专利名称：智能煤气表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气计量器具，特别是适用于民用的智能煤气表。
背景技术：
长期以来，困扰燃气行业的一个大问题就是燃气的供销差率，即不能确保燃气的正常使用和对盗气的控制问题。目前，现有技术的煤气表只能解决计量收费问题，而不能对用户人为盗气实行控制，即煤气表没有控制装置，因此，使煤气行业多年来一直处于供销不平衡的亏损局面。此外，现有技术的计数远传装置有的采用干簧管传感器，但因其抗干扰能力差，计数不准，更容易被盗气。
发明内容鉴于现有技术存在上述问题，本实用新型提供一种既能准确计数上传又能控制盗气的智能煤气表。它是由装为一体的表体(1)、顶盖(2)和计数器盒(3)组成，其特征是顶盖(2)外上端装有由控制板(8)、倾斜报警传感器、防磁报警传感器、开盖报警传感器和电池盒(14)构成并由螺钉(16)固定的控制盒(4)，控制盒(4)外的右侧面后部有一插入电池盒(14)的电池盒插孔(18)，控制盒(4)的正面中间有一小孔，孔中装有由发光二极管构成的报警灯(9)，顶盖(2)内装有由螺钉(6)固定和橡胶圈(7)密封的控制阀(5)，计数器盒(3)外上端有一螺纹孔(11)，该孔中插入由带有螺纹铜套封装的霍尔元件传感器(10)，计数器盒(3)内的字轮(13)上有一小孔，该孔中粘有磁铁(12)，控制板(8)的右侧引出一根通过控制盒(4)并用橡胶圈(17)密封的远传电缆(15)(如图1图2所示)。电池盒(14)里装有由四节每节为1.5V的干电池串连构成的电池组。控制板(8)由CPU(型号为87LPC764)、计数脉冲电路、电机驱动电路、复位电路、密匙电路、上传接口电路、电源电路、报警电路和报警灯电路构成，并设有J1-J6六个连接器J1与供电电池相连；J2与倾斜报警传感器、防磁报警传感器、漏气报警传感器和开盖报警传感器相连；J3为密匙插口；J4与上位机的上传断线、上位开阀、报警上传、VDD’电源、GND、计数上传相连；J5与控制阀和机内断线报警相连；J6与报警灯相连(如图3所示)。由于本实用新型采取了上述技术方案，因此，当智能煤气表被人为倾斜(角度大于45°)时，计数器会发生计量错误，即为盗气，此时倾斜报警传感器的触点会闭合，该信号通过连接器J2的1脚接入CPU的P0.0口，CPU接到信号后，会把该报警信号通过CPU的P1.0口输出，经电阻R5、三极管隔离后上传给上位机；当人为的将较大磁铁靠近计数器盒时，也会造成计数不准确，即为盗气，此时防磁报警传感器触点闭合，通过连接器J2的2脚接入CPU的P0.0口，CPU接到信号后，通过P1.6口将该报警信号输出上传；如果人为打开盒盖(控制盒、计数器盒)时，即为盗气，无论哪个盒盖被打开，此时开盖报警传感器的触点闭合，并通过连接器J2的4脚接入CPU的P0.0口，CPU接到信号后，通过P1.6口输出上传报警信号；如果在室内装有燃气泄漏报警传感器(由用户自配)，当有漏气发生时，漏气报警传感器的接点闭合，该信号通过连接器J2的3脚接入CPU的P0.0口，CPU接到信号后，通过P1.6口输出上传报警信号，此外，通过连接器J6的3脚接入的计数脉冲信号输入给CPU的P0.3口，CPU通过计算可算出燃气的耗量，如果出现异常的大流量，说明有胶管断裂等泄露，这也是一种漏气报警，CPU检测到后，通过P1.6口输出上传报警信号，以上几种报警中任何一种报警发生后，CPU都会通过P1.4、P1.2、P1.3、口关闭控制阀，并点亮控制盒上的报警灯。当上传线或控制阀与控制板的连线被人为切断时，即为盗气，该信号通过连接器J4的2脚或J5的2脚接入CPU的P0.5口，CPU接到该信号后，通过P0.2口或P1.6口通过连接器J4的4脚输出上传报警信号。
综上所述，只要有报警发生，CPU均会上传报警信号，同时关闭控制阀(机内断线报警不能关闭控制阀)，此时燃气不能使用，报警灯闪亮，报警灯通过J6的1脚接出，由CPU的P1.7口控制，当有报警发生时，报警灯亮0.1-0.2秒，熄灭1-2秒而闪烁，报警解除后，报警灯熄灭。如果再打开控制阀，必须用密匙(密码)插入连接器J3，接入CPU P0.6和P0.7口，当CPU接到密匙的信号后，方能打开控制阀。另外，也可以通过连接器J4的2脚由上位机发出指令给CPU打开控制阀。本实用新型的用气计量是通过容积式原理，把使用的燃气量转换为字轮的转动以表示通过的燃气量。为实现计数远传，在相应精度的字轮上，安装一块小磁铁(如精度0.1m3，则在0.01字轮上安装)，把霍尔元件传感器安装在靠近该字轮的地方；当字轮转动一圈时，霍尔元件传感器发出一个电脉冲信号，每个电脉冲信号代表0.1m3，该信号通过控制板上连接器J6的3脚接入CPU的P0.3口并通过连接器J4的5脚上传给上位机。由于本实用新型的计数远传装置部分采用了抗干扰能力强的霍尔元件传感器，因此提高了对燃气计量、计数远传的准确性和可靠性，确保煤气表的使用寿命。
本实用新型在顶盖里安装的由直流电机和阀门组成一体的控制阀为密闭防爆式、小电流(35mA以下)、低电压(6V以下)，其性能安全可靠。它通过一根四芯电缆与控制盒的控制板相连，其中两根为信号线，一根为机内报警线，一根为接地线；当电路通过电源VCC、VDD接通电源，当给IN1发出高信号后，电机正转，即关闭控制阀；而当IN2发出高信号后，电机反转，即打开控制阀。其输出信号通过连接器J6接到电机上。为了节电，设置了继电器D1，二极管D2为继电器泄放保护电路。当CPU P1.4发出低信号时，三极管N2关闭，继电器D1的2个触点打开，VCC、VDD切断，U3不加电，故不耗电。当需要改变控制阀状态时，CPU通过P1.4口发出高信号，N2导通，D1吸合，VCC、VDD接通，U3得电，即可使用。
由此可见，本实用新型不但解决了对用户人为盗气的控制问题，而且提高了对燃气计量和计数远传的准确性和可靠性。当用户人为盗气时，智能煤气表可自动报警，同时关闭控制阀，此时，燃气不能使用。另外，由于本实用新型采用了微功耗的设计，煤气表还可以由电池供电，由于具有以上优点，因此对燃气行业改善供销不平衡的亏损局面具有很大的实用性。
图1为本实用新型结构示意图，并作为说明书摘要附图。
图2为图1的右视图。
图3为本实用新型原理框图。
图4为本实用新型控制板电原理图。
其中(1)表体(7)橡胶圈 (13)字轮(2)顶盖(8)控制板 (14)电池盒(3)计数器盒(9)报警灯 (15)远传电缆(4)控制盒 (10)霍尔元件传感器(16)螺钉(5)控制阀 (11)螺纹孔(17)橡胶圈(6)螺钉(12)磁铁 (18)电池盒插孔具体实施方式
下面参照图4详细描述各部分电路的构成及元器件的连接关系本实用新型采用的单片机(87LPC764)是一种80C51改进型CPU，它增加了用户想要的WDT看门狗、I2C总线、2个模拟量比较器、上电复位检测和欠压复位检测，保证I/O口驱动电流达到20mA，运行速度为标准80C51的2倍，其本身的可靠性和电磁兼容性极好。
本实用新型的计数脉冲电路由霍尔元件传感器构成；封装霍尔元件传感器铜套上端有孔，计数脉冲信号线经孔引出接入控制盒里。
电机驱动电路由集成电路U3(M54544AL)、电阻R3、R9、电容C4、C5、三极管N2、继电器D1和二极管D2构成；U3是一个具有直流电机驱动功能的集成电路；其中，U3的1脚和9脚相接，再与电容C5的正极连接后连到继电器D1的一个触点上；U3的2脚和8脚与电阻R3的一端、电容C4的负极相接，电阻R3的另一端和电容C4的正极接在一起与继电器D1的另一个触点相连，继电器D1两组触点的另一端分别接电源VCC和VDD；U3的4脚与CPU的P1.2口相接；U3的6脚与CPU的P1.3口相接；U3的5脚接地；U3的3脚接到J5的4脚，通过J5的4脚与控制阀相接；U3的7脚通过J5的3脚与控制阀相接，CPU的P1.4口连接到电阻R9的一端上，R9的另一端接三极管N2的基极；N2的发射极接地；集电集接二极管D2的正极和继电器D1的驱动线圈的一端，驱动线圈的另一端与二极管D2的负极相连后接到电源VCC上。
复位电路由电阻R4、电容C2和微动开关S1构成；CPU的P1.5口与微动开关S1的一端、电容C2的正极、电阻R4的一端相连，电容C2的负极与微动开关S1的另一端接地，电阻R4的另一端接电源VCC。
密匙电路由电阻R1、R2构成；J3的4脚和CPU的P0.7口、R2相接，J3的3脚与CPU的P0.6口、R1相接。
上传接口电路由二极管D5、D6构成；CPU的P0.2口与二极管D5的正极、D6的负极相接后与J4的3脚连接，二极管D5的负极接电源VCC，D6的正极接地，J4的1脚接VDD’。
电源电路由集成电路U4(MAX603)、电容C3、保险F1构成；F1为自复保险，防止板上短路的发生，U4(MAX603)是一个低压差，微功耗的电压调整电路，当电池组(6V)或上位供电时，U4会输出一个5V电压(VCC)供给控制电路元器件使用，而U4电路所使用的VCC2电压由VDD直接供给，当上位机发生故障时，由备用电池组供电。U4的2、3、5、6、7脚接地，C3的负极接地，C3的正极与U4的1脚和4脚相接，并通过J1的2脚与电池组的正极相连，J1的1脚接地并与电池组的负极相接，从J4的1脚接入VDD’，接到保险F1的一端上，F1的另一端与U4的1脚相接，这一点就是电源VDD端，U4的8脚输出，即为电源VCC。
报警电路包括电池电压低报警电路、上传断线报警电路、机内断线报警电路和倾斜、防磁、漏气、开盖报警电路；电池电压低报警电路由电阻R6、R7构成；R6的一端接电源VCC，另一端接R7的一端，并与CPU的P0.4口相接，R7的另一端接地；上传断线报警电路由电阻R5、三极管N1构成；CPU的P1.6口连在R5的一端，R5的另一端与N1基极相连，N1的发射极接地，N1的集电极通过连接器J4的3脚上传给上位机；机内断线报警电路由与控制阀连接的两根导线构成；并与另两根导线同在一根电缆里，一根通过J5的1脚接地，另一根通过J5的2脚连接CPU的P0.5口，在控制阀内两根导线短接；倾斜、防磁、漏气、开盖报警电路由R10构成；上述四种报警传感器通过J2的1、2、3、4脚接入和CPU P0.0口、R10的一端相接，R10的另一端接到电源VCC上。
报警灯电路由电阻R8构成；报警灯与CPU板上J6的1、2脚相连，其正端与J6的1脚相连，负端与J6的2脚相连，电阻R8的一端与J6的1脚连接，另一端接到电源VCC上。
本实用新型的倾斜报警传感器是由水银开关构成；防磁报警传感器由干簧管构成；开盖报警传感器由微动开关构成。
权利要求1.一种智能煤气表，由装为一体的表体(1)、顶盖(2)和计数器盒(3)组成，其特征是顶盖(2)外上端装有由控制板(8)、倾斜报警传感器、防磁报警传感器、开盖报警传感器和电池盒(14)构成并由螺钉(16)固定的控制盒(4)，控制盒(4)外的右侧面后部有一插入电池盒(14)的电池盒插孔(18)，控制盒(4)的正面中间有一小孔，孔中装有报警灯(9)；顶盖(2)内装有由螺钉(6)固定和橡胶圈(7)密封的控制阀(5)；计数器盒(3)外上端有一螺纹孔(11)，该孔中插入由带有螺纹铜套封装的霍尔元件传感器(10)，计数器盒(3)内的字轮(13)上有一小孔，该孔中粘有磁铁(12)。
2.根据权利要求1所述的智能煤气表，其特征是从控制板(8)的右侧引出一根通过控制盒(4)并用橡胶圈(17)密封的远传电缆(15)。
3.根据权利要求1所述的智能煤气表，其特征是电池盒(14)里装有由四节每节为1.5V的干电池串联构成的电池组。
4.根据权利要求1所述的智能煤气表，其特征是控制板(8)由CPU(87LPC764)、计数脉冲电路、电机驱动电路、复位电路、密匙电路、上传接口电路、电源电路、报警电路和报警灯电路构成，并设有J1-J6六个连接器J1与供电电池相连；J2与倾斜报警传感器、防磁报警传感器、漏气报警传感器和开盖报警传感器相连；J3为密匙插口；J4与上位机的上传断线、上位开阀、报警上传、VDD’电源、GND、计数上传相连；J5与控制阀和机内断线报警相连；J6与报警灯相连。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的智能煤气表，其特征是计数脉冲电路由霍尔元件传感器构成，封装霍尔元件传感器的铜套上端有孔，计数脉冲信号线经孔引出接入控制盒里，当计数器字轮转动一圈时，霍尔元件传感器发出一个电脉冲信号，该信号通过控制板的连接器J6的3脚接入CPU的P0.3口并通过连接器J4的5脚上传给上位机。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的智能煤气表，其特征是电机驱动电路由集成电路U3、电阻R3、R9、电容C4、C5、三极管N2、继电器D1和二极管D2构成；其中，集成电路U3的1脚和9脚相接，再与电容C5的正极连接后连到继电器D1的一个触点上；U3的2脚和8脚与电阻R3的一端、电容C4的负极相接，电阻R3的另一端和电容C4的正极接在一起与继电器D1的另一个触点相连，继电器D1两组触点的另一端分别接电源VCC和VDD；U3的4脚与CPU的P1.2口相接；U3的6脚与CPU的P1.3口相接，U3的5脚接地；U3的3脚接到J5的4脚，通过J5的4脚与控制阀相接；U3的7脚通过J5的3脚与控制阀相接，CPUP1.4口连接到电阻R9的一端上，R9的另一端接三极管N2的基极，N2的发射极接地；集电极接二极管D2的正极和继电器D1的驱动线圈的一端，驱动线圈的另一端与二极管D2的负极相连后接到电源VCC上。
7.根据权利要求1、2、3或4所述的智能煤气表，其特征是复位电路由电阻R4、电容C2和微动开关S1构成；CPU的P1.5口与微动开关S1的一端、电容C2的正极、电阻R4的一端相连，电容C2的负极与微动开关S1的另一端接地，电阻R4的另一端接电源VCC。
8.根据权利要求1、2、3或4所述的智能煤气表，其特征是密匙电路由电阻R1、R2构成；J3的4脚和CPU的P0.7口、R2相接，J3的3脚与CPU的P0.6口、R1相接。
9.根据权利要求1、2、3或4所述的智能煤气表，其特征是上传接口电路由二极管D5、D6构成；CPU P0.2口与二极管D5的正极、D6的负极相接后与J4的3脚连接，二极管D5的负极接电源VCC，D6的正极接地，J4的1脚接VDD’。
10.根据权利要求1、2、3或4所述的智能煤气表，其特征是电源电路由集成电路U4、电容C3、保险F1构成；U4的2、3、5、6、7脚接地，C3的负极接地，C3的正极与U4的1脚和4脚相接，并通过J1的2脚与电池组的正极相连；J1的1脚接地并与电池组的负极相接，从J4的1脚接入VDD’，接到保险F1的一端上，F1的另一端与U4的1脚相接，这一点就是电源VDD端，U4的8脚输出，即为电源VCC。
11.根据权利要求1、2、3或4所述的智能煤气表，其特征是报警电路包括电池电压低报警电路、上传断线报警电路、机内断线报警电路和倾斜、防磁、漏气、开盖报警电路；电池电压低报警电路由电阻R6、R7构成；R6的一端接电源VCC，另一端接R7的一端，并与CPU的P0.4口相接，R7的另一端接地；上传断线报警电路由电阻R5、三极管N1构成；CPUP1.6口连在R5的一端，R5的另一端与N1的基极相连，N1的发射极接地，N1的集电极通过连接器J4的3脚上传给上位机；机内断线报警电路由与控制阀连接的两根导线构成；并与另两根导线同在一根电缆里，一根通过J5的1脚接地，另一根通过J5的2脚连接CPU P0.5口，在控制阀内两根导线短接；倾斜、防磁、漏气、开盖报警电路由电阻R10构成；上述四种报警传感器通过J2的1、2、3、4脚接入和CPU P0.0口、R10的一端相接，R10的另一端接到电源VCC上。
12.根据权利要求1、2、3或4所述的智能煤气表，其特征是报警灯电路由电阻R8构成；报警灯与CPU板上J6的1、2脚相连，其正端与J6的1脚相连，负端与J6的2脚相连，电阻R8的一端与J6的1脚连接，另一端接到电源VCC上。
专利摘要本实用新型涉及一种燃气计量器具,特别是适用于民用的智能煤气表。它由表体、顶盖、计数器盒组成,其特征是顶盖上装有由控制板、倾斜报警传感器,防磁报警传感器、开盖报警传感器和电池盒构成的控制盒,控制盒上有报警灯和插入电池盒的插孔,顶盖内装有控制阀,计数盒上插有由铜套封装的霍尔元件传感器,计数器盒内的字轮上粘有磁铁。由于采取了上述技术方案,本实用新型不仅具有防盗气控制功能,而且提高了对燃气的计量和计数远传的准确性和可靠性。当用户人为盗气时,智能煤气表可自动报警,同时关闭控制阀,此时燃气不能使用,因此,对燃气行业改善供销不平衡的亏损局面具有很大的实用性。
文档编号G01F15/06GK2510832SQ0127468
公开日2002年9月11日 申请日期2001年12月27日 优先权日2001年12月27日
发明者张文成, 肖开祥, 张晓华, 吕文孝, 陈义立 申请人:天津市裕民燃气表具有限公司, 天津市中环系统工程有限责任公司