专利名称：采用集成芯片的户外直读式阶梯计量水表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种智能水表，特别是涉及一种采用集成芯片的户外直读式阶梯计量水表，是对现有智能水表结构的改进，属于测量液体流量的仪表领域。
背景技术：
目前，民用自来水的计量基本上是采用旋翼式水表、直接安装在户内的自来水管道上，这样抄表收费就必须进户，这给供水公司和用户都带来诸多不便。为解决不进户抄表的问题，我国的南方已将自来水管和水表移出户内，北方许多城市也相应校仿，不惜投入相当可观的工本费用来解决出户水表的防冻问题。现在市场上已有不少以单片机为核心的IC卡智能水表出现，但是，由于水表的工作环境恶劣，除水、气、潮湿对电路的影响外，还要忍受人为的攻击(如高压点火器放电、磁干扰、拆卸表等)，表装在户内，收费管理人员根本就无法监测这种IC卡智能水表的运行情况，如计量失准、欠费不关阀和无故关阀的故障常有发生。特别是供电电池的使用寿命远低于其理论值，这又给维护上带来许多困难，由于上述的原因使得IC卡智能水表难以推广。此外，市场上推出的远传水表、网络抄表、红外抄表系统，其可靠性还有待验证。到目前为止，市场上还没有出现可以直观地在户外读出阶梯用水量的智能水表实用新型内容本实用新型的目的在于解决现有技术存在的上述不足，特别是针对现有IC卡智能水表采用单片机的现状，给出了一种新型的采用集成芯片的户外直读式阶梯计量水表。本实用新型是在户外设一个含有ZL06-2芯片为核心显控器、在户内水表上安一个含有ZL06-1芯片为核心的控制模块，再用两芯通讯线连起来，既作电源供给，又作数据通讯，可在户外显控器上直接抄录用水量。与此同时还可以实现分别计量不同价段的水量，即国家建设部推广的”阶梯水价”。该水表的控制核心是两块数字逻辑集成电路芯片ZL06-1、ZL06-2，具备如下功能1.基表装在户内，读表可在户外，ZL06-2芯片直接驱动三阶梯(三个)电磁计数器；2.两芯通讯线兼做ZL06-1芯片的电源供给，可用市电降压整流供电；3.可在户外监视户内水表的工作情况；4.可在户外控制开关阀；5.有完善的保护功能，通讯线断路、短路、拆卸表、磁干扰都会自动关阀，同时记录故障；6.全密封结构，表即使浸在水中也能正常工作；7.芯片的外围元件极少，仅相当于普通IC卡智能水表的1/10。
本实用新型给出的技术方案是这种户外直读式阶梯计量水表的集成芯片包括有户内水表、户外显控器和集成芯片，其特点是所述的集成芯片为ZL06-1芯片和ZL06-2芯片，其中ZL06-1芯片设置在户内水表中，ZL06-2芯片设置在户外显控器中，ZL06-1芯片的6脚通过两芯通讯线与ZL06-2芯片的6脚输入端相连接。
为更好的完成本实用新型的目的，实现分别计量不同价段的水量，所述的户外显控器中还设有阶梯水价定时器、平价水量显示器、中价水量显示器、高价水量显示器，其中ZL06-2芯片的8脚与阶梯水价定时器相连接，ZL06-2芯片的9脚与平价水量显示器相连接，ZL06-2芯片的10脚与平价水量显示器相连接，ZL06-2芯片的10脚与平价水量显示器相连接。
为更好的完成本实用新型的目的，所述的ZL06-1芯片中13脚接U4B的输入端，芯片内的全部R端都接到U4B的输出端；U16为R-S触发器受控于U6/U8/U12/U17，当通讯线短路、断路时U16的G端有高电平输出并发出关阀指令；6脚为双向通讯端口，当有编码信号输入时经U2正形，经U11、U12译码后使U16翻转12脚输出高电平发出开阀指令；1脚为为信号采集，通过U1F正形、U18判断、U17分频运算、U9编码、在经U1C/U10/U6A/U7C/UU4A变换后、U15接口电路放大9脚输出；U7B/U1A/U1B/U3D通过3.4.5脚接阻容构成R-C的芯片时钟电路；10脚接阀位状态信号，经U1E正形、通过U14C输入U13运算器进行处理；U17为分频器，15-24脚是分频控制端，接1或者接0来调节分频系数。
为更好的完成本实用新型的目的，所述的ZL06-2芯片中6脚是双向通讯端口，来自于ZL06-1芯片的编码信号经U13运算分配器将按预定的程序使对应的管脚9/10/11有高电平输出以驱动低、中、高计量器；8脚为时间控制复位端高电平有效；1脚是开关阀控制端，通过U9触发器转给U15进行编码、在经U6C/U5C/U10B转换由12脚输出；13脚为上电复位控制U10，1电平有效，芯片内的所有R端都接在U10的输出端；U11是分频器，其外引脚15-28是分频调节通过接1或接0来改变分频点，以适用于各种流量的用户。
上述技术方案所提及的ZL06-1芯片和ZL06-2芯片中的电路是由基本逻辑单元与门、与非、或门、或非、反向器、斯密特触发器、R-S触发器和计数器构成的组合逻辑。所提及的ZL06-1芯片和ZL06-2芯片分别采用SOP24线、28线塑封，购于中国电子科技集团公司第四十七研究所，当然，也可采用其它芯片制作厂家生产的具有类似功能的集成芯片。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是在户外设置含有ZL06-2芯片为核心显控器、在户内水表上设置含有ZL06-1芯片为核心的控制模块，再用两芯通讯线连起来，既作电源供给，又作数据通讯，可在户外显控器上直接抄录用水量，从而实现了抄表收费不需进户，也不必将户内水表移出来的发明目的，与此同时还可以实现分别计量不同价段的水量，即国家建设部推广的“阶梯水价”，如果户内水表带有控制阀，还可以在户外显控器上对欠费户进行开关控制。
图1为本实用新型给出ZL06-1芯片的结构示意图；图2为本实用新型给出ZL06-2芯片的结构示意图；图3为本实用新型联接工作原理图。
具体实施方式
如图1所示，ZL06-1芯片采用CMOS硅栅工艺，具有微功耗、抗干扰、宽温度优点，其基本参数是；工作电压3.5V-6V，静态电流＜1μA，温度范围+80℃～-40℃，抗静电能力2500V。
ZL06-1芯片各引出管脚的功能是；1.计量取样输入8.空2.空 9.计量数据输出3.时钟校正10.阀位状态输入4.时钟频率调解11.关阀指令输出5.振荡电容12.开阀指令输出6.通讯线路输入13.上电复位控制7.电源地 14.电源正15-24.分频系数调节ZL06-1芯片电路是由基本逻辑单元与门、与非、或门、或非、反向器、斯密特触发器、R-S触发器和计数器构成的组合逻辑。图1是ZL06-1数字集成芯片的内部结构，其中13脚接U4B的输入端，芯片内的全部R端都接到U4B的输出端；U16为R-S触发器受控于U6/U8/U12/U17当通讯线短路、断路时U16的G端有高电平输出即外引脚11变高，发出关阀指令；6脚为双向通讯端口当有编码信号输入时经U2正形，经U11、U12译码后使U16翻转12脚输出高电平发出开阀指令；1脚为为信号采集，通过U1F正形、U18判断、U17分频运算、U9编码、在经U1C/U10/U6A/U7C/UU4A变换后、U15接口电路放大9脚输出；U7B/U1A/U1B/U3D通过3.4.5脚接阻容构成R-C的芯片时钟电路；10脚接阀位状态信号，经U1E正形、通过U14C输入U13运算器进行处理；U17为分频器15-24脚是分频控制端，接1或者接0来调节分频系数。
来自水表的计量信号由1脚输入后经正形、分频、存储、延迟在经U15的编码处理后经9脚输出；来自户外显控器的编码信号经6脚输入后，在经正形、译码、延迟经U16放大由12脚输出高电平关阀信号，11脚输出高电平开阀信号。当阀体完成开关操作时会反馈一个确认码由10脚输入，作用于芯片内部使其进入休眠节电运行2、3、4脚是时钟振荡的频率控制。
如图2所示，ZL06-2芯片电路特点和基本参数与ZL06-1芯片相同。
ZL06-2芯片各引出管脚的功能是；1.开阀解锁输入8.阶梯价定时解锁2.空 9.平价水量输出3.时钟校正10.中价水量输出4.时钟频率调解11.高价水量输出5.振荡电容12.开、关阀控制指令输出6.计量数据输入13.上电复位控制7.电源地 14.电源正15-28 分频系数调节图2是ZL06-2数字集成芯片的内部结构，其中6脚是双向通讯端口，来自于ZL06-1的编码信号经U13运算分配器将按预定的程序使对应的管脚9/10/11有高电平输出以驱动低、中、高计量器；8脚为时间控制复位端高电平有效；1脚是开关阀控制端通过U9触发器转给U15进行编码、在经U6C/U5C/U10B转换由12脚输出；13脚为上电复位控制U10，1电平有效，芯片内的所有R端都接在U10的输出端；U11是分频器其外引脚15-28是分频调节通过接1或接0来改变分频点以适用于各种流量的用户。
来自ZL06-1芯片6脚发出的控制信号经通讯线加人ZL06-2芯片的6脚输入端，经正形、运算译码后经U12进行运算，其计量值分别从9、10、11脚输出。8脚是定时输入，定时周期由外部设定，当8脚有高电平输入时则分段计量进行新一轮循环。当1脚有高电平输入时，经编码运算由12脚输出编码开阀信号。2、3、4脚是时钟振荡的频率控制。
如图3所示，这种户外直读式阶梯计量水表的集成芯片包括有户内水表13、户外显控器14和ZL06-1芯片、ZL06-2芯片，其中ZL06-1芯片设置在户内水表13中，ZL06-2芯片设置在户外显控器14中，ZL06-1芯片的6脚通过两芯通讯线7与ZL06-2芯片的6脚输入端相连接。为实现分别计量不同价段的水量，所述的户外显控器14中还设有阶梯水价定时器8、平价水量显示器9、中价水量显示器10、高价水量显示器11，其中ZL06-2芯片的8脚与阶梯水价定时器8相连接，ZL06-2芯片的9脚与平价水量显示器9相连接，ZL06-2芯片的10脚与平价水量显示器10相连接，ZL06-2芯片的10脚与平价水量显示器11相连接。
在给出的实施例中，ZL06-1芯片与发讯干簧管1、固体换向开关2、微形可逆减速电机3、电动球阀4、普通冷水表5和其他外围电路都密封在户内水表13内，ZL06-2芯片、阶梯水价定时器8、平价水量显示器9、中价水量显示器10、高价水量显示器11和其他外围电路密封在户外显控器14内，户外显控器14与户内水表13由两芯通讯线7相连，通讯线的状态始终在ZL06-1芯片的监视下，当短路或断路都会发出指令自动关阀，有效通迅距离在1000米以内，图中标记6是通讯接口，标记12是开阀键。
权利要求1.一种采用集成芯片的户外直读式阶梯计量水表，包括有户内水表、户外显控器和集成芯片，其特征在于所述的集成芯片为ZL06-1芯片和ZL06-2芯片，其中ZL06-1芯片设置在户内水表中，ZL06-2芯片设置在户外显控器中，ZL06-1芯片的6脚通过两芯通讯线与ZL06-2芯片的6脚输入端相连接。
2.根据权利要求1所述的采用集成芯片的户外直读式阶梯计量水表，其特征在于所述的户外显控器中还设有阶梯水价定时器、平价水量显示器、中价水量显示器、高价水量显示器，其中ZL06-2芯片的8脚与阶梯水价定时器相连接，ZL06-2芯片的9脚与平价水量显示器相连接，ZL06-2芯片的10脚与平价水量显示器相连接，ZL06-2芯片的10脚与平价水量显示器相连接。
3.根据权利要求1所述的采用集成芯片的户外直读式阶梯计量水表，其特征在于所述的ZL06-1芯片中13脚接U4B的输入端，芯片内的全部R端都接到U4B的输出端；U16为R-S触发器受控于U6/U8/U12/U17，当通讯线短路、断路时U16的G端有高电平输出并发出关阀指令；6脚为双向通讯端口，当有编码信号输入时经U2正形，经U11、U12译码后使U16翻转，12脚输出高电平发出开阀指令；1脚为为信号采集，通过U1F正形、U18判断、U17分频运算、U9编码、在经U1C/U10/U6A/U7C/UU4A变换后、U15接口电路放大9脚输出；U7B/U1A/U1B/U3D通过3.4.5脚接阻容构成R-C的芯片时钟电路；10脚接阀位状态信号，经U1E正形、通过U14C输入U13运算器进行处理；U17为分频器，15-24脚是分频控制端，接1或者接0来调节分频系数。
4.根据权利要求1所述的采用集成芯片的户外直读式阶梯计量水表，其特征在于所述的ZL06-2芯片中6脚是双向通讯端口，来自于ZL06-1芯片的编码信号经U13运算分配器将按预定的程序使对应的管脚9/10/11有高电平输出驱动低、中、高计量器；8脚为时间控制复位端；1脚是开关阀控制端，通过U9触发器转给U15进行编码、在经U6C/U5C/U10B转换由12脚输出；13脚为上电复位控制U10，芯片内的所有R端都接在U10的输出端U11是分频器，其外引脚15-28是分频调节通过接1或接0来改变分频点。
专利摘要一种采用集成芯片的户外直读式阶梯计量水表，包括有户内水表、户外显控器和集成芯片，其特点集成芯片为ZL06－1芯片和ZL06－2芯片，其中ZL06－1芯片设置在户内水表中，ZL06－2芯片设置在户外显控器中，ZL06－1芯片的6脚通过两芯通讯线与ZL06－2芯片的6脚输入端相连接。本实用新型通过在户外设置以ZL06－2芯片为核心的显控器、在户内水表上设置以ZL06－1芯片为核心的控制模块，再用既作电源供给又作数据通讯的两芯通讯线连起来，就能在户外显控器上直接抄录用水量，实现了抄表收费不进户，也不必将户内水表移出来的设计目的，同时还可分别计量不同价段的水量，即国家建设部推广的“阶梯水价”，如果户内水表带有控制阀，还可在户外显控器上对欠费户进行控制。
文档编号G01F15/00GK2927001SQ200620092070
公开日2007年7月25日 申请日期2006年7月14日 优先权日2006年7月14日
发明者张金运, 吕德祥, 郑会权 申请人:张金运, 吕德祥, 郑会权