專利名稱：預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗淼闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種家用燃?xì)獗恚戎敢环N應(yīng)用于燃?xì)庥?jì)量、收費(fèi)、管理的帶智能卡的燃?xì)獗怼?br> 目前普遍使用的機(jī)械式家用燃?xì)獗碇痪哂袉我坏挠?jì)量功能，必須使用人工進(jìn)行抄表和收費(fèi)，需要大量人力、物力，為改變傳統(tǒng)的手工抄表、收費(fèi)的狀況，人們已研制出自動(dòng)預(yù)收費(fèi)燃?xì)獗?。它由機(jī)械式燃?xì)庥?jì)量裝置和IC卡預(yù)付費(fèi)控制裝置組成，其中IC卡預(yù)付費(fèi)控制裝置包括單片計(jì)算機(jī)電路、燃?xì)庥?jì)量傳感電路、燃?xì)忸A(yù)購(gòu)卡、燃?xì)忸A(yù)購(gòu)卡接口電路、燃?xì)忸A(yù)購(gòu)卡插座、機(jī)械式燃?xì)庥?jì)量裝置、燃?xì)忸A(yù)購(gòu)卡到位檢測(cè)電路及電磁閥驅(qū)動(dòng)電路等。
使用時(shí)，用戶到燃?xì)夤?yīng)部門購(gòu)買一定的燃?xì)饬?，寫入燃?xì)忸A(yù)購(gòu)卡，再將卡插入自動(dòng)計(jì)費(fèi)表的插座上。上述的單片計(jì)算機(jī)電路通過(guò)燃?xì)忸A(yù)購(gòu)卡接口電路及燃?xì)忸A(yù)購(gòu)卡插座和煤氣預(yù)購(gòu)卡實(shí)現(xiàn)電氣聯(lián)接，單片計(jì)算機(jī)I/O端口的輸入輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成煤氣預(yù)購(gòu)卡所需的讀寫控制信號(hào)與數(shù)據(jù)信號(hào)；而煤氣計(jì)量傳感電路用于將機(jī)械式煤氣計(jì)量裝置的機(jī)械信號(hào)轉(zhuǎn)換成電脈沖信號(hào)，并傳送到上述的單片計(jì)算機(jī)電路進(jìn)行煤氣計(jì)算。而電磁閥驅(qū)動(dòng)電路在單片計(jì)算機(jī)電路的控制下，實(shí)現(xiàn)煤氣電磁閥的開閉控制。
上述的自動(dòng)預(yù)購(gòu)煤氣表雖然一定程度上解決手工抄表、收費(fèi)的問題，但仍存在下述缺點(diǎn)其預(yù)付費(fèi)控制裝置的控制電路復(fù)雜，使用大量分立元件，可靠性差、故障率多，不適合大量生產(chǎn)、使用。其電源使用220V市電，存在不安全的隱患。使用的預(yù)付費(fèi)媒體不是標(biāo)準(zhǔn)的IC卡，易仿制，保密性差，在執(zhí)行機(jī)構(gòu)上采用電磁閥，功耗大，產(chǎn)生的燃?xì)鈮簱p也大。因此，這種預(yù)購(gòu)煤氣自動(dòng)收費(fèi)表，在安全性、可靠性方面也存在問題，其實(shí)用性差，難以推廣。
本實(shí)用新型的目的是提供一種控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全、可靠的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，以?shí)現(xiàn)燃?xì)獾淖詣?dòng)計(jì)量、收費(fèi)和管理，提高燃?xì)夤芾淼淖詣?dòng)化水平，提高工作效率，節(jié)省大量人力、物力，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
為此，本實(shí)用新型采取如下技術(shù)方案一種預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗恚C(jī)械式燃?xì)庥?jì)量裝置和IC卡預(yù)付費(fèi)控制裝置，其特征在于所述的IC卡預(yù)付費(fèi)控制裝置由單片微處理器、智能IC卡、智能IC卡接口、計(jì)量傳感器、固態(tài)存貯器、閥門控制機(jī)構(gòu)、燃?xì)忾y、位置傳感器組、電源電路、電源欠壓檢測(cè)電路、報(bào)警電路組成，所述的智能IC卡經(jīng)智能IC卡接口與單片微處理器聯(lián)接，所述的固態(tài)存貯器與單片微處理器雙向聯(lián)接，此單片微處理器的輸出分別與所述的閥門控制機(jī)構(gòu)和報(bào)警電路的輸入相聯(lián)，所述的計(jì)量傳感器分別與機(jī)械式燃?xì)庋b置和單片微處理器聯(lián)接，閥門控制機(jī)構(gòu)與燃?xì)忾y相聯(lián)，此燃?xì)忾y經(jīng)所述的位置傳感器組接單片微處理器，電源電路向所有單元提供內(nèi)部直流電源。
載有購(gòu)氣數(shù)據(jù)的智能IC卡，通過(guò)智能IC卡接口與單片微處理器之間雙向傳遞數(shù)據(jù)，預(yù)購(gòu)燃?xì)饬繑?shù)據(jù)即可傳入單片微處理器，單片微處理器又將固態(tài)存貯器中的數(shù)據(jù)傳遞給智能IC卡。單片微處理器對(duì)輸入的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，根據(jù)存貯數(shù)據(jù)的情況，向閥門控制機(jī)構(gòu)發(fā)出打開或關(guān)斷閥門的動(dòng)作指令。燃?xì)忾y在閥門控制機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下動(dòng)作，其閥門的狀態(tài)信號(hào)由位置傳感器組傳遞給單片微處理器，單片微處理器根據(jù)位置傳感器的反饋信號(hào)，準(zhǔn)確地控制閥門控制機(jī)構(gòu)，從而準(zhǔn)確地打開或關(guān)斷閥門。燃?xì)饬髁坑蓹C(jī)械式燃?xì)庥?jì)量裝置計(jì)量，其機(jī)械計(jì)量信號(hào)由計(jì)量傳感器轉(zhuǎn)換成電子計(jì)量脈沖，輸入到單片微處理器進(jìn)行計(jì)量數(shù)據(jù)處理，并存貯到固態(tài)存貯器中。當(dāng)表中剩余燃?xì)饬窟_(dá)到告警值時(shí)，單片微處理器控制報(bào)警電路發(fā)出報(bào)警聲音。當(dāng)表內(nèi)存貯的剩余燃?xì)饬繛榱銜r(shí)，單片微處理器即可控制關(guān)閉燃?xì)忾y，切斷氣路。上述的電源電路向各個(gè)單元提供內(nèi)部直流電源，由此即可達(dá)到預(yù)收燃?xì)赓M(fèi)，準(zhǔn)確計(jì)量燃?xì)饬髁亢蜌饴房刂乒δ堋?br> 本實(shí)用新型的IC卡預(yù)付費(fèi)控制電路中的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能好，其電路設(shè)計(jì)、參數(shù)的選擇符合本質(zhì)安全型防爆電路的要求，故安全可靠，具有創(chuàng)造性。此外，其燃?xì)忾y的內(nèi)部結(jié)構(gòu)為閉環(huán)式機(jī)電閥門控制系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、可靠的閥門控制。本實(shí)用新型不但徹底解決了傳統(tǒng)的手工抄表、收費(fèi)的落后狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)燃?xì)獾淖詣?dòng)計(jì)量、收費(fèi)和管理，而且可提高燃?xì)夤芾淼淖詣?dòng)化水平，提高工作效率，節(jié)省人力、物力。其實(shí)用性強(qiáng)。
本實(shí)用新型較佳實(shí)施例結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明如下

圖1為本實(shí)用新型方框結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本實(shí)用新型計(jì)量傳感器的電路原理圖。
圖3為本實(shí)用新型電源欠壓檢測(cè)電路的電路原理圖。
圖4為本實(shí)用新型電源電路的電路原理圖。
圖5為本實(shí)用新型閥門控制機(jī)構(gòu)的電路原理圖。
圖6為本實(shí)用新型報(bào)警電路的電路原理圖。
圖7為本實(shí)用新型燃?xì)忾y的方框結(jié)構(gòu)圖。
圖8為本實(shí)用新型燃?xì)忾y的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖9為燃?xì)忾y的俯視圖。
智能IC卡(3)采用符合ISO 7816 1/2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的具有加密存貯結(jié)構(gòu)的IC卡。其存貯容量為1K比特，或2K比特，可以實(shí)現(xiàn)重復(fù)使用。
單片微處理器(2)是低電壓、低功耗單片機(jī)，其工作方式在常態(tài)下處于睡眠狀態(tài)，消耗極少的電能量，僅在插入智能IC卡(3)或計(jì)量傳感器(5)時(shí)產(chǎn)生計(jì)量脈沖，或電源欠壓檢測(cè)電路(11)產(chǎn)生欠壓信號(hào)時(shí)，才恢復(fù)激活狀態(tài)，處理數(shù)據(jù)，處理完畢后，又恢復(fù)到睡眠狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期低功耗的控制。
智能IC卡接口(4)是符合ISO 7816 1/2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IC卡連接器，具有檢測(cè)插卡到位的裝置，該裝置由封閉式微動(dòng)開關(guān)構(gòu)成，具有防油污、塵土的功效。智能IC卡接口(4)的電源供應(yīng)是由單片微處理器控制的，可防止由于金屬異物的插入而引起的短路故障。
固態(tài)存貯器(6)由E2PROM存貯器構(gòu)成，其作用是在電源掉電情況下，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)存貯。
上述的計(jì)量傳感器中微動(dòng)開關(guān)SW接電阻R1、電容C1的相聯(lián)端，并與單片微處理器聯(lián)接，此R1另一端接Vcc，C1另一端接地。
微動(dòng)開關(guān)SW采用超小型微動(dòng)開關(guān)，其作用是將機(jī)械動(dòng)作引起的開關(guān)信號(hào)，經(jīng)C1濾波后，輸入到單片微處理器(2)。
上述的電源欠壓檢測(cè)電路中的電壓比較集成電路片IC1的8腳接單片微處理器的輸入，IC的7、3腳分別接電阻R2的兩端，IC1的4、5、6腳相聯(lián)，其1、2腳接地，R2的一端接Vcc，另一端經(jīng)電阻R3接地。
電壓比較集成電路片IC1由R3分壓的電源電壓信號(hào)輸入到IC1的3腳，產(chǎn)生的欠壓信號(hào)由IC1的8腳輸入單片微處理器(2)。
上述的電源電路中的直流電源E經(jīng)熔斷器FUSE分別接電容C2、C3的一端，C2、C3另一端相聯(lián)。
FUSE采用快速熔斷器，實(shí)現(xiàn)電路的短路保護(hù)。
上述的閥門控制機(jī)構(gòu)中的光電耦合器IC2的2腳接所述的單片微處理器，4腳接晶體三極管BG1的基極，同時(shí)經(jīng)電容C4接Vcc，5腳接所述的燃?xì)忾y(8)，1腳經(jīng)電阻R4接Vcc，所述的BG1集電極經(jīng)二極管D1接燃?xì)忾y(8)，其發(fā)射極接地。
單片微處理器(2)發(fā)出的控制信號(hào)，由光電耦合器IC2控制BG1的導(dǎo)通。當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，BG1打開，可驅(qū)動(dòng)燃?xì)忾y動(dòng)作。
上述的報(bào)警電路(12)由三極管BG2和蜂鳴器F組成，其中三極管BG2的基極接所述的單片微處理器，其集電極接電源Vcc，發(fā)射極接蜂鳴器F。單片微處理器(2)輸出報(bào)警信號(hào)，經(jīng)三極管BG2放大后輸入蜂鳴器F，使其發(fā)出報(bào)警聲響。
燃?xì)忾y(8)是一種新型的機(jī)電閥門。由直流微電機(jī)(13)、減速機(jī)構(gòu)(14)、運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)(15)、閥腔體(16)、阻尼制動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)組成，它們與表體內(nèi)其他部分形成圖6所示的控制關(guān)系。其中直流微電機(jī)與所述的閥門控制機(jī)構(gòu)聯(lián)接，此直流微電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)相聯(lián)，此運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)(15)與閥腔體(16)聯(lián)接，同時(shí)經(jīng)所述的位置傳感器組接單片微處理器(2)，而阻尼制動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)又與運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)(15)相聯(lián)。
上述的減速機(jī)構(gòu)(14)采用多級(jí)齒輪減速器，此多級(jí)齒輪減速器與上述的直流微電機(jī)(13)的輸出軸聯(lián)接；運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)(15)由偏心輪(18)、推桿(20)和復(fù)位彈簧(21)組成，推桿(20)位于閥腔體(16)的一端固接有內(nèi)閥蓋(22)，內(nèi)閥蓋(22)上密貼有密閉墊(23)，而復(fù)位彈簧(21)套置于垂直固接在內(nèi)閥蓋(22)的柱體上；阻尼制動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)是推桿閥蓋推桿相反方向上設(shè)置的彈簧滑塊機(jī)構(gòu)，此彈簧滑塊固接在與閥體相聯(lián)的支架上。
單片微處理器(2)將動(dòng)作信號(hào)傳遞給閥門控制機(jī)構(gòu)(7)，閥門控制機(jī)構(gòu)(7)驅(qū)動(dòng)直流微電機(jī)(13)轉(zhuǎn)動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩經(jīng)減速機(jī)構(gòu)(14)減速放大后，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)(15)轉(zhuǎn)換成推桿平動(dòng)，推動(dòng)閥腔體(16)內(nèi)閥門關(guān)閉或開啟。位置傳感器組(9)由兩個(gè)微型開關(guān)(24)和單臂撥叉(19)構(gòu)成，其中單臂撥叉(19)固接在偏心輪(18)上，兩個(gè)微型開關(guān)(24)的導(dǎo)通和關(guān)閉分別輸出指示閥門的打開或關(guān)閉的位置信息，并傳遞給單片微處理器(2)，單片微處理器(2)根據(jù)收到的信號(hào)，調(diào)整對(duì)閥門控制機(jī)構(gòu)(7)的控制，形成由單片微處理器(2)、閥門控制機(jī)構(gòu)(7)、燃?xì)忾y(8)、位置傳感器組(9)構(gòu)成的閉環(huán)燃?xì)忾y控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確、可靠的閥門控制。阻尼制動(dòng)機(jī)構(gòu)(17)是一阻尼滑塊，用于增加運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)(15)動(dòng)作的平穩(wěn)性。
直流微電機(jī)(13)外部采用全封閉外殼，實(shí)現(xiàn)與可燃?xì)怏w的隔離。閥腔體(16)全部為封閉型設(shè)計(jì)，與電路控制部分完全隔離。
本實(shí)施例機(jī)械式燃?xì)庥?jì)量裝置(1)采用隔膜式燃?xì)庥?jì)量表，其他元器件的型號(hào)、參數(shù)如下R1-R4的阻值分別為50KΩ、2MΩ、1.3MΩ、390Ω；C1-C4的電容值分別為0.1μF、220μF、0.1μF、100μF；光電耦合器IC2型號(hào)為TIL117；直流電源E采用高能量鋰電池；BG1、BG2均為S8050三極管；D為IN4004二極管。
直流微電機(jī)(13)采用3V直流永磁電動(dòng)機(jī)；減速機(jī)構(gòu)(14)中采用200∶1多級(jí)齒輪減速器。
權(quán)利要求1.一種預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，包括機(jī)械式燃?xì)庥?jì)量裝置和IC卡預(yù)付費(fèi)控制裝置，其特征在于所述的IC卡預(yù)付費(fèi)控制裝置由單片微處理器、智能IC卡、智能IC卡接口、計(jì)量傳感器、固態(tài)存貯器、閥門控制機(jī)構(gòu)、燃?xì)忾y、位置傳感器組、電源電路、電源欠壓檢測(cè)電路、報(bào)警電路組成，所述的智能IC卡經(jīng)智能IC卡接口與單片微處理器聯(lián)接，所述的固態(tài)存貯器與單片微處理器雙向聯(lián)接，此單片微處理器的輸出分別與所述的閥門控制機(jī)構(gòu)和報(bào)警電路的輸入相聯(lián)，所述的計(jì)量傳感器分別與機(jī)械式燃?xì)庋b置和單片微處理器聯(lián)接，閥門控制機(jī)構(gòu)與燃?xì)忾y相聯(lián)，此燃?xì)忾y經(jīng)所述的位置傳感器組接單片微處理器，電源電路向所有單元提供內(nèi)部直流電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗恚涮卣髟谟谒龅闹悄躀C卡是符合ISO 7816 1/2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的具有加密存貯結(jié)構(gòu)的IC卡。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗恚涮卣髟谟谒龅闹悄躀C卡接口是符合ISO 7816 1/2國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IC卡連接器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，其特征在于所述的位置傳感器組由兩個(gè)微型開關(guān)和單臂撥叉組成，其中單臂撥叉固接在偏心輪上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，其特征在于所述的?jì)量傳感器中微動(dòng)開關(guān)SW接電阻R1、電容C1的相聯(lián)端，并與單片微處理器聯(lián)接，此R1另一端接Vcc，C1另一端接地。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，其特征在于所述的電源欠壓檢測(cè)電路中的電壓比較集成電路片IC1的8腳接單片微處理器的輸入，IC的7、3腳分別接電阻R2的兩端，IC1的4、5、6腳相聯(lián)，其1、2腳接地，R2的一端接Vcc，另一端經(jīng)電阻R3接地。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，其特征在于所述的電源電路中的直流電源E經(jīng)熔斷器FUSE分別接電容C2、C3的一端，C2、C3另一端相聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗恚涮卣髟谟谒龅拈y門控制機(jī)構(gòu)中的光電耦合器IC2的2腳接所述的單片微處理器，4腳接晶體三極管BG1的基極，同時(shí)經(jīng)電容C4接Vcc，5腳接所述的燃?xì)忾y，1腳經(jīng)電阻R4接Vcc，所述的BG1集電極經(jīng)二極管D1接燃?xì)忾y，其發(fā)射極接地。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，其特征在于所述的?bào)警電路由三極管BG2和蜂鳴器F組成，其中三極管BG2的基極接所述的單片微處理器，其集電極接電源Vcc，發(fā)射極接蜂鳴器F。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，其特征在于所述的燃?xì)忾y是一種機(jī)電閥門，它由直流微電機(jī)、減速機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)、閥腔體、阻尼制動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，其中直流微電機(jī)與所述的閥門控制機(jī)構(gòu)聯(lián)接，此直流微電機(jī)經(jīng)減速機(jī)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)相聯(lián)，此運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)與閥腔體聯(lián)接，同時(shí)經(jīng)所述的位置傳感器組接單片微處理器，而阻尼制動(dòng)機(jī)構(gòu)又與運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)相聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，其特征在于所述的減速機(jī)構(gòu)采用多級(jí)齒輪減速器，此多級(jí)齒輪減速器與所述的直流微電機(jī)輸出軸聯(lián)接。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，其特征在于所述的運(yùn)動(dòng)換向機(jī)構(gòu)由偏心輪、推桿和復(fù)位彈簧組成，推桿位于閥腔體的一端固接有內(nèi)閥蓋，內(nèi)閥蓋上密貼有密閉墊，而復(fù)位彈簧套置于垂直固接在內(nèi)閥蓋的柱體上。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?，其特征在于所述的組尼制動(dòng)系統(tǒng)是推桿閥蓋推桿相反方向上設(shè)置的彈簧滑塊機(jī)構(gòu)，此彈簧滑塊固接在與閥體相聯(lián)的支架上。
專利摘要一種預(yù)付費(fèi)智能卡燃?xì)獗?。包括機(jī)械式燃?xì)庥?jì)量裝置和IC卡預(yù)付費(fèi)控制裝置,其控制裝置中的IC卡經(jīng)接口與微處理器相聯(lián),其間雙向傳遞數(shù)據(jù),此微處理器又分別與固態(tài)存貯器、閥門控制機(jī)構(gòu)和報(bào)警電路聯(lián)接,計(jì)量傳感器又分別接機(jī)械式燃?xì)庋b置和微處理器,上述閥門控制機(jī)構(gòu)接燃?xì)忾y,電源電路向各單元提供電源。預(yù)購(gòu)燃?xì)饬繑?shù)據(jù)傳入微處理器,燃?xì)忾y在閥門控制機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)下動(dòng)作,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理,其控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安全，可靠。
文檔編號(hào)G07F15/06GK2275264SQ9620208
公開日1998年2月25日 申請(qǐng)日期1996年2月12日 優(yōu)先權(quán)日1996年2月12日
發(fā)明者劉鈞, 查亞瓏, 叢躍進(jìn) 申請(qǐng)人:天津市新區(qū)升電子工業(yè)有限責(zé)任公司