专利名称：一种ic卡预付费燃气表的制作方法
技术领域：
本实用新型-IC卡预付费燃气表，属于机电一体化计量测控装置。
现有技术中，普通燃气表只是一种单纯的计量装置，没有控制功能。燃气量的记录通常采用工人定期抄录的方式进行统计，燃气公司需要大量抄表员逐家逐户进行抄表，工作量大，费力费时，拖欠气费的情况十分严重，而普通居民每月还需拿着交费单去燃气公司排队交费，因而十分不便。
本实用新型的目的就是为了克服普通燃气表存在的问题，利用现代信息媒体IC卡，对用气实行计量管理，为实施先交费后用气的新机制提供一种新型的IC卡预付费燃气表 首先用户装上燃气表后，即到燃气公司开户交费购气，燃气公司将用户所购气量写入IC卡中交于用户，用户持卡后将卡插入测控器中，测控器则打开气路，用户开始用气，当达到预定的用气量时，测控器发出声光报警并提示用户购气。当所购气量用完后，测控器则自动关闭气路。这种新型的IC卡预付费燃气表，不仅可节省大量的人力、物力，而且还可提高工作效率，加速气费的回流和管理，同时也避免了逐户抄表带来的麻烦。
本实用新型通过下述技术方案来实现IC卡预付费燃气表，它主要由基表(1)、测控器(26)两大部分构成。其中，基表(1)采用国家标准通用的燃气计量表，在进气管上串接安装可控制燃气流通的电动阀(8)，并在燃气表的显示字轮上安装一小磁铁块和与之相配合的干簧管，每计数1M3燃气，干簧管即吸合一次，则触点信号进入测控器(26)并作为测量控制的依据之一。测控器(26)以微电脑(2)为核心，相互间为电气联接。IC卡(4)、功能键(3)等外部信号经外围输入电路(5)与微电脑(2)相联，微电脑(2)通过分析处理外部输入信号后，通过输出驱动电路(6)，驱动电动阀(8)和显示报警电路(7)；通过电源管理电路(11)、微电脑(2)对供电电池(9)、后备电池(10)进行管理，不但可使测控器(26)处于微功耗状态，而且在电能不足、气表倾斜、非法开启测控器(26)以及取走供电电池(9)的情况下，均可启用后备电池(10)可靠地报警，并关闭电动阀(8)，有效防止偷气。IC卡预付费燃气表的电气联接方式如附
图1，它的工作原理为安装该表后，用户到燃气公司办理开户手续，领取IC卡并交费购气，燃气公司将卡号、表号、用户号、密码、购气量等信息写入IC卡中，用户持卡后将IC卡插入测控器(26)中，测控器(26)自动打开电动阀(8)，气路开通，按下功能键(3)，正常指示灯闪烁，蜂鸣器发出叫声，提示工作状态正常。若电能不足，则不能打开电动阀(8)，报警电路(7)则提示更换电池。如果IC卡燃气表中存有余气，则新购气量将与表中余气自动累加，用户每用完1M3燃气，基表(1)中的传感器就给出一触点信号，测控器(26)中的气量余额就会自动减1，当气量余额减到8M3左右时，测控器(26)第一次报警，购气指示灯提醒用户及时购气。当气量余额减少为4M3左右时，测控器(26)第二次报警，并自动关闭电动阀(8)，气路停止供气。应急使用最后4M3左右余气时，用户可按下功能键(3)，测控器(26)将再次自动打开气路并同时提示购气，当用完燃气后，测控器(26)则自动关闭气路并提示停机状态。无论何种状态，只要电池的电能不足，测控器(26)都将关闭气路。如果用户想了解气量的余额，长按功能键(3)(大于2秒)，各个状态指示灯闪烁的次数则代表气量的余额数。其中，正常指示灯代表千位，交费指示灯代表百位，停机指示灯代表十位，更换电池指示灯代表个位。例如气量余额为1235M3，则千位闪烁1次，百位闪烁2次，十位闪烁3次，个位闪烁5次，顺序是从高位到低位。燃气公司要了解气量余额，购气次数等信息，只需将一块稽核卡插入测控器(26)中，除密码外的所有信息将自动写入稽核卡中，作为燃气公司稽核可疑用户的监控手段。由于用户搬迁等原因，用户要消户退费，用户只需将IC卡送到燃气公司变成退费卡后插入测控器(26)中，此时测控器(26)将内存所有信息写入退费卡，同时清零气量余额，关闭气路，燃气公司根据退费卡上的信息给用户结算。用户每购一次气后将卡插入测控器(26)中，测控器(26)都将自动余额累加、修改购气次数、修改密码、防止非法卡偷气。本IC卡预付费燃气表，在使用时一表一卡一一对应，当非法卡插入时，蜂鸣器连叫三声报警。当非法打开测控器(26)的封盖时，蜂鸣器连叫四声报警，同时清零内存，关闭气路，此时该表须由燃气公司进行技术处理后方能使用。
本实用新型与现有各类燃气表相比，具有以下优点和有益效果一、本实用新型将现代最新信息载体IC卡应用到燃气表上，因IC卡具有防水、防磁等特点，因而其计量测控准确，安全性和可靠性高，管理人员足不出户就能对用户用气进行科学管理，为实施先收费后用气的计划管理新机制奠定了硬件基础，它不再需要抄表员，也免去了抄表员对用户的打扰；二、现有的普通磁卡或IC卡，均采用专门的读写装置，结构复杂，价格高，很难进入普通家庭。本实用新型采用专用IC卡和普通接插件就可以对其进行读写，而使用如同一把钥匙，便于携带。由于成本低廉，有利于广泛推广应用；三、本实用新型对IC卡和内存的读写都采用自校验算法，当某单元失效后，测控器能自动计录并自动向后移一单元，提高了IC卡和内存的使用寿命，降低了使用成本；四、本实用新型采用低压干电池供电，后备电池能确保电动阀的可靠关闭，避免了使用交流供电，所有设计均符合国际标准防爆要求，使用安全，可靠；五、本实用新型的测控器采用微功耗设计，在无外部输入时，整个测控器处于休眠状态，只有外部有输入需要处理时才唤醒它进行工作；六、本实用新型具有一系列保安措施，当整个气表被倾斜时，测控器将自动关断气路，防止非法偷气。当测控器被非法打开时，测控器将清除内存所有数据，并自动关阀，可防止人为的破坏性操作。当取掉供电电池时，通过无触点检测器，测控器将自动启用后备电池关闭气路，有效防止非法偷气。
以下结合附图对本实用实型的技术方案进一步说明如下附图1为IC卡预付费燃气表的电气联接框图。
附图2为电动阀(8)的结构图，其进气和出气方向如附图2中的进、出气方向，A视部分为电动阀(8)的局部剖视图。在附图2中，直流减速电机组(16)带动偏心轮(21)转动，在偏心轮(21)作用下，滑框(17)在滑槽(18)中带动阀门主轴(14)及弹力橡胶膜(12)作往复运动。当运动到最低点时，弹力橡胶膜(12)截止气路，此时阀关位置检测开关(19)给出一触点信号，使测控器(26)停止驱动直流减速电机组(16)，从而达到关断气路的目的。当运动到最高点时，弹力橡胶膜(12)离出气口最远，开度最大，气路畅通，此时阀开位置检测开关(22)给出一触点信号，使测控器(26)停止驱动直流减速电机组(16)，达到打开气路的目的。当气表倾斜或取掉供电电池时，测控器(26)启用后备电池(10)驱动直流减速电机组(16)转动，当阀处于关断位置时，关阀限位开关(20)切断后备电池(10)，停止驱动直流减速电机组(16)，从而可靠关断气路。调节密封螺丝(15)可使阀门主轴(14)和气路之间的密封配合适度，阻尼弹簧(13)、弹力橡胶膜(12)和阀门主轴(14)的联接为弹性联接，可避免由于加工中可能造成的关闭不一致性，使关阀更加可靠。
附图3为测控器(26)的电气联接图。在附图3中，输入信号经无源RC网络R11～R16、C11、C13、C15引入微电脑(2)，它将电平转换成脉冲；基表(1)中的计数输入电路由R15、R16、C15构成，当计数有效时，COUNT接地，C15瞬间短路，输出P33为低电平，随VCC通过R15给C15充电，P33最后变为高电平。当计数无效时，COUNT悬空，C15经R15、R16放电，为下次输入作准备。所有输入信号，经D2～D6引入外部电源开关电路R17、Q6，当无外部输入时，D2～D6正极为高电平，Q6截止，关断外部电源VDD，当任一输入有效时，D2～D6某一正极为低电平，Q6导通，接通外部电源VDD，同时中央处理器89C2051输出一低电平，保持VDD的输出，外围电路开始工作，VDD经R18、C9、D7给中央处理器U1复位。89C2051在无输入时处于休眠状态，任一输入有效都将经R18、C9、D7对其复位并唤醒它工作，当IC卡没有插入IC卡座P1之前，电源VDD及片选ICCS均没有施加到P1上，从而有效保护IC卡内的存贮器U4。电压检测采用Q11，它是一种微功耗器件AN051，当电压低于3.25伏时，输出Vout将变为低电平，这一有效输入将唤醒U1，从而使RUNM、RUNM′输出为低电平，通过Q9、Q10、Q8、Q7驱动直流减速电机组(16)转动，而且不断检测关阀状态信号SHUTST，直到SHUTST为低电平，即阀已关闭才使RUNM、RUNM′为高电平，从而关闭气路。如果气表倾斜，水银开关S3即闭合，则后备电池(10)直接驱动直流减速电机组(16)，当电动阀(8)到关断位置时，关阀限位开关自动切断后备电源VI，使电动阀(8)可靠关断。如果气量余额大于零，此时按功能键(3)，电动阀(8)先打开，最后又关上，只有在气表恢复正常位置时，按功能键(3)，电动阀(8)才能打开。如果取掉供电电池，则U1掉电，RUNM′为低电平，Q9、Q10导通，接通后备电池(10)驱动直流减速电机组(16)，直到阀门关断后，才由关阀限位开关切断后备电源VI，使阀门可靠关断，装上电池后，U1上电复位。如果供电电能足够，气量余额大于零，则使RUNM输出为低，驱动电动阀(8)，同时检测开阀状态信号OPENST，直到OPENST为低，即阀已打开才使RUNM为高电平，可靠打开气路。如果打开气表封盖，开关S4、S5闭合，后备电源接替供电电源，P12为低电平，唤醒U1工作，U1检测到P12为低电平，则清零内存，同时使RUNM输出为低电平，关断气路。在正常情况下，后备电池(10)一直处于充电状态，只有在关闭电动阀(8)和开盖时才启用，从而能可靠保证关阀的完成。U1通过对输入信号的分析处理，通过输出扩展电路U2，驱动电路R1～R10，Q1～Q5驱动发光二级管L1～L4及蜂鸣器B1进行声光提示和报警。
权利要求1.一种IC卡预付费燃气表，其特征在于它由基表(1)、测控器(26)两大部分组成，其中，基表(1)由通用燃气计量表和安装在其指示字轮上的能测取燃气用量的数据传感器构成；测控器(26)以微电脑(2)为核心，输入通道由IC卡(4)、功能键(3)、外围输入电路(5)组成，输出通道由输出驱动电路(6)、电动阀(8)、显示报警电路(7)组成，结合供电电池(9)，后备电池(10)，以及电源管理电路(5)等共同组成，其相互联接关系是以微电脑(2)为核心的电气联接。其中，IC卡(4)、功能键(3)、基表(1)通过外围输入电路(5)联接到微电脑(2)上，微电脑(2)通过输出驱动电路(6)，驱动电动阀(8)和显示报警电路(7)，所有输入通道均采用无源输入电路，输出通道的电源只有工作时才由微电脑(2)打开，而微电脑(2)在无输入时则处于掉电休眠状态，电源管理电路(11)使供电电池(9)对后备电池(10)充电，后备电池(10)在关阀时提供电流输出。
2.按权利要求1所示的IC卡预付费燃气表，其特征在于所述的电动阀(8)由阀体(24)、弹力橡胶膜(12)、阀门主轴(14)、阻尼弹簧(13)、调节密封螺丝(15)、滑框(17)、滑槽(18)、偏心轮(21)、直流减速电机组(16)、阀开状态检测开关(22)、阀关状态检测开关(19)、关阀限位开关(20)以及控制信号联接端子(23)等组成，其中，直流减速电机组(16)驱动偏心轮(21)转动，在偏心轮(21)作用下，滑框(17)带动阀门主轴(14)及弹力橡胶膜(12)作往复运动，配合阀开状态检测开关(22)、阀关状态检测开关(19)决定电机组(16)的工作状态，阀门主轴(14)的运动阻尼由调节密封螺丝(15)调节，阻尼弹簧(13)、弹力橡胶膜(12)、阀门主轴(14)为弹性联接方式。
3.按权利要求1所述的IC卡预付费燃气表，其特征在于IC卡电路由贴装芯片93C46(U4)贴装在电路板上构成，整个卡有16个引脚，IC卡的输入经插座P1引入微电脑(2)上，功能键(3)由按键S2构成，S2的一端接地，另一端作为输入，外围输入电路(5)采用无源RC网络，由R11～R16、C11、C13、C15构成，VDD有效复位电路由R18、C9、D7构成。
4.按权利要求1所述的IC卡预付费燃气表，其特征在于所述的输出驱动开关电路(6)由R1～R10、R23、Q1～Q5、Q7、Q8、D9构成，显示元件由发光二极管L1～L4构成，报警元件由蜂鸣器B1构成。
5.按权利要求1所述的IC卡预付费燃气表，其特征在于所述的微电脑(2)由上电复位电路、振荡电路、中央处理器U1、存贮器U3、输出扩展电路U2等构成，其中，上电复位电路由R21、C6、D8构成，振荡电路由C1、C2、CY构成。
6.按权利要求1所述的IC卡预付费燃气表，其特征在于所述的电源管理电路(11)由充电电路、防倾斜电路、防非法开盖电路、无触点自动关阀电路、外部电源VDD开关电路、电源监测电路等组成，其中，充电电路由D1构成，防倾斜电路由水银开关S3、关阀限位开关(20)、后备电池(10)构成，防非法开盖电路由S4、S5、后备电池(10)构成，无触点自动关阀电路由后备电池(10)、关阀限位开关(20)、三极管Q9、Q10、电阻R24构成，电源监测电路由微功耗器件AN051(Q11)构成。
专利摘要本实用新型是一种IC卡预付费燃气表，它属于机电一体化计量测控装置。该燃气表由基表、测控器两大部分组成。其中，基表由普通燃气表和流量数据采集器构成；测控器由IC卡、外围输入电路、供电电池、后备电池及电源管理电路、输出驱动电路、显示报警电路、电动阀以及微电脑等构成，其相互间的联接为电气联接。本实用新型结构紧凑，价格低、用途广。它既可测量燃气用量，又可对燃气实行定额管理，实现预收费等多种功能，是燃气管理部门提高工作效率，加速资金回流和科学管理的一种理想装置。
文档编号G01F1/05GK2266125SQ96213458
公开日1997年10月29日 申请日期1996年6月6日 优先权日1996年6月6日
发明者盛朝强, 杨志, 高昂 申请人:重庆天地新技术公司