专利名称：多用户数显水量表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种居民住宅中使用的多用户数显水量表，属于自动计量仪器。
目前，已沿用了多年的通用水表，是一种纯机械式装置，它体形大，精度低，读数模糊不清，且必须逐门入户抄表，不能适应计算机的普及应用。
本实用新型的目的是提供一种适应现代化管理的新型水表，不进入用户就能测出每户的用水量，而且能集中数据处理。便于实现中心计算机联网，解决了用水的现代化管理。
本实用新型在构造上由两部分构成即水流量探测头和多用户数显水量表。
水流量探测头的构造是在一个壳体内，密封玻璃下部装有水动波轮和同轴转动的反光盘，密封玻璃上部装有红外脉冲检测电路板，该电路主要由一对红外对管，一块集成电路CD4040和二块CD4082及配置的电阻、电容等元件组成，其输出端M通过电缆接至多用户数显水表的输入端，即脉冲数据暂存器的CL入口。
多用户数显水表由以下电路部分构成，即数据采集及整形电路和数据处理及显示电路1.数据采集及整形电路的构造是脉冲数据暂存器(2)的Q输出端与脉冲数据采集开关(3)的输入A端相连；同时脉冲数据采集开关(3)的另一输入端B与采集开关时序器(4)的输出端TQ相连；脉冲数据采集开关(3)的输出端Y又通过二极管D与数据脉冲综合整形器(5)的输入端FA、FB相连；同时还通过延时电阻R与数据脉冲暂存器(2)的清零入口Rs端相连；最后，数据脉冲综合整形器(5)的输出端YF与单片机应用单元(7)的P3.3端相连。
2.数据处理及显示电路的构造是定时脉冲发生器(6)的输出端TQ14与单片机应用单元(7)的P3.2端相连，单片机应用单元(7)的P3.6时基输出端与采集开关时序控制器(4)的输入端tcL相连；数据脉冲综合整形器(5)的输出端YF与单片机应用单元(7)的数据入口P3.3端相连；单片机应用单元的串行输出口P3.0和P3.1端分别和8位LED显示器(8)的数据输入口1NA，1NB和CLK相连；单片机应用单元(7)的动态显示控制信号输出口P1.0～P1.7分别与8位LED显示驱动器(8)输入口Z1A～Z8A端相连；单片机应用单元(7)的串行输出口P3.0和P3.1端还与Rs-232通讯接口(9)相连；当控制信号通过Rs-232接口加至单片机应用单元的P3.5端时，用户数据将顺序输到外接的“自动抄表器”MC(10)内。
通过以上基本电路可以按照需要构成两个用户以上的数显水表系统。下面以16个用户的数显水表为例，详细说明实施例。
图1是本实用新型数显水表实施例的电路原理图。
图例说明1-水流量探测头M1-M16；2-脉冲数据暂存器IC1-IC8；3-脉冲数据采集开关IC9-IC12；4-采集开关时序控制器；5-数据脉冲综合整形器；6-时基脉冲产生器；7-单片机应用单元；8-8位LED显示器；9-Rs-232通讯接口；10--自动抄表器。
图2是本实用新型实施例的水流量探测头构造图图例说明21-水动波轮；22-反光盘；23-密封玻璃；24-电路板；25-顶盖板；26-发光管；27-输出电缆。
图3是水流量探测头的电路原理图。
首先根据图2来说明水流量探测头的机械构造在壳体中由密封玻璃(23)分为上下两室，下室中有水动波轮(21)和同轴转动的反光盘(22)，(22)为相间的黑白两色。上室中有电路板(24)，(24)上装有电路元件。上室盖上顶盖板(25)，(25)上有用水指示发光管(26)和信号输出电缆(27)。
图3中水流量探测头的电路原理是当反光盘旋转时，红外对管HK收到返回的红外光并在R2上形成脉冲，通过集成电路CD4040进行脉冲计数，当计数到600个脉冲时，在CD4082的1Y端经R4、C3和传输电缆向多用户数显示水表输出一个数据脉冲，而每当计数到30个脉冲时，CD4082的2Y端又经R5输出一个显示脉冲，使发光管D2闪亮一次。
下面结合图1再说明16用户数显水量表的电路结构原理水流量探测头M(1)通过传输电缆与多用户数显水表的输入端相联；即M1～M16分别与脉冲数据暂存器(2)的输入CL1～CL16端相联，脉冲数据暂存器(2)的输出Q1～Q16端分别与脉冲数据采集开关(3)的输入1A～16A端相联。与此同时，脉冲数据采集开关(3)的另一组输入1B～16B端又分别与采集开关时序控制器(4)的输出TQ1～TQ16端相联。脉冲数据采集开关(3)的输出Y1～Y16端分别通过二极管D1～D16汇总后与数据脉冲综合整形器(5)的输入FA、FB端相联，与此同时，脉冲数据采集开关(3)的输出Y1～Y16又分别通过延时电阻R1～R16与数据脉冲暂存器(2)的清“零”入口Rs1～Rs16端相联，使脉冲数据暂存器(2)清“零”，以等待接收下一个数据脉冲。在时基关系上，采集开关时序控制器(4)受单片机应用单元(7)又受时基脉冲产生器(6)的控制。它们的联接关系为定时脉冲发生器(6)的输出tQ14端与单片机应用单元(7)的P3.2端相联，而单片机应用单元(7)的P3.6做为时基输出端又与采集开关时序控制器(4)的输入tCL端相联。数据脉冲综合整形器(5)的整形输出YF端与单片机应用单元(7)的数据入口P3.3端相联。在分户数据采集时，只要该户有数据脉冲出现，单片机应用单元(7)即对该户进行加法运算，并将运算结果送8位LED显示器(8)进行显示。它们的联接关系是单片机应用单元(7)的串行输出口P3.0和P3.1端分别和8位LED显示器(8)的数据输入口1NA、1NB和CLK端相联。而单片机应用单元(7)的动态显示控制信号由P1.0～P1.7口输出，分别与8位LED显示器(8)的驱动输出口Z1A～Z8A端相联。为与中心计算机联网，单片机应用单元(7)的串行输出口P3.0和P3.1端又与Rs-232通讯接口(9)相联，当外加控制信号通过Rs-232接口(9)加至单片机应用单元(7)的P3.5端时，内存数据和用户号将顺序输至外接的“自动抄表器”MC(10)内。
由于采用了上述方案，本实用新型的积极效果是它可以同时检测多至16个用户的用水量，且精度较高；用水数据能逐户的顺序显示，且清晰可见；能方便人工抄表，不再有扣门入户的困扰；特别是能和计算机联网，解决了用水的现代化管理。
为了便于实施，结合附图再对其工作原理作进一步说明水流量探测头的工作原理由图2说明用水时，水流使水动波轮(2)转动，轴上的反光盘(22)也随之旋转，反光盘为黑白两色，由电路板(24)上射出的红外光，只有照射到占园盘四分之一的白色部分时才产生反射。水动波轮每旋转一圈，电路板(24)上的红外对管将因有一次反射光而产生一个脉冲，使图3电路中的脉冲计数器前进一位，图3在电路设计上使水波轮(21)每旋转600圈即用水量为0.02立方时，水流量探测头输出一个数据脉冲。为给用户一个指示信号，图2的水流量控制头的顶盖上还装有一个反光管(26)，水动波轮每旋转30圈，即用水为一公斤时闪亮一次。
多用户数显水量表的工作原理可由图1说明开机后在定时脉冲发生器(6)的作用下，单片机应用单元(7)脉冲数据采集开关(3)及时序控制器(4)将自动接通第1号用户的数据暂存器(2)，此时，只要1号用户的水流量探测头有数据脉冲送入数据暂存器(2)，经脉冲数据采集开关(3)采集后，单片机应用单元(7)将对该户做运算操作，即在该户的原存数据上进行加0.02立方的加法运算，并将运算结果送8位LED显示器(8)进行数据显示。8位LED显示器中，两位用于显示户号，六位用于显示用水数据，显示精度为0.01。定时脉冲的间隔时间，即每户的显示停留时间为2.5秒，当下一个定时脉冲信号(6)到来时，单片机应用单元(7)先将1号用户的用水数据存入该户的数据存储单元中，然后，单片机应用单元(7)通过采集开关时序控制器(4)将脉冲数据采集开关(3)与第2号用户接通，于是，单片机应用单片(7)开始运行第2号用户的数据采集，数据运算，数据显示和数据存储的程序，并以此往复循环。若为16个用户时，一个循环同期的时间为40秒。为此，用户在40秒内的用水数据，将暂存在水流量探测头(1)和脉冲数据暂存器(2)内，使整个检测过程无任何数据的误漏，故计量精度较高。多用户数显水量表上配有标准Rs-232通讯接口(9)，在外加指令控制下，按照原设程序，表内各用户的用水数据，及其户号依次送入外接计算机或中间转存环节“自动抄表器”MC(10)内。两保证停电后用水数据的完整性，多用户数显水量表遇有停电将自动切换至直流供电。此外，为防止人为破坏，还能随时检测出水流量探测头的电缆故障。
图1中水流量探测头(1)的芯片为CD4040和CD4082；脉冲数据暂存器(2)的芯片为CD4013；脉冲数据采集开关(3)的芯片为CD4081；采集开关时序控制器(4)的芯片为CD4520和CD4514；数据脉冲综合整形器(5)的芯片为CD4011；定时脉冲信号发生器(6)的芯片为CD4060；单片机应用单元(7)的芯片为80C31、27C16、74LS373和CD4011；8位LED显示器(8)的芯片为74LS164和74LS243；交直流供电自动切换的芯片为CD4060、CD4011和LM324。
权利要求1 一种多用户数显水量表，其特征是由水流量探测头和数显水量表两部分构成，1.1水流量探测头的构造是在一个壳体内，密封玻璃下部装有水动波轮和同轴转动的反光盘，密封玻璃上部装有红外脉冲检测电路板，该电路主要由一对红外对管，一块集成电路CD4040和二块CD4082及配置的电阻、电容等元件组成，其输出端M通过电缆接至多用户数显水表的输入端，即脉冲数据暂存器的CL入口；1.2多用户数显水表由以下电路部分构成，即数据采集及整形电路和数据处理及显示电路1.2.1数据采集及整形电路的构造是脉冲数据暂存器(2)的Q输出端与脉冲数据采集开关(3)的输入A端相连；同时脉冲数据采集开关(3)的另一输入端B与采集开关时序器(4)的输出端TQ相连；脉冲数据采集开关(3)的输出端Y又通过二极管D与数据脉冲综合整形器(5)的输入端FA、FB相连；同时还通过延时电阻R与数据脉冲暂存器(2)的清零入口Rs端相连；最后，数据脉冲综合整形器(5)的输出端YF与单片机应用单元(7)的P3.3端相连；1.2.2数据处理及显示电路的构造是定时脉冲发生器(6)的输出端TQ14与单片机应用单元(7)的P3.2端相连，单片机应用单元(7)的P3.6时基输出端与采集开关时序控制器(4)的输入端tcL相连；数据脉冲综合整形器(5)的输出端YF与单片机应用单元(7)的数据入口P3.3端相连；单片机应用单元的串行输出口P3.0和P3.1端分别和8位LED显示器(8)的数据输入口1NA，1NB和CLK相连；单片机应用单元(7)的动态显示控制信号输出口P1.0～P1.7分别与8位LED显示驱动器(8)输入口Z1A～Z8A端相连；单片机应用单元(7)的串行输出口P3.0和P3.1端还与Rs-232通讯接口(9)相连；当控制信号通过Rs-232接口加至单片机应用单元的P3.5端时，用户数据将顺序输到外接的“自动抄表器”MC(10)内。
专利摘要一种多用户数显水量表,由水流量探测头和数显水量表两部分构成,探测头由水动波轮,反光盘,红外对管、集成电路等元件构成,水动波轮和反光盘装在密封玻璃下部,红外对管,集成电路等元件装在密封玻璃上部,数显水表由数据采集及整形电路集成块和数据处理及显示电路集成块等元件构成。其优点是能将多个用户的用水量集中数据处理,实现计算机联网,不再进入每户抄表,是一种现代化管理的手段。
文档编号G01F1/00GK2295197SQ9723330
公开日1998年10月21日 申请日期1997年6月5日 优先权日1997年6月5日
发明者宋礼文, 王同孝, 许瑞民, 许一成, 吴清收 申请人:山东矿业学院