 (型號(hào)可為W04)、 T6 (型號(hào)可為W04)，電阻R1-R4，電 容Cl和電機(jī)M,控制電路的輸入信號(hào)由電阻Rl和R4引入接主控制 器IC2的信號(hào)輸出端，控制電路的輸出與電機(jī)M相連，電機(jī)M通過(guò) 變速齒輪控制閥門(mén)到位開(kāi)關(guān)IO、 ll的通斷，閥門(mén)到位開(kāi)關(guān)IO、 11的 輸出與主控制器IC2相連，閥門(mén)位于水表進(jìn)水管的管路上。閥門(mén)也可 采用電磁閥，相應(yīng)的控制電路采用控制電磁閥通斷的電路。
本發(fā)明所述讀寫(xiě)卡電路與非接觸式IC卡的感應(yīng)連接結(jié)構(gòu)為，在 讀寫(xiě)卡電路中振蕩感應(yīng)電路的電感L的附近設(shè)有干簧管9，干簧管9的輸出與主控制器IC2的對(duì)應(yīng)輸入輸出端相連，電阻R24、電容C13 構(gòu)成干簧管9的消振電路，防止干簧管9的開(kāi)關(guān)信號(hào)抖動(dòng)(見(jiàn)圖3)。 具體實(shí)施時(shí)
本發(fā)明的電源部分，由電池供電(3.6V鋰電池)R311H301C (電 源低壓監(jiān)測(cè)芯片)監(jiān)測(cè)電壓如用戶(hù)電池電量不足將由它監(jiān)測(cè)并告訴主 控制器IC2。主控制器IC2每隔一分鐘給P2.0 —個(gè)信號(hào)打開(kāi)電源低壓 監(jiān)測(cè)芯片(R311H301C)工作，R311H301C將監(jiān)測(cè)的電壓狀況通過(guò) 主控制器IC2的P1.7 (I/O) 口送至主控制器(見(jiàn)圖3)。
本發(fā)明位于水表體1上的顯示器2采用由主控制器IC2直接推動(dòng) 的24段液晶顯示器。
本發(fā)明的采樣電路分三個(gè)點(diǎn)采集水表體1的碼盤(pán)信號(hào)。碼盤(pán)分 0.0001 m3，0.001m3,0.01m3，0.1m3四個(gè)指針盤(pán)，在其中的 0.001m3，0.01m3，0.1m3三個(gè)指針碼盤(pán)3、 4、 5上分別安裝偏心磁石， 當(dāng)工作碼盤(pán)上的偏心磁石靠近其對(duì)應(yīng)的干簧管時(shí)，該對(duì)應(yīng)的干簧管將 閉合。當(dāng)磁石離開(kāi)時(shí)，該對(duì)應(yīng)的干簧管將斷開(kāi)，由此產(chǎn)生開(kāi)關(guān)信號(hào)。 此開(kāi)關(guān)信號(hào)送至主控制器IC2的對(duì)應(yīng)輸入端(如干簧管6工作時(shí)，送 至主控制器IC2的輸入端Pl.l 口，干簧管7工作時(shí)，送至主控制器 IC2的輸入端Pl.O 口，干簧管8工作時(shí)，送至主控制器IC2的輸入端 P2.1 口)。由于采用了多點(diǎn)采樣，并且三點(diǎn)間采樣的脈沖值有IO倍的 關(guān)系，因此通過(guò)主控制器IC2的分析處理可有效的計(jì)數(shù)，濾除惡意干 擾。
本發(fā)明在電量不足，錯(cuò)刷卡，竊水等操作時(shí)，可進(jìn)行聲音報(bào)警。聲音報(bào)警電路，包括蜂鳴器Y、場(chǎng)效應(yīng)管T7和電阻R25，由主控制 器IC2的輸入輸出口 P2.5輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)推動(dòng)場(chǎng)效應(yīng)管T7推動(dòng)使蜂鳴 器Y報(bào)警(見(jiàn)圖3)。
本發(fā)明的控制電路，當(dāng)用戶(hù)水量用完將自動(dòng)關(guān)閉閥門(mén)，主控制器 IC2通過(guò)輸入輸出口P6.6， P6.7輸出控制信號(hào)(打開(kāi)或關(guān)閉)經(jīng)六只 場(chǎng)效應(yīng)管T1-T6組成的控制電路，推動(dòng)電機(jī)M開(kāi)啟或關(guān)閉閥門(mén)。閥 門(mén)是否關(guān)閉或打開(kāi)由閥門(mén)內(nèi)部的到位開(kāi)關(guān)10、 11檢測(cè)，并分別送至 主控制器IC2的輸入輸出口 P6.4， P6.5 (見(jiàn)圖3)。
當(dāng)用戶(hù)刷卡時(shí)，由非接觸式IC卡中的感應(yīng)磁石感應(yīng)讀寫(xiě)卡電路 中的電感L，并經(jīng)"讀卡開(kāi)關(guān)"(即干簧管9)將信號(hào)送至主控制器 IC2的P1.5 口，通知主控制器IC2用戶(hù)開(kāi)始刷卡了，主控制器IC2從 P1.2 口輸出振蕩信號(hào)，由三極管U1 (型號(hào)可為9014)， U2 (型號(hào)可 為9015)組成的推動(dòng)電路，將振蕩信號(hào)推動(dòng)放大，由三極管U1、 U2 的射極經(jīng)過(guò)限流電阻R6、 R7送到電感線(xiàn)圈L (天線(xiàn))上，電感線(xiàn)圈 L開(kāi)始發(fā)射射頻電磁場(chǎng)。因此非接觸式IC卡中的線(xiàn)圈在電磁場(chǎng)中感 應(yīng)到了電能量，并且將電能量提供給內(nèi)部"讀寫(xiě)控制器(芯片)"使 其工作。內(nèi)部"讀寫(xiě)控制器"將用戶(hù)卡中存儲(chǔ)的信息(比如用戶(hù)卡 號(hào)，充值水量，充值次數(shù)等)通過(guò)非接觸式IC卡中的線(xiàn)圈感應(yīng)給讀 寫(xiě)卡電路中的線(xiàn)圈L。讀寫(xiě)卡電路中的線(xiàn)圈L感應(yīng)到信息后通過(guò)峰值 檢波電路進(jìn)行檢波，檢出的波形送到整形電路進(jìn)行整形(整形成方 波)，然后送到主控制器IC2進(jìn)行信息處理，并將用戶(hù)信息顯示在顯 示器2上。本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
權(quán)利要求
1. 一種多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特征是它包括有水表體(1)、主控制器IC2、讀寫(xiě)卡電路、控制電路、采樣電路和顯示器(2)，采樣電路由磁石和磁敏傳感器構(gòu)成，磁石設(shè)置在水表體(1)中所需采樣的對(duì)應(yīng)碼盤(pán)上，磁敏傳感器設(shè)置在設(shè)有磁石的碼盤(pán)一側(cè)，采樣電路的輸出與主控制器IC2的對(duì)應(yīng)輸入端相連，讀寫(xiě)卡電路與非接觸式IC卡感應(yīng)連接，讀寫(xiě)卡電路的輸出與主控制器IC2的輸入端相連，主控制器IC2的信號(hào)輸出端與控制電路的輸入端相連，控制電路的輸出控制水表體(1)進(jìn)水管管路上閥門(mén)的通斷，主控制器IC2的顯示輸出端與位于水表體(1)上的顯示器(2)連接。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特 征是所述的磁石偏心安裝在水表體(1)中所需采樣的對(duì)應(yīng)碼盤(pán)上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特 征是所述的磁敏傳感器為兩個(gè)，它們對(duì)稱(chēng)設(shè)置在帶有磁石的碼盤(pán)相對(duì) 側(cè)，磁敏傳感器的輸出端與主控制器IC2的對(duì)應(yīng)輸入端相連。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特 征是在所述的水表體(1)的0.001mM立碼盤(pán)(3)、 0.01mM立碼盤(pán)(4) 和0.1m"立碼盤(pán)(5)的兩側(cè)均成對(duì)設(shè)有磁敏傳感器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特 征是在所述的磁敏傳感器選用干簧管、霍爾元件或韋根。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特 征是所述的讀寫(xiě)卡電路包括推動(dòng)電路、振蕩感應(yīng)電路、峰值檢波電路和整形電路，推動(dòng)電路由三極管U1、 U2，限流電阻R6、 R7和電阻 R5構(gòu)成，振蕩感應(yīng)電路由電感L、電阻R17和電容C8構(gòu)成，峰值檢 波電路由二極管D1、電阻R18和電容C9構(gòu)成，整形電路由運(yùn)放集 成塊IC1、電阻R8-R16和電容C2-C7構(gòu)成，推動(dòng)電路的輸入即讀寫(xiě) 卡電路的輸入從電阻R5的一端引出接主控制器IC2的信號(hào)輸出端， 推動(dòng)電路的輸出從三極管U1、 U2的射極電阻R6、 R7的連接點(diǎn)引出 接振蕩感應(yīng)電路的信號(hào)輸入端即電感L的一端，振蕩感應(yīng)電路感應(yīng)接 收非接觸式IC卡的信號(hào)，振蕩感應(yīng)電路的信號(hào)輸出端從電容C8、電 阻R17和電感L的連接點(diǎn)引出接峰值檢波電路的信號(hào)輸入端即二極 管D1的陽(yáng)極，峰值檢波電路的輸出端從二極管D1的陰極引出接整 形電路的輸入端即R16的一端，整形電路的輸出端從運(yùn)放集成塊IC1 的引腳1引出接主控制器IC2的對(duì)應(yīng)輸入端。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特 征是所述的控制電路包括有場(chǎng)效應(yīng)管T1、 T2、 T3、 T4、 T5、 T6，電 阻R1-R4，電容C1和電機(jī)，控制電路的輸入信號(hào)由電阻R1和R4引 入接主控制器IC2的信號(hào)輸出端，控制電路的輸出與電機(jī)相連，電機(jī) 通過(guò)變速齒輪控制閥門(mén)到位開(kāi)關(guān)(10)、 (11)的通斷，閥門(mén)到位開(kāi)關(guān)(10)、 (11)的輸出與主控制器IC2相連。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特 征是所述讀寫(xiě)卡電路與非接觸式IC卡的感應(yīng)連接結(jié)構(gòu)為，在讀寫(xiě)卡 電路中的電感L的附近設(shè)有磁敏傳感器，該磁敏傳感器輸出與主控制 器IC2的對(duì)應(yīng)輸入輸出端相連。
全文摘要
本發(fā)明的多點(diǎn)采樣、非接觸式IC卡智能水表，其特征是它包括有水表體(1)、主控制器IC2、讀寫(xiě)卡電路、控制電路、采樣電路和顯示器(2)，采樣電路由磁石和磁敏傳感器構(gòu)成，磁石設(shè)置在水表體(1)中所需采樣的對(duì)應(yīng)碼盤(pán)上，磁敏傳感器設(shè)置在設(shè)有磁石的碼盤(pán)一側(cè)，采樣電路的輸出與主控制器IC2的對(duì)應(yīng)輸入端相連，讀寫(xiě)卡電路與非接觸式IC卡感應(yīng)連接，讀寫(xiě)卡電路的輸出與主控制器IC2的輸入端相連，主控制器IC2的信號(hào)輸出端與控制電路的輸入端相連，控制電路的輸出控制水表體(1)進(jìn)水管管路上閥門(mén)的通斷。本發(fā)明具有抗攻擊性強(qiáng)，穩(wěn)定性好、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G07F15/00GK101281667SQ20081002525
公開(kāi)日2008年10月8日 申請(qǐng)日期2008年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月7日
發(fā)明者吳興中 申請(qǐng)人:吳興中