专利名称：多点采样、非接触式ic卡智能水表的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水表，特别是一种稳定、可靠的多点采样、非接
触式IC卡智能水表。
背景技术：
目前，随着人类社会人口的不断增长、工业化进程的不断加快以 及城市建设的快速发展，城市供水及用水管理系统面临着前所未有的 压力。因此，淡水资源合理、有效的开发利用己成为世界性的重要课 题。在国内许多城市都严重缺少水资源的情况下，很多地区都面临着 水费收缴难的问题，人们对有偿使用水资源的自觉性不高，城市生活 污水处理的投入不断加大，用水纠纷日趋严重。为缓解水供给矛盾， 科学、合理、准确、安全地控制用水，实现规范化、自动化管理，于
是对新型预付费式智能水表及售水管理系统的需求显得很迫切。目前 市场上的智能水表虽然在一定程度上也解决了预付费的问题，但在使 用中还存在着抗攻击性不强，稳定、可靠性差等问题，给城市供水和 用水管理系统带来了新的问题。
发明内容
本发明的目的是针对现有的智能水表抗攻击性不足，稳定、可靠
性差等问题，提供了一种稳定、可靠的多点采样、发讯，多路i/o输入、输出的多点采样、非接触式ic卡智能水表。
本发明的技术方案是-
一种多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特征是它包括有水
表体、主控制器IC2、读写卡电路、控制电路、阀门、采样电路和显 示器，采样电路由磁石和磁敏传感器构成，磁石设置在水表体中所需 采样的对应码盘上，磁敏传感器设置在设有磁石的码盘一侧，采样电 路的输出与主控制器IC2的对应输入端相连，读写卡电路与非接触式 IC卡感应连接，读写卡电路的输出与主控制器IC2的输入端相连， 主控制器IC2的信号输出端与控制电路的输入端相连，控制电路的输 出控制水表体进水管管路上阀门的通断，主控制器IC2的显示输出端 与位于水表体上的显示器连接。 本发明的有益效果
1、 本发明具有预付费、自动计费功能，以非接触IC卡作为媒介 实现预付费，输入水费后，用户即可正常使用，按当月用量的各水量 段所对应的价格合理计费，用户可随时查看，消费清晰、明白，本发 明工作可靠，稳定性高。
2、 本发明具有提示报警功能，在剩余水量低于预设报警水量(系 统默认为2m3)时，自动关闭阀门报警，能提醒用户及时充值。
3、 本发明的保密性好，密码动态设置一旦开户，其他卡均无效 并提示，售水系统模糊控制全程监控， 一表一卡，不可复制，安全性 好。
4、 本发明具有低电压保护功能，当电池电压小于3. 0V时，显示器提示低电压，并自动存储运行数据，关闭阀门，更换电池后阀门 自动打开，原存储的数据继续有效。
5、 本发明的抗攻击性强，非接触式IC卡采用无线方式数据传 输，无任何外露电极，外部强电场不能对其进行攻击，彻底解决防 水、防潮、防攻击难题。
6、 本发明的示值误差小，从最小流量至不包括分界流量的低区士5 %;从包括分界流量至包括过载流量的高区±2%。
7、 本发明的工作温度在0°C-40°C，工作水压为0.01-1.6Mpa压 力损失小于O. lMPa ，最高能耐受1.6MPa的水压，15分钟内不泄 露，内部电路全部采用环氧树脂密封，全部浸放水中可正常工作，彻 底解决防水、防漏问题。
8、 本发明的读数精度高、范围广，最小读数0.0001 m3，最 大读数:9999.9999 m3。
9、 本发明的卡内数据保存期限大于50年，使用次数大于100000 次，卡内磁敏元件磁性衰减周期大于50年。
图l是本发明的原理框图。
图2是本发明的水表体表面示意图。
图3是本发明的电原理图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
本发明的多点采样、非接触式IC卡智能水表，其原理如图1-3所示，它包括有水表体l、主控制器IC2 (型号可为MSP430F413)、 读写卡电路、控制电路、阀门、采样电路和显示器，采样电路由磁石 和磁敏传感器构成，磁石设置在水表体1中所需采样的对应码盘上， 磁敏传感器设置在设有磁石的码盘一侧，采样电路的输出与主控制器 IC2的对应输入端相连，读写卡电路与非接触式IC卡感应连接，读 写卡电路的输出与主控制器IC2的输入端相连，主控制器IC2的信号 输出端与控制电路的输入端相连，控制电路的输出控制水表体1进水 管管路上阀门的通断，主控制器IC2的显示输出端与位于水表体1上 的显示器2连接(见图1、 2)。
本发明中，磁敏传感器可选用干簧管、霍尔元件或韦根等，它们 可以单独使用，也可以混合使用，图2、 3中的磁敏传感器均以干簧 管为例。
本发明所述的磁石偏心安装在水表体1中所需采样的对应码盘上。
如图2、 3，本发明在水表体l的0.001mM立码盘3、 O.OlmM立码 盘4和0.1mN立码盘5的两侧均成对设有干簧管6、 7、 8，干簧管6、 7、 8的输出端与主控制器IC2的对应输入端相连。电阻R19、电容 CIO，电阻R20、电容Cll，电阻R21、电容C12分别构成干簧管6， 7， 8的消振电路，防止干簧管的开关信号抖动。
如图3，本发明的读写卡电路包括推动电路、振荡感应电路、峰 值检波电路和整形电路，推动电路由三极管U1 (型号可为9014) 、U2 (型号可为9015)，限流电阻R6、 R7和电阻R5构成，振荡感应电路由电感L、电阻R17和电容C8构成，它为一串联谐振电路， 频率范围为125KHz±5%，峰值检波电路由二极管D1、电阻R18和 电容C9构成，整形电路由运放集成块IC1 (型号可为LM393)、电阻 R8-R16和电容C2-C7构成，推动电路的输入即读写卡电路的输入从 电阻R5的一端引出接主控制器IC2的信号输出端，推动电路的输出 从三极管U1、 U2的射极电阻R6、 R7的连接点引出接振荡感应电路 的信号输入端即电感L的一端，振荡感应电路感应接收非接触式IC 卡的信号，振荡感应电路的信号输出端从电容C8、电阻R17和电感 L的连接点引出接峰值检波电路的信号输入端即二极管D1的阳极， 峰值检波电路的输出端从二极管D1的阴极引出接整形电路的输入端 即R16的一端，整形电路的输出端从运放集成块IC1的引脚l引出接 主控制器IC2的对应输入端。
本发明的控制电路如图3所示，它包括有场效应管Tl (型号可 为W04)、 T2 (型号可为T06)、 T3 (型号可为T06)、 T4 (型号可为 W04)、 T5 (型号可为W04)、 T6 (型号可为W04)，电阻R1-R4，电 容Cl和电机M,控制电路的输入信号由电阻Rl和R4引入接主控制 器IC2的信号输出端，控制电路的输出与电机M相连，电机M通过 变速齿轮控制阀门到位开关IO、 ll的通断，阀门到位开关IO、 11的 输出与主控制器IC2相连，阀门位于水表进水管的管路上。阀门也可 采用电磁阀，相应的控制电路采用控制电磁阀通断的电路。
本发明所述读写卡电路与非接触式IC卡的感应连接结构为，在 读写卡电路中振荡感应电路的电感L的附近设有干簧管9，干簧管9的输出与主控制器IC2的对应输入输出端相连，电阻R24、电容C13 构成干簧管9的消振电路，防止干簧管9的开关信号抖动(见图3)。 具体实施时
本发明的电源部分，由电池供电(3.6V锂电池)R311H301C (电 源低压监测芯片)监测电压如用户电池电量不足将由它监测并告诉主 控制器IC2。主控制器IC2每隔一分钟给P2.0 —个信号打开电源低压 监测芯片(R311H301C)工作，R311H301C将监测的电压状况通过 主控制器IC2的P1.7 (I/O) 口送至主控制器(见图3)。
本发明位于水表体1上的显示器2采用由主控制器IC2直接推动 的24段液晶显示器。
本发明的采样电路分三个点采集水表体1的码盘信号。码盘分 0.0001 m3，0.001m3,0.01m3，0.1m3四个指针盘，在其中的 0.001m3，0.01m3，0.1m3三个指针码盘3、 4、 5上分别安装偏心磁石， 当工作码盘上的偏心磁石靠近其对应的干簧管时，该对应的干簧管将 闭合。当磁石离开时，该对应的干簧管将断开，由此产生开关信号。 此开关信号送至主控制器IC2的对应输入端(如干簧管6工作时，送 至主控制器IC2的输入端Pl.l 口，干簧管7工作时，送至主控制器 IC2的输入端Pl.O 口，干簧管8工作时，送至主控制器IC2的输入端 P2.1 口)。由于采用了多点采样，并且三点间采样的脉冲值有IO倍的 关系，因此通过主控制器IC2的分析处理可有效的计数，滤除恶意干 扰。
本发明在电量不足，错刷卡，窃水等操作时，可进行声音报警。声音报警电路，包括蜂鸣器Y、场效应管T7和电阻R25，由主控制 器IC2的输入输出口 P2.5输出信号经过推动场效应管T7推动使蜂鸣 器Y报警(见图3)。
本发明的控制电路，当用户水量用完将自动关闭阀门，主控制器 IC2通过输入输出口P6.6， P6.7输出控制信号(打开或关闭)经六只 场效应管T1-T6组成的控制电路，推动电机M开启或关闭阀门。阀 门是否关闭或打开由阀门内部的到位开关10、 11检测，并分别送至 主控制器IC2的输入输出口 P6.4， P6.5 (见图3)。
当用户刷卡时，由非接触式IC卡中的感应磁石感应读写卡电路 中的电感L，并经"读卡开关"(即干簧管9)将信号送至主控制器 IC2的P1.5 口，通知主控制器IC2用户开始刷卡了，主控制器IC2从 P1.2 口输出振荡信号，由三极管U1 (型号可为9014)， U2 (型号可 为9015)组成的推动电路，将振荡信号推动放大，由三极管U1、 U2 的射极经过限流电阻R6、 R7送到电感线圈L (天线)上，电感线圈 L开始发射射频电磁场。因此非接触式IC卡中的线圈在电磁场中感 应到了电能量，并且将电能量提供给内部"读写控制器(芯片)"使 其工作。内部"读写控制器"将用户卡中存储的信息(比如用户卡 号，充值水量，充值次数等)通过非接触式IC卡中的线圈感应给读 写卡电路中的线圈L。读写卡电路中的线圈L感应到信息后通过峰值 检波电路进行检波，检出的波形送到整形电路进行整形(整形成方 波)，然后送到主控制器IC2进行信息处理，并将用户信息显示在显 示器2上。本发明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. 一种多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特征是它包括有水表体(1)、主控制器IC2、读写卡电路、控制电路、采样电路和显示器(2)，采样电路由磁石和磁敏传感器构成，磁石设置在水表体(1)中所需采样的对应码盘上，磁敏传感器设置在设有磁石的码盘一侧，采样电路的输出与主控制器IC2的对应输入端相连，读写卡电路与非接触式IC卡感应连接，读写卡电路的输出与主控制器IC2的输入端相连，主控制器IC2的信号输出端与控制电路的输入端相连，控制电路的输出控制水表体(1)进水管管路上阀门的通断，主控制器IC2的显示输出端与位于水表体(1)上的显示器(2)连接。
2、 根据权利要求1所述的多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特 征是所述的磁石偏心安装在水表体(1)中所需采样的对应码盘上。
3、 根据权利要求1所述的多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特 征是所述的磁敏传感器为两个，它们对称设置在带有磁石的码盘相对 侧，磁敏传感器的输出端与主控制器IC2的对应输入端相连。
4、 根据权利要求1所述的多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特 征是在所述的水表体(1)的0.001mM立码盘(3)、 0.01mM立码盘(4) 和0.1m"立码盘(5)的两侧均成对设有磁敏传感器。
5、 根据权利要求1所述的多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特 征是在所述的磁敏传感器选用干簧管、霍尔元件或韦根。
6、 根据权利要求1所述的多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特 征是所述的读写卡电路包括推动电路、振荡感应电路、峰值检波电路和整形电路，推动电路由三极管U1、 U2，限流电阻R6、 R7和电阻 R5构成，振荡感应电路由电感L、电阻R17和电容C8构成，峰值检 波电路由二极管D1、电阻R18和电容C9构成，整形电路由运放集 成块IC1、电阻R8-R16和电容C2-C7构成，推动电路的输入即读写 卡电路的输入从电阻R5的一端引出接主控制器IC2的信号输出端， 推动电路的输出从三极管U1、 U2的射极电阻R6、 R7的连接点引出 接振荡感应电路的信号输入端即电感L的一端，振荡感应电路感应接 收非接触式IC卡的信号，振荡感应电路的信号输出端从电容C8、电 阻R17和电感L的连接点引出接峰值检波电路的信号输入端即二极 管D1的阳极，峰值检波电路的输出端从二极管D1的阴极引出接整 形电路的输入端即R16的一端，整形电路的输出端从运放集成块IC1 的引脚1引出接主控制器IC2的对应输入端。
7、 根据权利要求1所述的多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特 征是所述的控制电路包括有场效应管T1、 T2、 T3、 T4、 T5、 T6，电 阻R1-R4，电容C1和电机，控制电路的输入信号由电阻R1和R4引 入接主控制器IC2的信号输出端，控制电路的输出与电机相连，电机 通过变速齿轮控制阀门到位开关(10)、 (11)的通断，阀门到位开关(10)、 (11)的输出与主控制器IC2相连。
8、 根据权利要求1所述的多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特 征是所述读写卡电路与非接触式IC卡的感应连接结构为，在读写卡 电路中的电感L的附近设有磁敏传感器，该磁敏传感器输出与主控制 器IC2的对应输入输出端相连。
全文摘要
本发明的多点采样、非接触式IC卡智能水表，其特征是它包括有水表体(1)、主控制器IC2、读写卡电路、控制电路、采样电路和显示器(2)，采样电路由磁石和磁敏传感器构成，磁石设置在水表体(1)中所需采样的对应码盘上，磁敏传感器设置在设有磁石的码盘一侧，采样电路的输出与主控制器IC2的对应输入端相连，读写卡电路与非接触式IC卡感应连接，读写卡电路的输出与主控制器IC2的输入端相连，主控制器IC2的信号输出端与控制电路的输入端相连，控制电路的输出控制水表体(1)进水管管路上阀门的通断。本发明具有抗攻击性强，稳定性好、可靠性高的优点。
文档编号G07F15/00GK101281667SQ20081002525
公开日2008年10月8日 申请日期2008年5月7日 优先权日2008年5月7日
发明者吴兴中 申请人:吴兴中