专利名称：预付费燃气表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种燃气表，特别涉及一种预付费燃气表。
背景技术：
目前普遍使用的预付费燃气表为IC卡预付费燃气表，此表包括微控制器、电源模块、气量信号处理单元、阀控驱动单元以及显示单元，能自动完成燃气流量数据的采集、计量、显示、阀门控制及提示报警等功能。用户通过IC卡购置燃气并在此表上使用后，就获得了所购燃气量的使用权限；在用户用气的过程中，IC卡智能表中的微控制器自动核减剩余 气量，所购气量用尽后便会自动关阀断气，用户需重新购气方能再次使IC卡燃气表开阀供气。由于IC卡预付费燃气表的这种固有特性，使得燃气公司无法根据市场情况及时调价，在能源价格上涨时造成巨大损失；燃气公司无法实时监控用户家中燃气表的运行状态及使用情况；在用户不配合的情况下，燃气公司无法对IC卡燃气表进行必要控制，这种“入户抄表难”、“气费收缴难”问题对燃气公司造成极大困扰。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种能进行实时控制的预付费燃气表。本实用新型所提供的这种预付费燃气表，包含电源检测单元、气量信号处理单元、阀门控制单元和液晶显示单元和一个无线模块，无线模块包括微控制器和RF芯片，RF芯片通过无线通信方式与抄表主站或者外部采集终端进行控制命令以及数据信息的传输，微控制器负责对电源检测单元、气量信号处理单元、阀控驱动单元和液晶显示单元实施总控制，并与RF芯片进行数据传输，所述电源检测单元为所述无线模块供电并将电源掉电或低电检测信号传送至所述无线模块的微控制器，所述气量信号处理单元将燃气表充值或用气数据传至微控制器，由微控制器将数据信号和采集异常状态信息传输至RF芯片，再通过无线通信方式传至抄表总站或外部设备终端，所述无线模块将接收到的控制信号通过微控制器对所述气量信号处理单元和阀门控制单元进行控制，并对所述液晶显示单元进行输出显示控制。所述无线模块的型号为WFWL470。本实用新型提供的预付费燃气表能与主站进行无线通信，可以通过集中器、掌机将抄表主站下发的金额、单价、使用金额下限等数据下发至本实用新型；而本实用新型通过无线通信方式将日、月冻结数据以及表计状态数据等上传至抄表主站，并可进行实时数据抄读，从而实现阶梯收费。从此，用户也可以避免抄表人员每月的上门打扰，并可以自主选择缴费额度及缴费时间，省去使用IC卡购气充气的麻烦，直接从缴费点购置所需气量，由燃气公司进行无线远传对用户所用燃气表充气，这样用户可享受非常便捷的生活。同时，燃气公司也能实现预收费功能、调价功能、梯度计量功能和远程阀门控制功能，从而有效解决了入户抄表难和收费难的问题。
图I是本实用新型的电路方框图。图2是本实用新型中无线模块的电路原理图。
具体实施方式
如图I所示，本实用新型提供的预付费燃气表包含电源检测单元、气量信号处理单元、阀门控制单元、液晶显示单元和无线模块。该无线模块整合了微控制器以及RF芯片，并连接有收发天线。上述功能单元均与该无线模块上的微控制器相连，并由微控制器对上述功能模块实施总控制。所述电源检测单元包括干电池电源盒主电源检测电路，其功能是为所述无线模块供电并将电源掉电或低电检测信号传送至所述无线模块的微控制器。所述气量信号处理单元将燃气表充气或用气数据传至微控制器，再由微控制器与RF芯片进行数据传输，然后将数据信息和采集异常状态信息无线远传至抄表总站或外部采集终端；所述无线模块将通过无线通信方式接收到的控制信号通过微控制器对所述气量信号处理单·元和阀门控制单元进行控制，并对所述液晶显示单元进行输出显示控制。此外，本实用新型的气量信号处理单元有脉冲计量方式和光电直读计量方式可供选择。重要数据在EEPROM内分区域多次保存，防止数据丢失并有效纠错。燃气表无线模块上的RF芯片将气量、金额数据通过采集设备返回至燃气运营公司的监控中心，此外该RF芯片也可通过相关设备接收数据和控制命令，传送给微控制器。所述无线模块的相关电路如图2所示。所述无线模块的供电部分是电源V3P3通过电容C3、电容C4和极性电容C15并联且滤波后，再经由与电容并联的静电管Vl生成得至IJ，之后接入所述无线模块Dl的21脚和22脚为其供电。所述无线模块Dl的8脚和9脚读入燃气基表脉冲采集信号PLUSEO和PLUSEl，并对液晶显示器实施控制，使其输出显示相应信息。其14脚输出直读式计量接口控制信号VCC_PS_CTRL至MOS管V7的栅极，MOS管V7的漏极接直读式计量单元电源，MOS管V7的源极接通过电容C2滤波后的电源V3P3，由此实现微控制器对直读式计量单元的控制。所述无线模块Dl的7脚将脉冲式计量接口控制信号VCC_PLU_CTRL输出至脉冲计量单元，其5脚输出关闭阀门控制信号M0T0R_CL0SE_CTRL，其I脚输出打开阀门控制信号M0T0R_0PEN_CTRL。具体地，当使用燃气且使用气量达到标准计量精度时，燃气基表脉冲采集信号PLUSEO和PLUSEl依次接收到一个有效气量信号，微控制器依据频率特性判别气量信息的有效性。当采集信号出现异常，微控制器进行如下处理若单边信号异常，则判定为干簧管故障，微控制器让液晶显示器显示“故障”信息，并继续进行气量计量；若双边信号异常，则判定为磁干扰故障，微控制器让液晶显示器显示“干扰”信息，同时对燃气阀门执行关阀控制，即输出关闭阀门控制信号M0T0R_CL0SE_CTRL，并记录此条异常信息，直至检测到的干扰信号消除后，才允许对燃气阀门发出开阀控制命令，即输出打开阀门控制信号M0T0R_0PEN_CTRL，使之继续使用。另外，当出现系统规定的情况，如主站系统远程控制、预付金额达到透支下限、电池掉电、电池低电等情况时，微控制器也执行关阀操作。上述问题解决后，通过按键操作，微控制器执行开阀操作。所述无线模块Dl的10脚输出液晶屏驱动电源控制信号LCD_VCC，其16脚输出液晶数据信号LCD_SDA，其15脚输出液晶时钟信号LCD_SCL，其6脚读入按键信号KEYl。用户通过按键操作，可唤醒LCD显示，查询余额、当前燃气实时单价、总用气量，工程人员可查询程序版本号、燃气表地址。所述无线模块Dl的20脚读入阀门到位检测信号M0T0_AD，其19脚读入电源检测信号VCC_DET，其18脚输出程序下载时钟信号DC，其17脚读入程序下载数据信号DD，其13脚读入生产备用按键信号BAKEUP，其12脚通过电阻R31输出发送数据信号TXD，同时电阻R31另一端串联电容ClO滤波后接地，其11脚通过电阻R30读入接收数据信号RXD，同时电阻R30另一端串联电容C9滤波后接地，其3脚和4脚接地，其2脚通过电阻R2接电源V3P3，电阻R2另一端串联电容Cl后接地。使用时，本实用新型采用低功耗模式，设定周期唤醒，当探测到主站下发数据时，将下发的数据保存在本实用新型存储单元内。通过脉冲采集方式或者直读方式计量，通过无线通讯方式接收充值金额等信息，并根据实时价格参数实现自动扣费。当剩余金额少于透支金额下限时，自动关阀，并具有气价调整策略。当出现电池掉电、低电或双边干簧管干扰等影响用气量计量情况下，微控制器对阀门进行关阀操作。 本实用新型利用微功率无线与集中器或采集器通讯实现自动组网，也可以通过手持无线终端的方式由人工定期到楼栋或单元采集燃气表数据。本实用新型接收外部无线设备信号，唯一通讯地址被动唤醒抄表，根据短距离无线通信协议进行数据传输。抄表主站下发的金额、单价、使用金额下限等数据通过集中器、掌机下发至本实用新型，本实用新型上传日、月冻结数据、表计状态等信息至抄表主站，实现实时数据的抄读，燃气公司可由此实现阶梯收费。本实用新型的微控制器根据主站下发的数据实时处理居民用气数据、剩余金额，当用户燃气计量出现异常状态时，可将此异常状态上传至抄表主站系统，这时燃气公司可保留证据或者通过远程控制直接对特定用户执行关阀操作。本实用新型采用型号为WFWL470的无线模块，能满足各模块功能的设计要，有效实现所述功能。
权利要求1.一种预付费燃气表，包括电源检测单元、气量信号处理单元、阀门控制单元和液晶显示单元，其特征在于，还包括一个无线模块，无线模块通过其模数转换ADC管脚与电源检测单元相连；该模块通过其主机输入从机输出MISO管脚和通用输入输出GPIO管脚与气量信号处理单元相连，同时该模块通过其脉宽调制PWM管脚和主机输出从机输入MOSI管脚与阀门控制单元相连，该模块通过其片选CSn管脚、设备类型DEV_TYPE管脚和网络状态NET_STATE管脚与液晶显示单元相连，所述无线模块包括微控制器和RF芯片。
2.根据权利要求I所述的预付费燃气表，其特征在于，所述无线模块(Dl)的21脚和22脚与电源(V3P3)相连，同时静电管(VI)、第三电容(C3)、第四电容(C4)和极性电容(C15)并联后接于所述电源(V3P3)和地之间；其20脚读入阀门到位检测信号(M0T0_AD)，其18脚输出程序下载时钟信号(DC)，其17脚读入程序下载数据信号(DD)，其14脚输出直读式计量接口控制信号(VCC_PS_CTRL)至MOS管(V7)的栅极，其漏极与直读式计量单元电源(VCC_PS)相连，其源极与经由第二电容(C2)滤波后的电源(V3P3)相连，第一电阻(Rl)接于其栅极与源极之间，该无线模块的13脚读入生产备用按键信号(BAKEUP)，其12脚通过第四电阻(R31)输出发送数据信号(TXD)，同时第四电阻(R31)另一端串联第六电容(ClO)滤波后接地，其11脚通过第三电阻(R30)读入接收数据信号(RXD)，同时第三电阻(R30)另一端串联第五电容(C9)滤波后接地，其8脚读入燃气基表第二脉冲采集信号(PLUSEl)，其9脚读入燃气基表第一脉冲采集信号(PLUSEO)，其6脚读入按键信号(KEYl)，其3脚和4脚接地，其2脚通过第二电阻(R2)接电源(V3P3)，第二电阻(R2)另一端串联第一电容(Cl)后接地；所述无线模块的11脚与串口接插件(XS2)的I脚相连，其12脚与该接插件的2脚相连，MOS管(V7)的漏极与该接插件的3脚相连，该接插件的4脚接地。
专利摘要本实用新型公开了一种预付费燃气表，包含电源检测单元、气量信号处理单元、阀门控制单元、液晶显示单元和无线模块。无线模块整合了微控制器和RF芯片并连接有收发天线，并且通过无线通信方式与抄表主站或者外部采集终端进行控制命令以及数据信息的传输。无线模块上的微控制器负责对电源检测单元、气量信号处理单元、阀控驱动单元和液晶显示单元实施总控制。从此，用户可以避免抄表人员每月的上门打扰，并可以自主选择缴费额度及缴费时间；而燃气公司也能实现预收费功能、调价功能、梯度计量功能和远程阀门控制功能，从而有效解决了入户抄表难和收费难的问题。
文档编号G07F15/06GK202795578SQ20122043735
公开日2013年3月13日 申请日期2012年8月31日 优先权日2012年8月31日
发明者朱仙子, 刘利方, 黄志强, 石英春 申请人:湖南威铭能源科技有限公司