专利名称：一种暖气智能节能计量装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种暖气智能节能计量装置，可以应用于新建筑暖气 分户计量系统，或既有建筑暖气分户计量、节能改造等相关领域。
背景技术：
能源紧张是现在世界各国需要面对的重大问题，我国则面临更加 严重的能源短缺的情况。我国北方地区逐步采用集中供暖的形式供暖， 近几年来又开始推行分户安装热能表，使收费更加合理，也能部分节 约资源。
但是，依然存在很多问题，因传统采暖收费按面积收费，用户没有 节约的积极性，房间无人时照常供暖，房间温度过高时开窗放热，也存 在交费难的问题。如果某些人想在不使用时关闭暖气，只能关闭现有
的普通手动阀门，无法自动关闭；室温无法设置；传统的热能表存在 计量不准确、易堵塞的问题，不能关闭，不能调温，不能预付费，只 计量不节能，用电池作为动力，电弱计量不准，无电不计量，经常更 换电池增大了使用成本。对于传统顺流单管供暖系统、顺流双管供暖 系统采用传统热能表要将原管道拆下，重新组装成分户环状供暖系统 才能安装使用，破坏原有装修，扰民。传统热能表不能实现分室控制
和计量o
发明内容
本发明的目的就是针对上述的不足，提供了一种结构合理、分户、
分室计量、自动计费、用市电不用电池、IC卡预付费、不需要对现有 管路做很大改动的暖气控制阀控制电路。 一个控制器控制多个控制阀， 可以实现分户、分室控制和自动计费。可以解决传统顺流单管供暖系 统、顺流双管供暖系统、地板采暖系统的分户、分室计量问题，不用 改动管路，不破坏原有装修，可节省大量的改造经费和施工时间。 一种暖气智能节能计量装置，包括
一微处理器IC1,微处理器连接有时钟、温度传感器、显示装置 和至少一个阀门接口，并有电源模块供电，显示装置还连接有IC卡读
写模块；
微处理器IC1用于接收信号、处理数据、控制外围设备工作； 时钟提供计时信号，即提供振荡信号，供微处理器计时用； 温度传感器用于检测温度，并传输给微处理器； 显示装置用于显示信息，IC卡读写模块用于读出相配合的IC信 息，通过显示装置显示并传输给微处理器；
阀门接口用于连接阀门，阀门接收微处理器信号，进行开和关。
4所述阀门包括一电机M1，用于控制开关的开和关， 一微处理器IC， 用于接收信号并驱动电机Ml转动， 一超级电容El,存储电能，断电 后为电机M1提供电能；
微处理器的P63脚接高电位，并通过下拉电阻R2接地，接地线还 连接有并联的开限位开关Sl和关限位开关S2，微处理器的P65脚和 P64脚分别作为0N脚和OFF脚，P60脚连接温控器控制线；ON脚和OFF 脚之间为电才几驱动电^各，包括一电才几M1、两个三才及管Ql和Q2、两个 场效应管Q3和Q4，三极管Ql的集电极和场效应管Q3的漏极共同连 接到电机M1的一端，三极管Q2的集电极和场效应管Q4的漏极共同连 接到电机M1的另一端，两场效应管的源极接地，两三极管的发射极接 高电位VDD,场效应管Q3的栅极与三极管Ql的基极共同连接到OFF 脚，效应管Q4的栅极与三极管Q2的基极共同连接到0N脚；上述高电 位VDD通过二极管Dl和限流电阻Rl连接到电源，超级电容El设置在 高电位VDD和接地之间。
所述微处理器IC1的RST脚连接有一复位电路，因为阀门中有一 超级电容，上电后若干秒内充电电流较大，5V电压是由0V緩慢上升 至5V的，为了电路可靠启动，由RST脚连接到一三极管Q6的集电极， 其基极通过一稳压二极管ZD1连接到电源。当电压低于3. 6V时，保持 复位状态，电压达到3.6V后，复位完成，系统启动，开始工作。
所述电源模块包括一市电接口 Jl，是220V市电接口，市电接口 Jl连接有一变压器Tl将220V交流电变为9V交流电，再连接一整流 桥BRG将9V交流电变为直流电，再经过电容滤波，再经过稳压器LS1 稳压得到稳定的5V直流电，再经过二极管和磁珠Z1、 Z2浆数字电路 与模拟电路隔离以避免千扰，作为电源5V。此电源模块一般适用于有 一个阀门接口的情况。
当有多个阀门接口时，上诉电源模块功率不够，此时，电源模块 包括一市电接口 Jl，市电接口 Jl连接有一开关电源模块AC-DC，再经 过二极管和磁珠Z1、 Z2将数字电路与模拟电路隔离，作为电源5V。
所述温度传感器包括一温度传感器芯片IC2及其外围电路，当温 度变化时，热敏电阻的阻值会随之改变，其振荡电路的CWD脉冲输出 频率也会相应改变，热敏电阻的阻值与这个频率有稳定、固定的对应 关系，此频率传输给微处理器IC1进行处理，得到当前温度，这是温 度传感器的普通用法，是容易实现的。
时钟包括一时钟芯片IC4, 1HZ脚以1赫兹的频率送出振荡信号， 供微处理器IC1计时用。
微处理器IC1连接有至少一阀门接口 ， 5V和GND向阀门提供工作 电源,。用于显示信息的显示装置一般为液晶显示器，还可以连接有ic卡
读写模块，将现有的IC卡读写技术融入其中，达到付费计时的目的。
还可以设置有蜂鸣器，作为报警器使用，是容易实现的。 还可以设置有按键接口，以便输入相关数据。
还设置有非易失性存储器，用于保存工作参数和IC卡中的费用余
额，断电后数据不丟失。
这样，电源模块为整个装置提供5V电源，微处理器IC1连接有时 钟、温度传感器、液晶显示器、按键、至少一阀门接口、存储器、蜂 鸣器、复位电路等。
电源模块供电，复位电路启动装置，时钟提供即时信号，存储器 存储相关信息，显示器显示信息，IC卡读写模块读出IC卡的费用信 息，显示在显示器上并传输给微处理器IC1,微处理器IC1控制阀门 开和关，温度传感器监测周围温度，并将信息传输给微处理器IC1, 微处理器根据温度信息控制阀门的开和关，达到设定温度的目的。断 电后，阀门中的超级电容El继续为阀门提供电源，带动电机关闭阀门。
本发明提供的暖气智能节能计量装置具有以下优点
1. 实现了分户计量， 一个控制器可以控制多个用户或多个阀门， 控制更加精确、有效。
2. 采用超级电容代替电源，普通做法都是采用现有电池，由于容 量限制，需要经常更换，增加了成本和作业频率。
3. 用户可以自由开关暖气阀，房间无人时可以关闭，停止计费， 实现自动节能，比现有各种计费方式都节能。
4. 由于有了温控系统，用户可以自由设置室内温度，可缩小室内 与室外温差，当室内温度达到设定值时，暖气阀可以自动关闭，停止 计费，节约能源，降低用户成本。
5. 当室内温度设定值低时，会在较短时间内达到这一设定值，暖 气阀自动关闭，并停止计费。
6.IC卡预付费方式，解决了收费难的问题，方便管理。
7. 由其制作的阀门安装方便，接口和现有接口类似。
8. 可以采用"两部制收费法"国家发改委、建设部2007年6月3 曰联合发布的《城市供热价格管理暂行办法》，规定采暖收费实行固定 热价和计量热价相结合的"两部制热价"(也称"两部制收费法")。固 定热价按照总热价30%-60%的标准确定，计量热价按用户的实际使用量 计算，用户所要交纳的采暖费是固定热价和计量热价之和。
9. 电机功率低，即可以采用小电机，其功率为2W左右即可，耗能少。
10. 能存储各种信息，便于以后查阅。
611.具有显示装置和输入按键，能够设定信息并显示。
图l为本发明实施例的结构原理图； 图2为本发明实施例的电路原理图； 图3为本发明实施例中阀门的电路原理图。
具体实施例方式
下面将对本发明的实施方式进行详细说明。
一种暖气智能节能计量装置，如图1所示，包括包括一微处理器 IC1,微处理器连接有时钟、温度传感器、显示装置和至少一个阀门接 口，并有电源模块供电，显示装置还连接有IC卡读写模块；
微处理器IC1用于接收信号、处理数据、控制外围设备工作；
时钟提供计时信号，即提供振荡信号，供微处理器计时用；
温度传感器用于检测温度，并传输给微处理器；
显示装置用于显示信息，IC卡读写模块用于读出相配合的IC信 息，通过显示装置显示并传输给微处理器；
阀门接口用于连接阀门，阀门接收微处理器信号，进行开和关。
具体来说，如图2所示，本实施例中微处理器IC1采用AT89S52, 时钟芯片IC4采用PCF8563,温度控制器芯片采用5 5 5 ，存储器采用 AT24C02。而阀门如图3所示，微处理器IC釆用AT89S53。
具体来说，AT89S52的10脚(即RST脚)连接有复位电路，复位 电路即RST脚连接到一三极管Q6的集电极，其基极通过一稳压二极管 ZD1连接到电源，还包括其外围电路。当电压低于3， 6V时，保持复位 状态，电压达到3.6V后，复位完成，系统启动，开始工作。
时钟芯片PCF856 3的1脚和2脚之间有一晶振Y2，其7脚作为1HZ 输出脚连接到AT89S52的14脚，输出1赫兹振荡信号，作为IC1的计 时使用。
非易失性存储器AT24C02,其7脚连接AT89S52的29脚作为WP 脚，用于保存工作参数和IC卡中的费用余额，断电后数据不丢失。
本例中电源采用普通电源，即包括一市电接口 n,是220V市电接 口 ，市电接口 Jl连接有一变压器Tl将220V交流电变为9V交流电， 再连接一整流桥BRG将9V交流电变为直流电，再经过电容滤波，再经 过稳压器LSI稳压得到稳定的5V直流电，再经过二极管和磁珠Zl、 Z2浆数字电路与模拟电路隔离以避免干扰，作为电源5V。
J2、 J6、 J7、 J8为阀门接口，分别连接有阀门，阀门电路如图3 所示，包括 一电机M1，用于控制开关的开和关， 一微处理器IC，微 处理器采用AT系列，如本例采用AT8PS53,用于接收信号并驱动电机 Ml转动， 一超级电容E1，存储电能，断电后为电机M1提供电能。微处理器IC的P63脚接高电位，并通过下拉电阻R2接地，接地 线还连接有并联的开限位开关Sl和关限位开关S2,微处理器IC的P65 脚和P64脚分别作为0N脚和OFF脚，P60脚连接温控器控制线。
ON脚和OFF脚之间为电机驱动电路，包括一电机M1、两个三极管 Ql和Q2 (采用8550型号)、两个场效应管Q3和Q4 (采用NDS335N型 号)，三极管Ql的集电极和场效应管Q3的漏极共同连接到电机Ml的 一端，三极管Q2的集电极和场效应管Q4的漏极共同连接到电机Ml的 另一端，两场效应管的源极接地，两三极管的发射极接高电位VDD, 场效应管Q3的栅极与三极管Ql的基极共同连接到0FF脚，效应管Q4 的栅极与三极管Q2的基极共同连接到0N脚。
上述高电位VDD通过二才及管Dl和限流电阻Rl连4妻到电源，超级 电容El设置在高电位VDD和接地之间。
上述孩i处理器IC的P61脚作为0PN脚，P62作为CLS脚，并分别 通过上拉电阻连接到电源VCC。
上述孩t处理器IC的VDD脚为电源VCC脚，电源VCC脚和P63脚之 间还设置有稳压源电路，保证微处理器有稳定电源，具体为电源VCC 脚通过并联连接的法拉电容E2和电容Cl接地，法拉电容E2的正极还 通过二极管D2接P63脚高电位。
上述超级电容El采用1F，所述法拉电容E2为0. 22F。是为了保证 断电后能关闭阀门，利用其存储的电能推动电机关阀，El在关阀过程 中随着电量消耗，电压会降低，这时，就需要E2作为稳压。并用二极 管D1将E1与电源隔离，防止反向送点，确保IC监测电源掉电，Rl 作为限流电阻，防止向E1充电电流过大，损坏电源；二极管D2作为 电容E2的保护。
"为液晶显示模块接口，连接有液晶显示器，这是容易实现的。 J3为按键接口 ，其1-5脚作为5个按键分别连接到AT89S52的9 脚、11脚、13脚、18脚、19脚。
J5为IC卡电路接口，与AT89S52连接，这是容易实现的。
权利要求
1.一种暖气智能节能计量装置，其特征在于包括一微处理器(IC1)，微处理器连接有时钟、温度传感器、显示装置和至少一个阀门接口，并有电源模块供电，显示装置还连接有IC卡读写模块；微处理器(IC1)用于接收信号、处理数据、控制外围设备工作；时钟提供计时信号，即提供振荡信号，供微处理器计时用；温度传感器用于检测温度，并传输给微处理器；显示装置用于显示信息，IC卡读写模块用于读出相配合的IC信息，通过显示装置显示并传输给微处理器；阀门接口用于连接阀门，阀门接收微处理器信号，进行开和关。
2. 根据权利要求1所述的暖气智能节能计量装置，其特征在于 所述阀门包括一电机(Ml),用于控制开关的开和关；一微处理器(IC)，用于接收信号并驱动电机(Ml)转动； 一超级电容(E1),存储电能，断电后为电机(M1)提供电能； 微处理器的P63脚接高电位，并通过下拉电阻(R2 )接地，接地 线还连接有并联的开限位开关(Sl)和关限位开关(S2),微处理器的 P65脚和P64脚分别作为0N脚和OFF脚，P60脚连接温控器控制线；ON脚和OFF脚之间为电机驱动电路，包括一电机(M1)、两个三 极管(Ql和Q2 )、两个场效应管(Q3和Q4),三极管(Ql )的集电极和 场效应管(Q3)的漏极共同连接到电机(M1)的一端，三极管(Q2)的 集电极和场效应管(Q4)的漏极共同连接到电机(Ml)的另 一端，两场 效应管的源极接地，两三极管的发射极接高电位(VDD),场效应管(Q3) 的栅极与三极管(Ql)的基极共同连接到0FF脚，效应管(Q4)的栅 极与三极管(Q2)的基极共同连接到ON脚；上述高电位(VDD)通过二极管(Dl)和限流电阻(Rl)连接到电 源，超级电容(El)设置在高电位(VDD)和接地之间。
3. 根据权利要求1所述的暖气智能节能计量装置，其特征在于 所述微处理器(IC1)的RST脚连接有一复位电路，即RST脚连接到一三 极管(Q6)的集电极，其基极通过一稳压二极管(ZD1)连接到电源。
4. 根据权利要求1或2或3所迷的暖气智能节能计量装置，其特 征在于所述电源模块包括一市电接口 (Jl),市电接口 (Jl)连接有 一变压器(T1),再连接一整流桥(BRG),再经过电容滤波，再经过稳 压器(LS1)稳压，再经过二极管和磁珠(Zl、 Z2)作为电源(5V)。
5. 根据权利要求1或2或3所述的暖气智能节能计量装置，其特征在于所述电源模块包括一市电接口 ( Jl ),市电接口(J1)连接有一开关电源模块AC-DC,再经过二极管和磁珠(Zl、 Z2 )作为电源(5V)。
全文摘要
一种暖气智能节能计量装置，包括一微处理器(IC1)，微处理器连接有时钟、温度传感器、显示装置和至少一个阀门接口，并有电源模块供电，显示装置还连接有IC卡读写模块。本发明提供的暖气智能节能计量装置结构新颖、分户或分室计量、能自由设置温度、自由开关，具有很好的推广应用价值。
文档编号G07F15/06GK101567105SQ200910015378
公开日2009年10月28日 申请日期2009年5月27日 优先权日2009年5月27日
发明者宋海洋 申请人:济南雪山节能科技有限公司