一种超声波燃气表控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种超声波燃气表控制系统，包括控制器，控制器连接有阀门控制电路、调试电路、故障报警电路、燃气泄露监测模块、超声波采样电路、温度采样电路以及4G无线通信模块，超声波采样电路连接有超声波换能器，控制器通过4G无线通信模块依次连接有集中器、4G基站、服务器，服务器电连接有位于监控中心的监控终端。本发明可实时监测单片机的运行状态，一旦出现工作异常就会发出报警声，警示工作人员经行处理；还以通过改善超声波燃气表的控制方式来提高超声波燃气表的测量精度，减小超声波燃气表的整体体积和重量。
【专利说明】一种超声波燃气表控制系统
[0001]
技术领域
[0002]本发明属于信息技术领域，尤其涉及一种抄表系统。
【背景技术】
[0003]近年来，随着企业信息化建设的推进、IT技术的发展与创新，人们对IT系统的依赖性越来越高。单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央单片机CPU、随机存储器RAM、只读存储器R0M、多种I/O 口和中断系统、定时器/计数器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，具有成本低廉、兼容性好、运行速度快等优点，但是单片机在运行中也会出现一些故障，如果单片机发生故障而不能及时发现和处理，则会影响单片机的正常运行，甚至导致单片机的烧毁。对于需要单片机连续不间断工作的行业，工作人员不可能总是保持良好的注意力，如果没有一种预警装置，将会浪费劳动力，同时也影响工作人员的身体健康。
【发明内容】
[0004]鉴于现有技术中存在的上述问题，本发明的主要目的在于提供一种超声波燃气表控制系统，可实时监测单片机的运行状态，一旦出现工作异常就会发出报警声，警示工作人员经行处理;还以通过改善超声波燃气表的控制方式来提高超声波燃气表的测量精度，减小超声波燃气表的整体体积和重量。
[0005]本发明采用的技术方案如下:
一种超声波燃气表控制系统，包括控制器，控制器连接有阀门控制电路、调试电路、故障报警电路、燃气泄露监测模块、超声波采样电路、温度采样电路以及4G无线通信模块，超声波采样电路连接有超声波换能器，控制器通过4G无线通信模块依次连接有集中器、4G基站、服务器，服务器电连接有位于监控中心的监控终端。
[0006]进一步的，控制器还连接有存储器和显示器。
[0007]进一步的，故障报警电路包括继电器J、芯片ICl、芯片IC2和三极管VI，控制器的VCC脚连接继电器J的触点J-1，继电器J的触点J-1的另一端连接电源Ul，控制器的GND脚接地，控制器的Pl脚连接芯片IC3的引脚1，芯片IC3的引脚2连接芯片IC4的引脚1，芯片IC3的引脚3连接电阻Rl和电容Cl，电容Cl的另一端连接电阻R2、电阻R3、芯片ICl的引脚2和芯片ICl的引脚6，芯片IC3的引脚4连接电阻R2的另一端，电阻Rl的另一端连接电阻R4、芯片ICl的引脚4、芯片ICl的引脚8、芯片IC2的引脚8、喇叭B和电源U2，电阻R3的另一端连接电容C2和芯片ICl的引脚I并接地，芯片ICl的引脚5连接电容C2的另一端，电阻R4的另一端连接电阻R5和芯片IC2的引脚7，电阻R5的另一端连接电容C3、芯片IC2的引脚2和芯片IC2的引脚6，电容C3的另一端连接电容C4、芯片IC2的引脚I并接地，芯片IC2的引脚3连接电容C5，电容C5的另一端连接喇叭B的另一端，芯片IC4的引脚3连接电阻R6和电阻R7，电阻R6的另一端连接电阻R8、电源U3、芯片IC5的引脚4和芯片IC5的引脚8，电阻R7的另一端连接三极管Vl的基极，三极管Vl的集电极连接电阻R8的另一端和电容C6，电容C6的另一端连接电阻R10、二极管Dl的阴极、芯片IC5的引脚2和芯片IC5的引脚6，三极管Vl的发射极连接二极管Dl的阳极和电阻R9，芯片IC4的引脚4连接电阻R9的另一端、电阻RlO的另一端、二极管D4的阳极、二极管D5的阴极、继电器J和芯片IC5的引脚1，芯片IC5的引脚5连接电容C7的另一端，芯片IC5的引脚3连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接二极管D2的阴极、电阻R11、电阻R12和芯片IC2的引脚4，电阻Rll的另一端连接二极管D4的阴极和继电器J的另一端，电阻R12的另一端连接二极管D5的阳极。
[0008]进一步的，燃气泄露监测模块包括气敏传感器MQ-4、滑动变阻器W、电阻一 R21、电阻二R2和电容一C21，气敏传感器MQ-4的电热丝串联滑动变阻器W后与电源电路连接，气敏传感器MQ-4的检测端A与电源电路连接，检测端B与三极管一Tl的基极连接，三极管一Tl的集电极与UA555芯片连接，UA555芯片的输出端依次串接电阻四R4和二极管一D21后与可控硅整流器SCR的控制端连接。
[0009]进一步的，阀门控制电路包括驱动电路和电机阀Μ0ΤΑ、Μ0ΤΒ，所述驱动电路包括4个三极管，其中第一三极管V41和第二三极管V42为PNP型三极管，第三三极管V43和第四三极管V44为NPN型三极管，所述第一三极管V41的发射极连接电容电源VCC、基极连接第一电阻R41、集电极连接第三三极管V43的集电极，所述第二三极管V42的发射极连接电池电源V-BATT、基极连接第二电阻R42、集电极连接第四三极管V44的集电极，所述第三三极管V43的基极连接第三电阻R43、发射极接地，所述第四三极管V44的基极连接第四电阻R44、集电极接地;所述第一三极管V41的集电极和所述第三三极管V43的集电极连接于电机阀的阀门MOTA端，所述第二三极管V42的集电极和所述第四三极管V44的集电极连接于电机阀的阀门MOTB端;所述第一电阻R41和所述第二电阻R42分别连接控制器的第一关阀控制线CLOSE-A和第二关阀控制线CL0SE-B，所述第三电阻R43和所述第四电阻R44分别连接控制器的第一开阀控制线OPEN-A和第二开阀控制线OPEN-B。
[0010]综上所述，与现有技术相比，本发明的有益效果是:
本发明采用了故障报警电路，可实时监测单片机的运行状态，一旦出现工作异常就会发出报警声，警示工作人员经行处理;燃气泄露监测模块可监测燃气的泄露，避免燃气泄漏而无法及时处理；同时本发明避免通过增加超声波燃气表的体积，而改善超声波燃气表的控制系统，如增加温度采样电路，设置阀门控制电路来进一步提高超声波燃气表的测量精度。
【附图说明】
[0011]本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中:
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明中故障报警电路示意图；
图3是本发明中燃气泄露监测模块的电路图；
图4是本发明中阀门控制电路示意图。
【具体实施方式】
[0012]本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
[0013]实施例1
如图1?图4所示:本实施例的一种超声波燃气表控制系统，包括控制器50，控制器50连接有阀门控制电路57、调试电路58(用于用户对超声波燃气表进行调试)、故障报警电路52、燃气泄露监测模块51、超声波采样电路56、温度采样电路55、4G无线通信模块53、存储器和显示器54(用于将超声波燃气表的运行情况显)，超声波采样电路56连接有超声波换能器，控制器50通过4G无线通信模块53依次连接有集中器59、4G基站60、服务器61，服务器61电连接有位于监控中心的监控终端62，集中器59、4G基站60、服务器61均是通过4G网进行通信，此4G网技术已经成熟，不再作具体赘述。
[0014]所述超声波采样电路56具有两个输入接口，两个输入接口分别与两个超声波换能器连接，且所述超声波采样电路至两个超声波换能器的距离相同，这种设置可以将两个超声波换能器因信号线长短不同导致的信号传输误差降到最低。
[0015]所述超声波采样电路56检测两个超声波换能器之间超声波信号并计算出其相互之间传输信号的时间差。
[0016]所述调试电路5为红外调试电路，从而支持用户采用具有红外功能的调试端对超声波燃气表进行调试。
[0017]阀门控制电路57，用于控制超声波燃气表中的阀门，包括驱动电路和电机阀Μ0ΤΑ、MOTB，所述驱动电路包括4个三极管，其中第一三极管V41和第二三极管V42为PNP型三极管，第三三极管V43和第四三极管V44为NPN型三极管，所述第一三极管V41的发射极连接电容电源VCC、基极连接第一电阻R41、集电极连接第三三极管V43的集电极，所述第二三极管V42的发射极连接电池电源V-BATT、基极连接第二电阻R42、集电极连接第四三极管V44的集电极，所述第三三极管V43的基极连接第三电阻R43、发射极接地，所述第四三极管V44的基极连接第四电阻R44、集电极接地;所述第一三极管V41的集电极和所述第三三极管V43的集电极连接于电机阀的阀门MOTA端，所述第二三极管V42的集电极和所述第四三极管V44的集电极连接于电机阀的阀门MOTB端;所述第一电阻R41和所述第二电阻R42分别连接控制器的第一关阀控制线CLOSE-A和第二关阀控制线CLOSE-B，所述第三电阻R43和所述第四电阻R44分别连接控制器的第一开阀控制线OPEN-A和第二开阀控制线0ΡΕΝ-Β。
[0018]燃气泄露监测模块包括气敏传感器MQ-4、滑动变阻器W、电阻R1、电阻R2和电容Cl，气敏传感器MQ-4的电热丝串联滑动变阻器W后与电源电路连接，气敏传感器MQ-4的检测端A与电源电路连接，检测端B与三极管Tl的基极连接，三极管Tl的集电极与UA555芯片连接，UA555芯片的输出端依次串接电阻R4和二极管一Dl后与可控硅整流器SCR的控制端连接。电容Cl和电容C2是为了稳定检测信号的幅值。
[0019]控制器为单片机，单片机与单片机故障报警电路48连接。故障报警电路包括继电器J、芯片IC1、芯片IC2和三极管VI，控制器50(即单片机)的VCC脚连接继电器J的触点J-1，继电器J的触点J-1的另一端连接电源Ul，控制器50的GND脚接地，控制器50的Pl脚连接芯片IC3的引脚1，芯片IC3的引脚2连接芯片IC4的引脚1，芯片IC3的引脚3连接电阻Rl和电容Cl，电容Cl的另一端连接电阻R2、电阻R3、芯片ICl的引脚2和芯片ICl的引脚6，芯片IC3的引脚4连接电阻R2的另一端，电阻Rl的另一端连接电阻R4、芯片ICl的引脚4、芯片ICl的引脚8、芯片IC2的引脚8、喇叭B和电源U2，电阻R3的另一端连接电容C2和芯片ICl的引脚I并接地，芯片ICl的引脚5连接电容C2的另一端，电阻R4的另一端连接电阻R5和芯片IC2的引脚7，电阻R5的另一端连接电容C3、芯片IC2的引脚2和芯片IC2的引脚6，电容C3的另一端连接电容C4、芯片IC2的引脚I并接地，芯片IC2的引脚3连接电容C5，电容C5的另一端连接喇叭B的另一端，芯片IC4的引脚3连接电阻R6和电阻R7，电阻R6的另一端连接电阻R8、电源U3、芯片IC5的引脚4和芯片IC5的引脚8，电阻R7的另一端连接三极管Vl的基极，三极管Vl的集电极连接电阻R8的另一端和电容C6，电容C6的另一端连接电阻R10、二极管Dl的阴极、芯片IC5的引脚2和芯片IC5的引脚6，三极管Vl的发射极连接二极管Dl的阳极和电阻R9，芯片IC4的引脚4连接电阻R9的另一端、电阻RlO的另一端、二极管D4的阳极、二极管D5的阴极、继电器J和芯片IC5的引脚1，芯片IC5的引脚5连接电容C7的另一端，芯片IC5的引脚3连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接二极管D2的阴极、电阻R11、电阻R12和芯片IC2的引脚4，电阻Rll的另一端连接二极管D4的阴极和继电器J的另一端，电阻R12的另一端连接二极管D5的阳极。二极管D5为发光二极管。
[0020]芯片IC1、芯片IC2和芯片IC5的型号均为NE555，芯片IC3和芯片IC4的型号为4N25o
[0021]故障报警电路的工作原理是:单片机通过其Pl引脚连接由芯片IC3和芯片IC4组成的光耦隔离电路，光耦隔离电路的另一端连接监视电路，芯片ICl和芯片IC2均工作在单稳延时状态，延时时间的计算方式为T=1.1RC，芯片IC5为一个可控多谐振荡器，振荡频率约为2KHZ，当单片机工作正常时，Pl脚发出的正脉冲的时间间隔小于芯片ICl的延时时间，脉冲经过芯片IC3光耦合离时，将光电开关开通，则已经充电的电容Cl经芯片IC3和电阻R2组成的回路放电，即在单片机正常时，电容Cl上的电压小于2/3U2，即使芯片ICl的2脚和6脚电压高于1/3U2，芯片IC5不会翻转，输出端3脚呈低电平，二极管Dl截止，继电器J不动作，当单片机运行故障时，其Pl脚为低电平或脉冲间隔变大，则芯片ICl经一段时间后，输出端3脚变成高电平，二极管Dl导通，继电器导通，其常闭触点J-1断开，切断单片机电源，同时，芯片IC2的4脚呈高电平，开始振荡，通过喇叭B发出报警声。本电路通过555芯片组成监视电路，对单片机的运行情况进行实时监控，一旦出现工作异常，就会发出报警声，并且断开单片机的电源，防止单片机被烧毁，同时电路采用光耦隔离技术，增加了电路的抗干扰性。
[0022]本发明采用上述方案，可保障单片机正常、稳定的运行，单片机一旦出现工作异常，就会通过单片机故障报警电路的喇叭发出报警声，并且断开单片机的电源，防止单片机被烧毁，同时电路采用光耦隔离技术，增加了电路的抗干扰性。
[0023]本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其他形式、结构、布置、比例，以及用其他元件、材料和部件来实现。
【主权项】
1.一种超声波燃气表控制系统，其特征在于，包括控制器(50 )，控制器(50 )连接有阀门控制电路(57)、调试电路(58)、故障报警电路(52)、燃气泄露监测模块(51)、超声波采样电路(56)、温度采样电路(55)以及4G无线通信模块(53)，超声波采样电路(56)连接有超声波换能器，控制器(50)通过4G无线通信模块(53)依次连接有集中器(59)、4G基站(60)、服务器(61)，服务器(61)电连接有位于监控中心的监控终端(62 )。2.如权利要求1所述的一种超声波燃气表控制系统，其特征在于，控制器(50)还连接有存储器和显示器(54)。3.如权利要求1所述的一种超声波燃气表控制系统，其特征在于，故障报警电路(52)包括继电器J、芯片IC1、芯片IC2和三极管VI，控制器(50)的VCC脚连接继电器J的触点J-1，继电器J的触点J-1的另一端连接电源Ul，控制器(50)的GND脚接地，控制器(50)的Pl脚连接芯片IC3的引脚1，芯片IC3的引脚2连接芯片IC4的引脚1，芯片IC3的引脚3连接电阻Rl和电容Cl，电容Cl的另一端连接电阻R2、电阻R3、芯片ICl的引脚2和芯片ICl的引脚6，芯片IC3的引脚4连接电阻R2的另一端，电阻Rl的另一端连接电阻R4、芯片ICl的引脚4、芯片ICl的引脚8、芯片IC2的引脚8、喇叭B和电源U2，电阻R3的另一端连接电容C2和芯片ICl的引脚I并接地，芯片ICl的引脚5连接电容C2的另一端，电阻R4的另一端连接电阻R5和芯片IC2的引脚7，电阻R5的另一端连接电容C3、芯片IC2的引脚2和芯片IC2的引脚6，电容C3的另一端连接电容C4、芯片IC2的引脚I并接地，芯片IC2的引脚3连接电容C5，电容C5的另一端连接喇叭B的另一端，芯片IC4的引脚3连接电阻R6和电阻R7，电阻R6的另一端连接电阻R8、电源U3、芯片IC5的引脚4和芯片IC5的引脚8，电阻R7的另一端连接三极管Vl的基极，三极管Vl的集电极连接电阻R8的另一端和电容C6，电容C6的另一端连接电阻R10、二极管Dl的阴极、芯片IC5的引脚2和芯片IC5的引脚6，三极管Vl的发射极连接二极管Dl的阳极和电阻R9，芯片IC4的引脚4连接电阻R9的另一端、电阻RlO的另一端、二极管D4的阳极、二极管D5的阴极、继电器J和芯片IC5的引脚1，芯片IC5的引脚5连接电容C7的另一端，芯片IC5的引脚3连接二极管D3的阳极，二极管D3的阴极连接二极管D2的阴极、电阻R11、电阻R12和芯片IC2的引脚4，电阻Rll的另一端连接二极管D4的阴极和继电器J的另一端，电阻R12的另一端连接二极管D5的阳极。4.如权利要求1所述的一种超声波燃气表控制系统，其特征在于，燃气泄露监测模块(51)包括气敏传感器MQ-4、滑动变阻器W、电阻一R21、电阻二R2和电容一C21，气敏传感器MQ-4的电热丝串联滑动变阻器W后与电源电路连接，气敏传感器MQ-4的检测端A与电源电路连接，检测端B与三极管一Tl的基极连接，三极管一Tl的集电极与UA555芯片连接，UA555芯片的输出端依次串接电阻四R4和二极管一D21后与可控硅整流器SCR的控制端连接。5.如权利要求1?4任一项所述的一种超声波燃气表控制系统，其特征在于，阀门控制电路(57 )包括驱动电路和电机阀MOTA、MOTB，所述驱动电路包括4个三极管，其中第一三极管V41和第二三极管V42为PNP型三极管，第三三极管V43和第四三极管V44为NPN型三极管，所述第一三极管V41的发射极连接电容电源VCC、基极连接第一电阻R41、集电极连接第三三极管V43的集电极，所述第二三极管V42的发射极连接电池电源V-BATT、基极连接第二电阻R42、集电极连接第四三极管V44的集电极，所述第三三极管V43的基极连接第三电阻R43、发射极接地，所述第四三极管V44的基极连接第四电阻R44、集电极接地;所述第一三极管V41的集电极和所述第三三极管V43的集电极连接于电机阀的阀门MOTA端，所述第二三极管V42的集电极和所述第四三极管V44的集电极连接于电机阀的阀门MOTB端;所述第一电阻R 41和所述第二电阻R 4 2分别连接控制器的第一关阀控制线C L O S E - A和第二关阀控制线CL0SE-B，所述第三电阻R43和所述第四电阻R44分别连接控制器的第一开阀控制线OPEN-A和第二开阀控制线OPEN-B。
【文档编号】G05B19/042GK105892370SQ201610359055
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年5月27日
【发明人】张凯胜, 刘华, 吴小莉
【申请人】成都知人善用信息技术有限公司