一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表的制作方法
【专利摘要】一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表，它包括水表基体、水表单片机以及与水表单片机相连的时钟模块、流量传感器计量电路、射频卡通讯电路、UART串口通讯电路和执行器，所述的水表单片机的UART串口通过UART串口通讯电路与上级M_bus集中器相连，射频卡通讯电路与用户的射频IC卡感应连接，射频卡通讯电路与水表单片机的对应信号端相连，水表单片机的控制信号输出端通过执行器与水表基体内阀门的控制信号输入端相连。本实用新型的利用M_Bus总线连接各类仪表，可大大简化住宅小区，办公场所等能耗智能化管理系统的布线和连接，且具有结构简单、造价低廉、可靠性高的特点。
【专利说明】—种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及仪表能耗监控领域，尤其是将MBus用于各类仪表或相关装置的能耗类智能管理系统，具体地说是一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表。
【背景技术】
[0002]仪表总线(meter bus, MBus)是一种新型总线结构，MBus主要特点是通过两条无极性传输线来同时供电和传输串行数据，而各个子站(以不同的ID确认)并联在MBus总线上。将MBus用于各类仪表或相关装置的能耗类智能管理系统中时，可对相关数据或信号进行采集并传递。
[0003]目前，住宅小区，办公场所等地区所安装的仪表通常采用没有进行能耗管理，采用人工抄表的方式进行数据采集，人工抄表不但效率低，且不利于科学管理，给城市管网的建模、分析、规划等都带来很大的困难。另外，人工抄表做不到及时抄表，不容易实现按月实施阶梯计费。
【发明内容】
[0004]本实用新型的目的是针对上述问题，提出一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表。按户安装水表，通过电子模块记录用户的使用量，后级设备可采用专利号为201320117638.4的基于M_bus总线的远程仪表控制系统，每栋楼安装一个或数个中继器每个中继器可带载128台阶梯水表，中继器最终汇总到一台集中器然后通过无线GPRS数据发射器把数据发送到Internet网络，终端收费系统可以水表采集数据进行阶梯计费，通过Internet网络实现远程控制。
[0005]本实用新型的技术方案是:
[0006]一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表，它包括水表基体、水表单片机以及与水表单片机相连的时钟模块、流量传感器计量电路、射频卡通讯电路、UART串口通讯电路和执行器，所述的水表单片机的UART串口通过UART串口通讯电路与上级M_bus集中器相连，射频卡通讯电路与用户的射频IC卡感应连接，射频卡通讯电路与水表单片机的对应信号端相连，水表单片机的控制信号输出端通过执行器与水表基体内阀门的控制信号输入端相连。
[0007]本实用新型的射频卡通讯电路包括125KHz射频IC U201、电阻R201、电阻R207、三极管Q200、检波二极管D200 ;所述的电阻R201的一端作为射频卡通讯电路的信号输入端与水表单片机的通信信号输出端相连，电阻R201的另一端与三极管Q200的基极相连，三极管Q200的基极和发射极之间并联电阻R207，三极管Q200的发射极接地，水表单片机的输出信号经过三极管反相后接入射频IC U201的CFE管脚，该射频IC U201与射频IC卡感应连接，从射频IC卡的射频线圈感应到的信号经过检波二极管D200后与由电阻R210、R211、电容C207、C209组成RC滤波电路相连，滤波后的信号接入射频IC U201的INPUT管脚进行整形放大，射频IC U201的通信信号输出端与水表单片机的对应通信信号输入端相连。
[0008]本实用新型的射频卡通讯电路还包括由射频IC U201的COLl，C0L2射频输出管脚、电阻R213、电感线圈和电容C208组成的振荡电路以及由二极管D201、D202、D204、D205、电阻R209、R215、电源和射频IC U201的C0L1，C0L2射频输出管脚组成的电压嵌位电路。
[0009]本实用新型的执行器包括电阻R119、R120、R124、三极管Q101，Q103, Q115、Q106，Q104，Ql 12、马达M和电容Cl 18，电阻Rl 19和R120的一端分别作为执行器的控制信号输入端与水表单片机的阀门控制信号输出端相连，电阻R119和R120的另一端分别连接三极管QlOU Q106的基极，三极管QlOl的发射极接三极管Q103的基极，三极管QlOl的集电极接三极管Ql 15的基极，三极管Q106的发射极接三极管Q104的基极，三极管Q106的集电极接三极管Ql 12的基极，三极管Ql 15和Ql 12的发射极接马达电源，三极管Ql 15和Ql 12的集电极分别接三极管Q104和Q103的集电极，三极管Ql 15和Q104的连接点以及三极管Ql 12和Q103的连接点分别接马达的两端，马达的输出控制阀门的开闭，三极管Q103和Q104的发射极均串联电阻R124后接地，三极管Q115和Q112的集电极之间串联电容C118。
[0010]本实用新型的流量传感器计量电路包括电阻RC1、RC2，电容CC1、CC2及采样干簧管，采样干簧管的两流量计量信号输出端分别串接上拉电阻RCl和RC2后与水表单片机的对应流量信号采集端相连。
[0011]本实用新型的有益效果:
[0012]本实用新型中，水表采用UART串口通过UART串口通讯电路与上级M_bus集中器相连可实现集中抄表功能和集中控制功能。
[0013]本实用新型中，水表的射频通讯电路采用125KHZ射频IC U2270B作为基站发射、接收专用芯片；采用执行器控制阀门的开或关，在连接网络的情况下终端收费系统可以通过Internet网络实现远程控制阀门的开或关。
[0014]本实用新型中，在水表单片机内部有实时时钟模块，水表单片机可以根据内部时钟来对用水量进行用量与时间的记录，后级连接的远程终端收费系统可以按月根据用户使用不同用水量来实现3个或3个以上的阶梯单价计费。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型中阶梯水表原理框图。
[0016]图2是本实用新型中阶梯水表单片机电路图。
[0017]图3是本实用新型中阶梯水表中射频卡通讯电路图。
[0018]图4是本实用新型中阶梯水表中的执行器电路图。
[0019]图5是本实用新型中梯水表中的流量传感器计量电路图。
【具体实施方式】
[0020]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。
[0021]一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表，它包括水表基体、水表单片机以及与水表单片机相连的时钟模块、流量传感器计量电路、射频卡通讯电路、UART串口通讯电路和执行器，所述的水表单片机的UART串口通过UART串口通讯电路与上级M_bus集中器相连，射频卡通讯电路与用户的射频IC卡感应连接，射频卡通讯电路与水表单片机的对应信号端相连，水表单片机的控制信号输出端通过执行器与水表基体内阀门的控制信号输入端相连。
[0022]本实用新型的射频卡通讯电路包括125KHz射频IC U201 (型号可为U2270B)、电阻R201、电阻R207、三极管Q200、检波二极管D200 ;所述的电阻R201的一端作为射频卡通讯电路的信号输入端与水表单片机的通信信号输出端相连，电阻R201的另一端与三极管Q200的基极相连，三极管Q200的基极和发射极之间并联电阻R207，三极管Q200的发射极接地，水表单片机的输出信号经过三极管反相后接入射频IC U201的CFE管脚，该射频ICU201与射频IC卡感应连接，从射频IC卡的射频线圈感应到的信号经过检波二极管D200后与由电阻R210、R211、电容C207、C209组成RC滤波电路相连，滤波后的信号接入射频ICU201的INPUT管脚进行整形放大，射频IC U201的通信信号输出端与水表单片机的对应通信信号输入端相连。
[0023]如图2所示，水表单片机从Pl.2脚输出信号经过电阻R201耦合到三极管Q200经过反相后送入U2270B的CFE管脚，该信号通过U2270B发出射频控制信号，将信息写入到射频IC卡中。从射频线圈感应到的信号经过检波二极管D200进行检波后送入由电阻R210，R211电容C207，C209组成RC滤波电路，滤波后的信号送入U2270B芯片的INPUT管脚进行整形放大。放大后信号由U2270B的OUTPUT管脚输入的水表单片机的Pl.1脚。U2270B的C0L1，C0L2为射频输出管脚，与电阻R213，电感线圈，电容C208组成振荡电路。二极管D201，D202，D204，D205和电阻R209，R215与电源和C0L1，C0L2管脚相连，组成一个电压嵌位网络防止振荡线圈两端电压过高而击穿U2270B芯片。
[0024]水表单片机的UART串口通过UART串口通讯电路与上级M_bus集中器相连.后级设备采用专利号为201320117638.4的基于M_bus总线的远程仪表控制系统，每栋楼安装一个或数个中继器每个中继器可带载128台阶梯水表，中继器最终汇总到一台集中器然后通过无线GPRS数据发射器把数据发送到Internet网络，终端收费系统可以通过Internet网络实现远程控制，可以抄录每只阶梯水表的使用量，可以控制每只阶梯水表的阀门开关状态，可以按不同的阶梯限量来实现阶梯价计费。可以远程校准用户阶梯水表内的时钟系统实现准确的阶梯计价。
[0025]本实用新型的执行器包括电阻R119、R120、R124、三极管Q101，Q103, Q115、Q106，Q104，Ql 12、马达M和电容Cl 18，电阻Rl 19和R120的一端分别作为执行器的控制信号输入端与水表单片机的阀门控制信号输出端相连，电阻R119和R120的另一端分别连接三极管QlOl、Q106的基极，三极管QlOl的发射极接三极管Q103的基极，三极管QlOl的集电极接三极管Ql 15的基极，三极管Q106的发射极接三极管Q104的基极，三极管Q106的集电极接三极管Ql 12的基极，三极管Ql 15和Ql 12的发射极接马达电源，三极管Ql 15和Ql 12的集电极分别接三极管Q104和Q103的集电极，三极管Ql 15和Q104的连接点以及三极管Ql 12和Q103的连接点分别接马达的两端，马达的输出控制阀门的开闭，三极管Q103和Q104的发射极均串联电阻R124后接地，三极管Ql 15和Ql 12的集电极之间串联电容Cl 18。
[0026]如图3所示，执行器由水表单片机P6.6，P6.7发出开关阀控制信号。当P6.6为高电平P6.7为低电平时执行开阀动作，当P6.6为低电平P6.7为高电平时执行关阀动作。当P6.6为高电平时三极管Q101，Q103, Q115导通马达M2端输出高电平Ml端输出低电平，马达执行开阀动作；当P6.7为低电平时三极管Q106，Q104, Q112截止。当P6.6为低电平时三极管Q101，Q103, Q115截止。当P6.7为高电平时三极管Q106，Q104, Q112导通，马达M2
端输出低电平Ml端输出高电平，马达执行关阀动作。电容C118与马达正负电源端相连防止马达内部电感感应高压击穿驱动三极管。电阻R124串联在电源电路中，起到限流作用。
[0027]本实用新型的流量传感器计量电路包括电阻RC1、RC2，电容CC1、CC2及采样干簧管，采样干簧管的两流量计量信号输出端分别串接上拉电阻RCl和RC2后与水表单片机的对应流量信号采集端相连。
[0028]本实用新型未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表，其特征是它包括水表基体、水表单片机以及与水表单片机相连的时钟模块、流量传感器计量电路、射频卡通讯电路、UART串口通讯电路和执行器，所述的水表单片机的UART串口通过UART串口通讯电路与上级M_bus集中器相连,射频卡通讯电路与用户的射频IC卡感应连接,射频卡通讯电路与水表单片机的对应信号端相连，水表单片机的控制信号输出端通过执行器与水表基体内阀门的控制信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表，其特征是所述的射频卡通讯电路包括125KHz射频IC U201、电阻R201、电阻R207、三极管Q200、检波二极管D200 ;所述的电阻R201的一端作为射频卡通讯电路的信号输入端与水表单片机的通信信号输出端相连，电阻R201的另一端与三极管Q200的基极相连，三极管Q200的基极和发射极之间并联电阻R207，三极管Q200的发射极接地，水表单片机的输出信号经过三极管反相后接入射频IC U201的CFE管脚，该射频IC U201与射频IC卡感应连接，从射频IC卡的射频线圈感应到的信号经过检波二极管D200后与由电阻R210、R211、电容C207、C209组成RC滤波电路相连，滤波后的信号接入射频IC U201的INPUT管脚进行整形放大，射频IC U201的通信信号输出端与水表单片机的对应通信信号输入端相连。
3.根据权利要求2所述的一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表，其特征是所述的射频卡通讯电路还包括由射频IC U201的C0L1，C0L2射频输出管脚、电阻R213、电感线圈和电容C208组成的振荡电路以及由二极管D201、D202、D204、D205、电阻R209、R215、电源和射频IC U201的C0L1，C0L2射频输出管脚组成的电压嵌位电路。
4.根据权利要求1所述的一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表，其特征是所述的执行器包括电阻R119、R120、R124、三极管Q101, Q103, Q115、Q106, Q104，Ql 12、马达M和电容Cl 18，电阻Rl 19和R120的一端分别作为执行器的控制信号输入端与水表单片机的阀门控制信号输出端相连，电阻R119和R120的另一端分别连接三极管Q101、Q106的基极，三极管QlOl的发射极接三极管Q103的基极，三极管QlOl的集电极接三极管Ql 15的基极，三极管Q106的发射极接三极管Q104的基极，三极管Q106的集电极接三极管Ql 12的基极，三极管Ql 15和Ql 12的发射极接马达电源，三极管Ql 15和Ql 12的集电极分别接三极管Q104和Q103的集电极，三极管Ql 15和Q104的连接点以及三极管Ql 12和Q103的连接点分别接马达的两端，马达的输出控制阀门的开闭，三极管Q103和Q104的发射极均串联电阻R124后接地，三极管Ql 15和Ql 12的集电极之间串联电容Cl 18。
5.根据权利要求1所述的一种用于阶梯计价的具有M_bus总线数据远传功能的水表，其特征是所述的流量传感器计量电路包括电阻RC1、RC2，电容CC1、CC2及采样干簧管，采样干簧管的两流量计量信号输出端分别串接上拉电阻RCl和RC2后与水表单片机的对应流量信号采集端相连。
【文档编号】G07F15/06GK203746164SQ201420092856
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月3日 优先权日:2014年3月3日
【发明者】吴兴中 申请人:徐州君兴电子科技有限公司