专利名称：一种智能公共淋浴系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种操作方便、出水量可随意调节，并根据不同的出水量计算收费的淋浴系统， 属控制技术领域。
背景技术：
现有的公共; 系统大多为插卡式按时计费系统，无法对喷头的出水量进行调节，难以满足
不同洗浴者对出水量的不同需求，更不能根据洗浴者用7jC量的不同而实现精确、合理的费用计取。 另外，在现有插卡式i條器的1顿过程中，若需暂停出7jC (如涂抹香皂时)，大多需要通ffl卡来 实现，给洗浴者带来了很大的不便，为了避免麻烦，有的洗浴者便干脆让水一直流淌，造成了水 煤资源不必要的浪费。因此，公共洗浴场所的洗浴者和经营者都迫切希望有一种操作方便、出水 量可调、并能根据不同的出水量自动计取不同费用的智能公共^m系统。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足、Mf共一种操作方便、出7夂量可调、并能根据不同的 出水量自动计取不同费用的智能公共;條系统。
本发明的问题是以下述技术方案实现的
一种智能公共鹏系统，由喷头、电磁阀、光电阀门以及计量与控制电路组成，所述电磁阀 和光电阀门安装于喷头的供水管路中，所述光电阀门输出的流量信号接计量与控制电路的信号输 入端，所述电磁阀的控制线圈接计量与控制电路的控制信号输出端。
上述智能公共 系统，所述计量与控制电路由单片机、信号采集与处理电路、读卡器电路、 电磁阀驱动电路和显示电路组成，所述信号釆集与处理电路由两个8—3优先编码器和一个二输入四与 门芯片组成，它们接成1"编码器，光电阀门的16个流量信号输出端分别经反相器接1"编码器
的16 M俞入端，16~4编码器的4锦出端分别接单片机的PI, 0 P1. 3端,所述读卡器电路由IC卡专 用读写芯片及与其相连的选频网络组成，所述IC卡专用读写芯片接单片机的PO端口，所述电磁 剛区动电路由场效应管和光电耦合器组成，所述场效应管的漏极负载为电磁阀，所述光电耦合器 的发光二极管正极经限流电阻接电源，负极接单片机的P1.6端，光电耦合器的光电管集电极接电 源，ait极经耦合电阻接场效应管的栅极；所述显示电路由LED显示驱动器和数码管组成，所述 LED显示驱动器的CLK、 DA、 ■端分别接单片机的P2. 0、 P2.1和P2. 2端，其信号输出端接数 码管。
上述智能公共淋浴系统，所述光电阀门由阀体、阀芯、阀杆、手柄和流量传感器组成，所述 流量传感器由发光二极管、光电管和防护罩构成，其中，发光二极管固定于阀杆顶部，其照射方 向与阀杆垂直，所述防护罩固定在阀体顶部，所述光电管的数量为16个，各光电管固定于防护罩 的内壁上，且均布于发光二极管旋转照射的等径轨迹上，光电管的组合电平信号输出即为流量传 感器的输出信号。
上述智能公共淋浴系统，在所述发光二极管与阀体之间增设环形防水片，所述防水片套装于 阀杆上，其外缘与防护罩的内径相匹配。
上述智能公共^^谷系统，在计量与控制电路中增设CAN总线控制器和CAN收发器，戶，CAN总 线控制器接于单片机的P0端口 ，并通过CAN收发器与上位机连接。
本发明利用光电阀门对水管的7K流量进行调节，保证喷头所喷出的水的流量能满足洗浴者的 要求，并可方便地关闭阀门，防止浪费i腺的发生。计量与控制电路通过采集光电阔门所输出的 流量信号，计算出单位时间内洗浴所用水的费用，并从IC卡余额中自动扣除。本发明操作方便、 出7K量可随意调节、并能根据不同的出水量实施精确、公平计费。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的结构框图2是计量与控制电路的电原理图；图3是光电阀门的结构示意图； 图4是光电阀门A-A剖视图； 图5是本发明的程序流程图。
图中各标号为L阀沐2、阀芯；3、手称4、防护罩；5、光电管；6、发光二极管；7、 阀杆；8、定位销；9、防水片；10、阀杆护管；Ul、单片机；U2、 LED显示驱动器；U3、 IC卡专 用读写芯片；U4、总线控制器；U5、光电耦合器；U6、数码管；U7、 CAN收发器；U8、 U9、 8-3
优先编码器；UIO、 二输入四与门芯片；V、光电阀门；FM、蜂鸣器；T、三极管；Q、场效应管；DF、 电磁阀；F、选频网络。
具体实施例方式
本发明是针对现有公共皿系统无法满足洗浴者对出水量的调节需求、无法根据不同的出水 量计取不同的费用、需暂停出水时必须撤卡而给洗浴者带来不便和造成水煤资源浪费这些问题而 专门设计的。
本发明实现需要解决四个问题 一是如何3131设置某种硬件结构来实5郷寸喷头出7乂量的调节； 二是采取何种方式对用户进行收费；三是如何通过智能电子设备根据洗、浴者所调定的不同出7k量 计取不同的费用；四是如何实现在不撤卡的情况下使喷头暂停出水，且在暂停出水时不计取任何费用。
参看图l，针对第一个问题，本发明在供水管路上设置有一个光电阀门v，只要扳动光电阀门 v的扳手即可实mx寸喷头出水量的调节，其中，逆时针扳动扳手是使出水量增大，顺时针扳动扳手
是使出水量减小。将扳手逆时针扳到底为最大出7K，将扳手顺时针扳到底则为无出水。
参看图2，针X寸第二个问题，本发明采用以下方式来实现采用非接触式IC射频卡进行计费，
图中单片机Ul采用89C52,单片机Ul的P0 口接MMM微感应模块和CAN总线控制器SJA1000。 MMM 模土央是系统IC卡专用的读写处理芯片，它会发送一组固定频率的电磁波，当有IC卡靠近该芯片 时，由于卡片内有一个LC串联电路，其频率与读写器鄉的频率相同，这样在电磁波激励下，LC 电路产生谐振，使卡内的电容有了电荷，从而掛共能量将卡内数据鄉出去或接受读写器的数据。
单片机的P1.6连接系统的电磁阀驱动模块，？2.5则连接一个蜂鸣器报警模块。卡片靠近时，系统 将首先对所靠近IC卡的合法性进行判别，若为非法卡(如外单位的卡)，则单片机将对引脚P2.5 输出一个低电平，从而使蜂鸣器报警电路报警，提示用户该卡无效。只有当系统确定所靠近的IC 卡为有效卡且读写器读出IC卡内的余额数据不为零时，单片机将给引脚Pl. 6 ^j共一个低电平， 从而使光电耦合器TLP521-2工作、场效应管Q导通，驱动直流电磁阀DF的阀门打开，接下来用 户只需扳动附图1中的光电阀门V的扳手即可对出7jC量进行调节并开始洗浴。而当读写器读出IC 卡内的余额数据为零时，单片机也将对引脚P2.5输出一个低电平，从而使蜂鸣器报警电鋭艮警， 提示用户余额为零，同时单片机将保持引脚P1.6为高电平，{趙流电磁阀的阀门关闭，喷头将不 再出水。IC卡的扣费数据将通,于控制器SJA1000上82C50的CAN总线传送到上位机。82C250 是CAN收发器，用于提供对总线差动发送和接收的驱动能力。系统CAN总线采用一种串行数据通 信助、议，是一种多组总线，其数据长度为8字节，可以保证通信的实时性。系统的显示模i减用 串行方式进行通信，如附图2，单片机的P2. 0、 P2.1与P2. 2三个弓胸连接一个LED显示驱动器 MC14499，这样通过译码JI^T将IC卡内的余额数据以十进制形式显示在数码显示器上。
参看图3，针对第三个问题，本发明通过以下方式来实现在水流输送管的进水管处所安装的 光电阀门V具有以下特殊结构，图3中球阀的阀体1两端有外螺纹，用于与流体传输管,接。 阀体1内安装有一个球形阀芯2，球形阀芯2 fflil下方的支撑轴与上方的阀杆7安装在阀体1上， 阀杆7上部的截面为方形，下部的截面为圆形；阀杆7圆形截面与方形截面交接处安装着手柄3， 扳动手柄3即可使阀杆7带着阀芯2绕着娥轴转动，转动范围为1/4圆周，两个极限位置对应 于阀门关闭位置及阀门开启的最大位置。球形阀芯2起通断作用的主体为一个中部有一通孔的钢 球，随着手柄3扳动阀芯2转过的角度的不同使得钢球通 L正对管道的面积不同，控制流过管道 的流体量，图1中所示为阀门完^^寸闭的状态。为了与防护罩4连接，阀体l的上方设置了一横 截面约为3/4圆周的阀杆护管10，这是由于手柄3的转动范围为1/4圆周，将阀杆护管10铣去约 1/4圆周而留下约3/4圆周可使手柄3在扳动过程中不受阻碍。阀杆护管10的上方有外螺纹，用 于与防护罩4的内螺,fi^接配合。防护罩4内壁的1/4圆周上装有光电管5。在阀杆7的顶面
上安装有一个发光二极管6，光电管5均布于发光二极管6随阀杆7旋转时所照射的防护罩内表面 的轨迹上，在扳动手柄3并带动阀杆7转动的过程中，发光二极管6发出的激光照射在不同的光 电管5上，使被照射的光电管5感应出高电平。如附图2左部所示，采用两个8-3线编码器74LS148 与一个二输入四与门芯片74LS08 G顿了其中的三个与门)构成一个16位输入、四位二进制码输 出的编码器，用此编码器对各光电管5的输出电平的反相信号进行编码，然后输送到单片机m的 pl.0 pl.3口中。结合附图l，洗浴者在洗浴过程中扳动光电阀门的扳手时将会使16个光电管的 输出电平有所不同，这将导致单片机PI. 0 P1. 3四个引脚所感应的组合电平状态与不同，根据 P1.0 P1.3四个弓胸的不同组合电平状态，便可ffi3i编程设定扣除单位金额的计时器计时时间a (阀门开度越大扣除单位金额的计时器时间a便越小，即钱扣得越快)，这样，便实现了根据阀门 开启大小的不同对单位时间内流过管道的水流收取不同的费用，从而达到了根据不同出水量对用 户计取不同费用的目的。为防止阀体1中的流体从球形阀芯2的阀杆7与阀体1的配合间隙中溢 出而对光电管5及发光二极管6的绝缘度造成影响，在阀杆护管10的上方安装一个环形防水片9， 防水片的底面与阀杆护管10的顶面相接触，在防水片的上方有一个定位销8对防水片进行轴向固 定。
针对第四个问题，需要暂停出水时，只需将光电阀门的扳手顺时针扳到底即可，此时，虽然 电磁阀DF的阀门是打开的，但此时对应于光电阀门V关闭的状态，单片机的PI. 0 P1. 3四个引 脚所感应的电平状态下计时器将被程序设定停止计时工作，单片机也将因计数器不计数而不会进 行扣费操作。这样，即使不撤卡也不会对用户扣取任何的费用。
结合附图1与附图2，根据上述的四个问题的解决方式，可给出本发明的单片机内部勒字的系 统流程图如附图5所示。图中有一个判断环节"计时器刚好计时a秒？"是在用户撤卡时所进行 的，a为单片机对附图1中根据光电阀门的不同开度而编程设定的计时器扣除单位费用的计时时 间，即单片机的计时器每计满a秒进行一次扣费。那么在用户撤卡时存在两种情况 一織卡时 计时器刚好计时到a秒，在这种情况下，只需按照正常的扣费禾將进行扣费即可，另一种情况是 计时器所计时间不及a秒，此况下将采用取整法(不满a秒按a秒计)，以中断扣费禾辨进行扣费。
图中主要集成块的型号是U1为89C521， U2为MC14499， U3为匪，U4为SJA1000， U7为 82C250, U8、 U9为74LS04， U10为74LS08。
权利要求
1、一种智能公共淋浴系统，其特征是，它由喷头、电磁阀(DF)、光电阀门(V)以及计量与控制电路组成，所述电磁阀(DF)和光电阀门(V)安装于喷头的供水管路中，所述光电阀门(V)输出的流量信号接计量与控制电路的信号输入端，所述电磁阀(DF)的控制线圈接计量与控制电路的控制信号输出端。
2、 根据权利要求i所述智能公共纟條系统，其特征是，所述计量与控制电路由单片机(m)、读卡器电路、电磁阀驱动电路和显示电路组成，所述信号采集与处理电路由两个8—3优先编码器 和一个二输入四与门芯片(U10)组成，它们接成16—4编码器，光电阔门(V)的16个流量信号 输出端分别经反相器接164编码器的16个输入端，164编码器的4错出端分别接单片机(U1) 的PI. 0 P1. 3端；所述读卡器电路由IC卡专用读写芯片(U3)及与其相连的选频网络(F)组成， 所述IC卡专用读写芯片(U3)接单片机(m)的P0端口，所述电磁阀驱动电路由场效应管(Q) 和光电耦合器(U5)组成，所述场效应管(Q)的漏极负载为电磁阀(DF)，所述光电耦合器(U5) 的发光二极管正极经限流电阻(R2)接电源，负极接单片机(m)的P1.6端，光电耦合器(U5) 的光电管集电极接电源，皿极经耦合电阻(R3)接场效应管(Q)的栅极；所述显示电路由LED 显示驱动器(U2)和数码管(U6)组成，所述LED显示驱动器(U2)的CLK、 DA、 ！^端分别接单 片机(Ul)的P2.0、 P2,l和P2,2端，其信号输出端接数码管(U6)。
3、 根据权禾腰求1或2所述的智能公共纟鹏系统，其特征是，所述光电阀门(V)由阀体(l)、 阀芯(2)、阀杆(7)、手柄(3)和流量传自组成，所述流量传^ll由发光二极管(6)、光电管 (5)和防护罩(4)构成，其中，发光二极管固定于阀杆(7)顶部，其照射方向与阀杆(7)垂直，所述防护罩固定在阀体顶部，所述光电管的数量为16个，各光电管固定于防护罩的内壁上， 且均布于发光二极管旋转照射的等径轨i匕光电管的组合电平信号即为流量传感器的输出信号。
4、 根据权利要求1或2所述智能公共纟鹏系统，其特征是，在发光二极管(6)与阀体(1) 之间增设环形防水片(9)，所述防ZK片(9)套装于阀杆(7)上，其外缘与防护罩(4)的内径相 匹配。
5、根据权禾腰求l或2所述智能公共f鹏系统，其特征是，在计量与控制电路中增设CAN总 线控制器(U4)和CAN收发器(U7),所述CAN总线控制器(U4)接于单片机(Ul)的P0端口， 并3I31CAN收发器(U7)与上位机连接。
全文摘要
一种智能公共淋浴系统，属控制技术领域，用于解决淋浴设施的调节及计费问题。其技术方案是它由喷头、电磁阀、光电阀门以及计量与控制电路组成，所述电磁阀和光电阀门安装于喷头的供水管路中，所述光电阀门输出的流量信号接计量与控制电路的信号输入端，所述电磁阀的控制线圈接计量与控制电路的控制信号输出端。本发明操作方便、出水量可随意调节、并能根据不同的出水量实施精确、公平计费。
文档编号G05D7/06GK101375776SQ20081007954
公开日2009年3月4日 申请日期2008年10月10日 优先权日2008年10月10日
发明者万书亭, 何玉灵 申请人:华北电力大学(保定)