专利名称：智能卡水表的制作方法
技术领域：
本实用新型为一种智能化IC卡预付费冷、热水表。
现有的IC卡预付费系统(如电表、水表、煤气表等)可应用的IC卡有三种①接触式IC卡系统；该类型的IC卡首先通过卡座8个电气触点与IC的触点相接触，然后与读、写装置进行数据交换。卡座的抗破坏能力差，寿命短，要求使用环境条件好，不适合在阴暗、潮湿的环境下工作，否则电气触点会锈蚀脱落。②非接触式IC卡系统；该类型IC卡无电气触点，通过特殊的读、写装置产生的电磁波与IC卡完成数据交换。其发射天线可以安装在机壳内，所以抗破坏能力强，寿命长，可以工作在较为恶劣的环境中。但由于靠电磁波完成数据交换，所以它的设备复杂，抗干扰能力和数据交换的可靠性、工作稳定性、经济性不如接触式IC卡系统。③“i Button”卡系统；属于接触式IC卡类型，但它的电气触点方式设计的极为巧妙，仅需一个面接触就可以完成数据交换。“i Button”IC卡的形状如硬币，外壳由不锈钢封装，而卡座则是不锈钢板。使用时只需将IC卡放在卡座上即可。它同时具有接触式IC卡数据交换可靠、不怕干扰和非接触式IC卡机械结构坚固、抗破坏能力强、寿命长、可以工作在恶劣的环境下等优点。“i Button”卡经济实用，是IC卡水表的理想选择。但至今没有使用“i Button”卡的水表。
本实用新型的目的是提供一种使用“i Button”卡，可靠性高、寿命长的智能卡水表。
本实用新型包括有表体、外壳、进水管、出水管、记数器、电路盒及电路部分，其特征是单片微处理器分别与“i Button”卡座、关阀键、用水传感器、启动键、LCD显示器和电磁阀电连接。单片微处理器最好还与外磁场检测传感器和欠压检测电路电连接。上述电气部件都有市售商品，如“i Button”卡座、键、传感器、LCD显示器和电磁阀电等、而欠压检测电路也是已有技术，在一般电子线路图册上就有现成的可用。
基本工作原理用水传感器将水表的流量变换为电脉冲信号，送到控制部分的微处理器完成用水的计量。表内的控制由高度集成的单片微处理器实现，单片机内置复位电路、振荡器、FLASH程序存储器、EEPROM存储器，具备空闲和掉电模式，用以完成流量数据的准确采集和非易失性记录，控制阀门执行机构的动作，提供人机界面完成用户数据的加入、查询等维护操作。表内可设置对非法外加磁铁、电池耗尽情况进行检测的机构，一旦检测到这些情况，立即关闭阀门，并在液晶显示器显示告警信息。
当用户将充值(购水)后的“i Button”卡放在卡座上，并按启动键，微处理器开始读、写“i Button”卡，并将卡中的充值量存在微处理器中，同时消除卡内的充值量。如果充值量有效，则微处理器驱动LCD显示器，显示当前的充值量，如果表内以前有剩余量，则显示剩余量、当前充值量和总量。然后微处理器发出控制信号使电磁阀门启开为用户供水。用户每用一单位的水，如0.1立方米水，用水传感器输出一个开关信号，从微处理器内存的充值量中减掉0.1立方米。当减到还剩一定水量，如5立方米时，每用掉0.5立方米，微处理器控制电磁阀门关闭一定时间一次，如关闭时间为30秒，同时在LCD显示器上显示购水提示符，提示用户购水。当减到充值量等于0时，微处理器控制阀门关闭，直到用户将“i Button”卡重新充值并启动水表。
该水表内除了装有用水传感器外，还可装有外磁场检测传感器，当用户在水表上放置磁铁企图干扰水表用水传感器正常计量时，外磁场检测传感器会发出信号，微处理器则立即关闭电磁阀门停止供水。当去掉外加磁场后，水表会恢复供水。
该水表用的电源最好为电池，设计工作时间为5年以上。当电池的电量降低到不能使水表正常工作时，欠压检测电路发出信号。微处理器控制阀门关闭，并在LCD显示器上显示电池欠压提示符，提示更换电池。该水表可设有强制关阀键，当按动此键后，水表会关闭阀门。这样在用户的管道上可以省却表前节门，一方面节省了开支，另一方面使用户不能非法拆除水表或直通供水，给用户窃水设置了障碍。
为了节省电能，该水表的显示器最好为人工干预显示方式，即平时不显示，如果需要显示，只要按动启动键，显示器就开始显示一定时间，如显示时间为1分钟。
本实用新型的显著优点是可靠性高、寿命长由于使用“i Button”IC卡，所有电路部分可以完全密封，不怕潮湿，大大地提高了水表的可靠性和延长水表的使用寿命。
图1为实施例的机械结构示意图。
图2为实施例电框图。
图3为实施例的电原理图。
实施例见图1-3。图3中虚线框的数字编码与图2中相应的方框对应。该智能化IC卡预付费水表由控制部分和机械部组成机械部分由电路盒1、水表计数器2、经过重新设计的水表3、进水管4、出水管5、电磁阀门6、水表外壳7、发泡隔热材料8等机械零部件组成。为了使IC卡水表在机械尺寸上与普通水表相同，如果不对普通水表在尺寸上缩短，则在串接上电磁阀门后，其机械尺寸必然超长。因此在不影响水表计量精度的情况下，对水表的壳体进行了重新设计，使口径20mm的水表长度由原来的195mm缩短到120mm，确保串接电磁阀门后，水表的长度仍为195mm。
电磁阀门6为脉冲控制电磁阀。当在阀门6的引线上施加3.6伏500毫秒正电压脉冲时，阀门启开，并保持开的状态。当在阀门的引线上施加3.6伏500毫秒负电压脉冲时，阀门关闭，并保持关闭的状态。该阀门为隔膜式液压阀，由一个电脉冲控制的2mm口径导流阀控制阀内水流的方向，靠自来水的自身压力推动主阀门的启开与关闭。
用水传感器9将水表的流量变换为电脉冲信号，送到控制部分的微处理器10完成用水的计量。传感器9由固定的干簧管和装在水表计数器字轮上的永久磁钢构成。磁钢安装在X0.01立方米位的齿轮轴上，于是，每流过0.1立方米水，于簧管接触一次，所以该水表的最低显示位为0.1立方米。
发泡隔热材料8是在水表体3、电磁阀门6与水表外壳7之间充填的隔熟层。在作为热水表使用时，将热水表释放的热量与外部隔离，确保安装在表壳外的控制电路环境温度保持在60℃以下，使电路部分和电池等能正常工作。
水表外壳7将水表的所有零部件封闭为一个整体，它起到两个作用；①使水表实现机电一体化结构，保护水表内部零件不受损坏。②散热功能，将水表散发出的部分热量散发掉。
该水表在机械和电气上分为两个独立的模块，它们之间由加有铅封的螺丝连接，以便更换电池和维修。
表的控制由高度集成的单片微处理器10(型号为AT90S1200)实现，该单片机10内置复位电路、振荡器、FLASH程序存储器、EEPROM存储器，具备空闲和掉电模式，用以完成流量数据的准确采集和非易失性记录，控制阀门执行机构的动作，提供人机界面完成用户数据的加入、查询等维护操作。对流量脉冲，采用磁/干簧管感应、复位计数的方式，既具有强抗干扰能力，又具备低功耗的特性。复位电路选用专用芯片IMP811R，抗干扰能力强，功耗低(仅为5微安)，复位可靠。
表内设置对非法外加磁铁、电池耗尽情况的检测机构，一旦检测到这些情况，立即关闭阀门，并在液晶显示器显示告警信息。
在智能卡的选择上，采用“i Button”卡，具有抗潮湿等恶劣环境、高保密性、无机械磨损寿命长等优越性。
当用户将充值(购水)后的“i Button”卡11放在卡座12上，并按启动键13，微处理器10开始读、写“i Button”卡，并将卡中的充值量存在微处理器中10，同时消除卡11内的充值量。如果充值量有效，则微处理器10驱动LCD显示器14，显示当前的充值量，如果表内以前有剩余量，则显示剩余量、当前充值量和总量。然后微处理器10发出控制信号使电磁阀门6启开为用户供水。用户每用0.1立方米水，用水传感器9输出一个开关信号，从微处理器10内存的充值量中减掉0.1立方米。当减到还剩5立方米时，每用掉0.5立方米，微处理器10控制电磁阀门6关闭一次，关闭时间为30秒，同时在LCD显示器14上显示购水提示符，提示用户购水。当减到充值量等于0时，微处理器10控制阀门6关闭，直到用户将“i Button”卡11重新充值并启动水表。该水表内除了装有用水传感器9外，还装有外磁场检测传感器15，当用户在水表上放置磁铁企图干扰水表用水传感器9正常计量时，外磁场检测传感器15会发出信号，微处理器10则立即关闭电磁阀门6停止供水。当去掉外加磁场后，水表会恢复供水。
该水表用的电源为锂电池16，设计工作时间为5年以上。当电池的电量降低到不能使水表正常工作时，欠压检测电路17发出信号。微处理器10控制阀门6关闭，并在LCD显示器14上显示电池欠压提示符，提示更换电池。该水表设有强制关阀键13，当按动此键后，水表会关闭阀门。这样在用户的管道上可以省却表前节门，一方面节省了开支，另一方面使用户不能非法拆除水表或直通供水，给用户窃水设置了障碍。
为了节省电能，该水表的显示器14为人工干预显示方式，即平时不显示，如果需要显示，只要按动启动键18，显示器14就开始显示，显示时间为1分钟。对重要电器部件和电路单元的进一步说明a、“i Button”卡座“i Button”卡座是“i Button”卡与控制电路的接口装置，通过“i Button”卡座微处理器可以读、写“i Button”卡，并将卡中的充值量存在微处理器中，同时消除卡内的充量值。b、水传感器水传感器是将水表机械计数转换为电开关信号的装置，水表每流过0.1立方米水，用水传感器输出一个开关信号，微处理器将内存的充值量中减少0.1立方米。c、外磁场检测传感器外磁场传感器的作用是；当用户在水表上放置磁铁企图干扰水表用水传感器正常计量，或折开水表铅封企图打开水表外壳时，传感器会发出信号，微处理器则立即关闭电磁阀门停止供水。当去掉外加磁场后，水表会恢复供水。d、显示器显示器为液晶显示，它显示的内容有次购买水量、剩余水量、用水总量、电池欠压、购水提示、错误操作提示。e、微处理器微处理器与外围电路配合，完成水表的管理和控制。f、启动键启动键为了人工唤醒微处理器，实现人工干预显示，对水表进行充值等操作。g、强制关阀键当按动此键后，水表会关闭阀门。h、欠压检测电路当电池的电量降低到不能使水表正常工作时，欠压检测电路发出信号，微处理器控制阀门关闭。i、阀门驱动电路微处理器输出的控制信号很微弱，不能直接驱动电磁阀门，由阀门驱动电路将微处理器输出的控制信号放大并驱动电磁阀门。m、电池电路电源为锂电池，设计工作时间为5年以上，它和若干个滤波电容一起构成电池电路。
本实施例的优点
1、可靠性高、寿命长由于使用“i Button”IC卡，所有电路部分可以完全密封，不怕潮湿，大大地提高了水表的可靠性和延长水表的使用寿命。
2、一体化结构设计通过对普通水表壳体的重新设计，有效的缩短了水表的长度，串接了电磁阀门后，其几何尺寸仍与普通水表相同，具有良好的互换性，便于老用户改造。
3、冷、热水表通用由于采用了先进的隔热手段，使得电路与机械部分具有很高的温度梯度，在工作介质温度为100℃时，仍能满足电路部分的工作温度。
4、机械计数器与电子计数器显示并存，方便用户的观察和比对。
图3中各电器元件情况见下表
权利要求1.一种智能卡水表，包括有表体、外壳、进水管、出水管、记数器、电路盒及电路部分，其特征是单片微处理器分别与“i Button”卡座、关阀键、用水传感器、启动键、LCD显示器和电磁阀电连接。
2.如权利要求1所说的智能卡水表，其特征是单片微处理器还与外磁场检测传感器和欠压检测电路电连接。
3.如权利要求2所说的智能卡水表，其特征是在水表体、电磁阀门与水表外壳之间充填有隔热层。
专利摘要本实用新型为一种智能化IC卡预付费冷、热水表。包括有表体、外壳、进水管、出水管、记数器、电路盒及电路部分,其特征是:单片微处理器分别与“i Button”卡座、关阀键、用水传感器、启动键、LCD显示器和电磁阀电连接。单片微处理器最好还与外磁场检测传感器和欠压检测电路电连接。由于使用“i Button”IC卡,所有电路部分可以完全密封,不怕潮湿,大大地提高了水表的可靠性和延长水表的使用寿命。
文档编号G07F15/00GK2445300SQ00244869
公开日2001年8月29日 申请日期2000年10月31日 优先权日2000年10月31日
发明者王世信, 李忠贵, 王昆生 申请人:昆明科净源工贸有限公司