专利名称：气水电用量数据采集控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种采集气水电用量的控制装置。
目前国内并存几种“气水电”收费方式，其中，以入户抄表收费方式为主，它既耗费人力、物力、财力，又给用户带来麻烦和不安全，且使“气水电”三行业投入的资金周转缓慢，对“气水电”用量情况也无法监控。即便是现在正在实施的一户一表(电表)卡式预交费方式，也仅仅能解决供电行业的收费问题，若“气水”两行业采用同样办法，成本会很高，将给用户带来较重的负担，对用量也同样无法及时监控，而且就卡式预交费电表本身来说，由于长期通电工作使自耗增加，存在易烧表、寿命不如机械式电表等不足。另外，在少数别墅小区采用了计算机联网收费方式，它把与计算机相连的1量装置分别安装在“三表”上，可随时将数据传入计算机，然后再由用户定期交费。这种办法虽然方便，但其测量部分仍需要长期通电，也存在可靠性的问题，而且成本太高。
此前，我们申请了“可记忆数字传感器”实用新型专利(申请号为98241999.6)，它装在气、水、电表上，平时不需通电，仅在测量时刻才用电，且输出为数字量。
鉴于上述，本实用新型的目的就是提供一种可克服上述缺陷、解决气水电收费问题的气水电用量数据采集控制器，它耗电小、可靠性高、成本低。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种气水电用量数据采集控制器，由采集控制电路和数据储存卡构成，其特征在于所述采集控制电路由单片微机电路、时钟、定时器、向单片微机电路提供电源的受控电源、向时钟和定时器提供电源的电池电路构成，时钟的输出接定时器的输入，定时器的输出和单片微机电路中微处理器的输出接至受控电源的控制输入端；所述数据储存卡和单片微机电路中的微处理器相接。
在本实用新型的实施措施中所述单片微机电路由微处理器、程序存储器、并行接口、显示器电路、声响电路构成。
所述时钟为电子表电路。
所述定时器由两位十进制计数器和设定开关组串联构成，所述时钟的输出接十进制计数器的输入。
所述受控电源由双稳态触发器、电子开关、开关电源依次串联构成，定时器的输出和单片微机电路中微处理器的输出接双稳态触发器的输入。
所述电池电路由锂电池及其充电电路、电源变换器构成，锂电池接电源变换器的输入，电源变换器的输出接所述定时器的电源端。
本控制器在平常状态下，受控电源不运行，单片微机电路因无电也不工作，时钟和定时器所需电源由电池电路提供。时钟每隔一段时间向定时器输出一次脉冲，定时器计时到时后，其输出信号使受控电源投入运行，于是单片微机电路得电工作，进行数据采集和数据处理，将处理后的数据写入数据储存卡中，并通过声响电路提示用户。待用户取出数据储存卡后，单片微机电路使受控电源退出运行，后者使单片微机电路掉电。当用户持数据储存卡交费后复插入本控制器中时，受控电源又投入运行，单片微机电路得电工作，经检查所插数据储存卡无误后，单片微机电路再使受控电源退出运行，于是单片微机电路又掉电，本控制器恢复到平常状态。
本实用新型具有以下优点1．数字重复性好，采集数据精度高。
2．可随时采集并储存数据。
3．仅在要采集数据时通电工作，且所需工作时间很短即可完成所有数据的采集，耗电很低。
4．成本低、寿命长且稳定可靠。
5．可扩展、可升级。
以下结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。
图1是本实用新型的电路框图；图2是本实用新型的电路原理图；图2-1、2-2、2-3、2-4分别为图2的左上、右上、左下、右下分图。
本实用新型由采集控制电路和数据储存卡构成。请参见图1，采集控制电路由单片微机电路1、时钟5、定时器4、向单片微机电路1提供电源的受控电源3、向时钟5和定时器4提供电源的电池电路6构成，时钟5的输出接定时器4的输入，定时器4的输出和单片微机电路1中微处理器的输出接至受控电源3的控制输入端；数据储存卡2和单片微机电路1中的微处理器相接。图中装在气水电三表上的“可记忆数字传感器”7通过微机总线与单片微机电路1相连接。
请参见图2所示本实用新型的一个实施例。采集控制电路装在一个外壳内，装在气水电三表上的“可记忆数字传感器”通过微机总线CB、AB、DB与单片微机电路相连接。
单片微机电路由图上部(见图2-1、2-2)的微处理器IC15、地址锁存器IC16、程序存储器IC17、并行接口IC18、显示器电路、声响电路按常规接法构成。其中显示器电路由液晶显示器LCD、扫描振荡器IC19、段数据驱动器IC20～IC26、位数据驱动器IC27构成，声响电路(见图2-3)由反相器IC29、驱动器V3、扬声器构成，反相器IC29的输入接微处理器IC15的P17脚。IC28是向微处理器提供时间数据的日历芯片，反相器IC13、电容C3、二极管D3等构成微处理器IC15的自动复位电路。
数据储存卡IC14为卡片式EEPROM储存器，其通过一个卡座与微处理器IC15的P1.0～P1.3脚相接，该卡座上设有一微动开关S4，该开关S4与电阻R15、二极管D4、反相器IC8等组成插拔卡上电和掉电控制电路，当数据储存卡IC14插入卡座或从卡座上拔出时，微动开关S4被接通并由IC8送出一高电平。IC9组成确认有回执信号后的掉电控制电路，其输入接IC15的P1.7脚。
见图左下部(图2-3)，时钟由普通电子表电路IC1构成，电池电路由锂电池Li及其充电电路IC2、直流电源变换器AH805构成，定时器由两位十进制计数器IC4、IC5和设定开关组SW1、SW2串联构成。
见图右下部(图2-4)，受控电源由双稳态触发器IC10、电子开关、开关电源依次串联构成，其中，电子开关由晶体管V2、光耦器IC11、双向可控硅BCR串联构成，滤波器LF1、整流桥DB104G、脉宽调制器SPS、变压器T及各稳压电路构成了可输出5V、12V、24V的开关电源。5V、12V电源分别由稳压器7805、7812稳定，脉宽调制器SPS根据经光耦器IC12所接收的24V电源与基准源KA431的差值信号，对输出电压进行调整。此处脉宽调制为成熟技术，不再赘述。
锂电池Li接时钟IC1的电源端和电源变换器AH805的输入，电源变换器AH805输出的5V电源为定时器中的IC4～IC9、受控电源中的IC10和电子开关等供电。时钟IC1的AL输出经单稳态触发器IC3后接十进制计数器IC4的输入。定时器的输出和单片微机电路中微处理器的输出接双稳态触发器IC10的输入，其中，设定开关组SW1和SW2的输出经IC6和IC7相与后，再和IC8、IC9的输出一起接IC10的时钟输入脚。
图右下部的晶体管V4和继电器C19FD构成供电转换电路，当受控电源工作时，该供电转换电路得电，继电器C19FD的节点将锂电池Li与充电回路接通，受控电源不工作时，该供电转换电路失电，继电器恢复常态，锂电池Li向时钟IC1供电。
下面叙述工作原理本控制器的单片微机电路平时不上电，仅时钟和定时器靠3V锂电池供电工作。时钟IC1每24小时从AL脚输出一串30秒的断续脉冲，通过D1、D2、R1、C1整形后，触发单稳态触发器IC3,IC3输出一串大于30秒的脉冲，送至定时器的十进制计数器IC4。十进制计数器IC4和IC5、八位开关组SW1和SW2用来设定交费时间(将IC7输出端的高电位送入两计数器的清零端即可按设定时间循环，其最大设定时间为99天)，由于IC4采用下降沿触发，其Q1输出由低电平变高电平。每经过一天，与之对应的Q输出端分别为高电平。时间超过10天后，IC5的对应输出端出现高电平。若设定每30天交一次费，则SW1对应IC4的Q0输出的7-10这组开关以及SW2对应的IC5的Q3输出的4-13这组开关均设成接通状态。当到设定时间后，与非门IC6的两输入端均为高电平，再经IC7反相输出高电平，此高电平加到IC10的CLK时钟输入端，其Q端输出高电平，使V2导通，通过IC11触发BCR导通，接通220V交流电，使受控开关电源投入运行。于是单片微机电路上电，运行程序，执行数据采集程序，顺序将“气水电”用量数据送显示器电路显示，并送数据储存卡IC14中储存。显示器电路的显示状态设定为当显示时间时，为小时/天/月共六位，年为四位；当显示用量时，为个/十/百/千四位；右起第五位不显示，右起第六位为“气水电”标示位，显示“1”时为气，“2”为水，“3”为电。
当数据采集完成后，IC15通过P1.7脚发出报响信号脉冲串，通过声响电路提示用户拔出数据储存卡IC14准备交费。当用户拔卡时，触动开关S4,IC8输出高电平触发IC10翻转一次，Q端输出低电平，V2和BCR均截止，受控开关电源退出运行，于是单片微机电路掉电。当用户交费后将数据储存卡IC14插回原处时，又触动一次开关S4,IC8输出高电平，IC10又翻转一次，Q输出高电平，V2和BCR导通，受控开关电源投入运行，单片微机电路上电，执行自检程序，检查储存卡IC14中是否有回执信号，若有，则IC15的P1.7脚发出信号，通过IC9触发IC10一次(IC10的翻转次数为奇数时，单片微机电路上电，偶数时单片微机电路掉电)，其Q输出低电平，使开关电源掉电，本控制器又恢复到平常状态。
由于受控电源掉电后，供电转换电路也失电，继电器恢复常态，锂电池Li与其充电电路断开，继续供相关电路正常工作，这些电路都是CMOS低功耗电路，耗电极低。直流电源变换器AH805在受控电源上电时为空载状态。
受控电源提供的24V电源是为控制切断用户的220V电网电压准备的，其断电控制电路简单成熟，需要时加上即可实现。
权利要求1．一种气水电用量数据采集控制器，由采集控制电路和数据储存卡构成，其特征在于所述采集控制电路由单片微机电路、时钟、定时器、向单片微机电路提供电源的受控电源、向时钟和定时器提供电源的电池电路构成，时钟的输出接定时器的输入，定时器的输出和单片微机电路中微处理器的输出接至受控电源的控制输入端；所述数据储存卡和单片微机电路中的微处理器相接。
2．如权利要求1所述的气水电用量数据采集控制器，其特征在于所述单片微机电路由微处理器、程序存储器、并行接口、显示器电路、声响电路构成。
3．如权利要求1所述的气水电用量数据采集控制器，其特征在于所述时钟为电子表电路。
4．如权利要求1所述的气水电用量数据采集控制器，其特征在于所述定时器由两位十进制计数器和设定开关组串联构成，所述时钟的输出接十进制计数器的输入。
5．如权利要求1所述的气水电用量数据采集控制器，其特征在于所述受控电源由双稳态触发器、电子开关、开关电源依次串联构成，定时器的输出和单片微机电路中微处理器的输出接双稳态触发器的输入。
6．如权利要求1所述的气水电用量数据采集控制器，其特征在于所述电池电路由锂电池及其充电电路、电源变换器构成，锂电池接电源变换器的输入，电源变换器的输出接所述定时器的电源端。
专利摘要本控制器气水电用量数据采集控制器由采集控制电路和数据储存卡构成,采集控制电路由单片微机电路、时钟、定时器、向单片微机电路提供电源的受控电源、向时钟和定时器提供电源的电池电路构成,时钟的输出接定时器的输入,定时器的输出和单片微机电路中微处理器的输出接至受控电源的控制输入端,数据储存卡和单片微机电路中的微处理器相接。它耗电小、可靠性高、成本低,可解决气水电收费问题。
文档编号G01D4/08GK2350728SQ9825037
公开日1999年11月24日 申请日期1998年12月21日 优先权日1998年12月21日
发明者孙克强 申请人:孙克强, 谭远辉