专利名称：磁卡煤气自动限量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用磁卡储值控制管道煤气供给量的机电装置。
现在管道煤气收费的方法是抄表员逐月上门抄表，用户按用量交费。这种方法费工、费时、需要投入大量人力，在某些情况下，抄表收费发生困难，致使煤气公司蒙受经济损失。另有一种全机械的投币式煤气表，使用也不甚方便。
本实用新型的目的是要革除现今传统的管道煤气收费方法，以一种全新的方法来代替它。本装置从磁卡上取出煤气允许使用量，一旦用完，阀门自动关闭，停止煤气供应。因此，用户必须自动地在允许使用量用尽之前购买新磁卡。
本实用新型是这样实现的它包括控制电路、磁卡驱动机构和阀门驱动机构，其特征在于a、控制电路中的电源的电源输出端分别与磁卡控制电路、配置有磁头的双通道放大器、卡值提取电路、累加计数电路、计数信号产生电路、显示控制电路、剪线感知器、撬箱感知器、电池电压过低感知器、以及阀门控制电路的电源输入端连接，双通道放大器的输出端与卡值提取电路的整形输入端相连接，累加计数电路的减法计数端、新卡值输入端和数码输出端分别与计数信号产生电路的输出端，卡值提取电路的并行数码输出端和显示控制电路的输入端连接，阀门控制电路的四个控制信号输入端分别连接于累加计数电路的借位输出端以及剪线感知器、撬箱感知器、电池电压过低感知器的输出端，b、上述磁卡控制电路的输出端接磁卡驱动机构中的磁卡驱动马达，c、上述阀门控制电路的输出端接阀门驱动机构中的阀门驱动马达，d、磁卡驱动机构中的减速齿轮组的第一级齿轮固定在磁卡驱动马达上，第三级齿轮固定在驱卡轴上，未级齿轮上固定凸轮，e、在磁卡驱动机构中的滑板上由外向里固定压卡轮、消磁头和读磁头，f、磁卡驱动机构中的弹簧的一端固定在底板上，另一端固定在上述滑板上，g、阀门驱动机构中的减速齿轮组的第一级齿轮固定在阀门驱动马达上，未级固定在蜗杆上，蜗杆啮合蜗轮，蜗轮固定在球阀芯上，h、上述阀门驱动机构中的蜗轮上对称于圆心，固定两根撞杆，i、上述阀门控制电路中的开阀限位开关K4和关阀限位开关K5成90°安装在底板上。
上述双通道放大器选用A1034型集成电路放大器、上述卡值提取电路是这样构成由两个同相施密特触发器(IC2的部分)的输出端分别接串行输入／并行输出移位寄存器IC3的串行数据输入端和时钟输入端，施密特触发器和串行输入／并行输出移位寄存器的最佳采用型号分别为74HC14和74HC163。
上述累加计数电路是这样构成全加器(IC4和IC5)的一组相加数输入端留作新卡值输入端，另一组相加数输入端连接D触发器(IC9)的输出端，全加器的输出端接可逆计数器(IC6和IC7)的数据输入端，可逆计数器的输出端在连接D触发器的同时，作为上述累加计数电路的输出端，D触发器、全加器和可逆计数器的一种选择型号分别是74HC273，CC4008和74HC193，上述阀门控制电路是这样组成依次用可控硅、二极管和微动开关分别串联成两个支路，再把这两个支路并联起来，并把这两个可控硅的触发极分别接两个与非门(IC11)的输出端，其中一个与非门的输入端接另一个与非门的输出端，与非门、可控硅和二极管的最佳选用型号分别为74HC20，MCR1006和IN4001。
上述磁卡控制电路采用二个微动开关并联而成，其中一个开关的开启、闭合由磁卡控制，另一个开关由前述滑板控制上述磁卡驱动机构中的减速齿轮的减速比即第一级齿轮与末级齿轮的转速之比在300－340之间，上述阀门驱动机构中的减速比即阀门驱动马达(23)与蜗轮(28)的转速比在5千到1万之间。
通俗的讲，本实用新型的发明构思如下读磁头接放大电路的输入端，其输出端接卡值提取电路的输入端。卡值提取电路的输出端接累加计数电路的输入端，其计数输入端连接煤气表计数器，累加计数电路的输出端接显示控制电路的输入端和阀门控制电路的输入端。计数信号线被剪断感知器的输出端、本装置箱盖防撬感知器的输出端及机内蓄电池电压过低感知器的输出端也都分别接至阀门控制电路的其余输入端。阀门控制电路输出端接阀门驱动器马达。
阀门驱动马达是阀门驱动机构的一部分，通过齿轮组的传动，以与球阀芯连接的蜗轮开闭球阀，蜗轮上对称于圆心，固定两根撞杆，靠它们控制两个阀门定位开关。
磁卡驱动马达的供电用磁卡接通。该马达是磁卡驱动机构的一部分，通过几级齿轮的传动驱动驱卡轴，再继续通过几级齿轮传动，转动装置在末级齿轮上的凸轮。凸轮和一头固定在底板上、另一头连接在滑板上的弹簧共同控制滑板的朝前和向后滑动，滑板上从外向里顺序固定压卡轮、消磁卡和读磁头。
电源的输出端与上述各电路的电源输入端相连接。
工作原理如下在磁卡上录上储量信息，用户将所购得的磁卡插入本装置，自动接通磁卡驱动马达M1，通过齿轮组减速，带动凸轮旋转。经过一段延时，马达M1和放大电路都工作平稳后，靠着弹簧拉力，磁头前移贴近磁卡，磁卡被压卡轮压在驱卡轴上，利用其间的摩擦力将磁卡推出。在磁卡的推出过程中，磁头拾取磁卡上的储量信息后即被消磁，故磁卡储储值只能使用一次。磁头读取的信号，经放大电路送入卡值提取电路，该电路由串行输入／并行输出移位寄存器构成。该电路处理输入信号将其变为并行的二进制数码。
累加计数电路由D型触发器，全加器和计数器构成。磁卡插入时原来在计数器中的剩余使用量自动打入D型触发器，与移位寄存器中的磁卡送入的允许使用量经全加器相加后，成为新的允许使用量输入计数器中。
计数信号由煤气表提供，本发明是在煤气表机械计数器上安装一个开关，用户使用1单位煤气，开关被煤气表机械计数器闭合一次，此开关信号就作为本装置的计数信号送入本装置的计数器使其存数相应地减去1个单位。当本装置的计数器中的存数减到某一个规定数值之下时，显示控制电路使红色发光二极管闪烁，提醒用户速购新卡。
阀门控制电路由或门、开关K4、K5等组成。下列四个条件，只要其中一个成立，阀门控制电路便送出“关信号”，驱动马达M2，带动阀门驱动机构，关闭球阀停止煤气供应。如下述四种情况都不存在，送出“开信号”，打开球阀，供应煤气。
上述四种情况是(a)本装置计数器中的存数减到零；(b)计数信号线被剪断；(c)本装置的箱盖被撬开；(d)市电连续停电超过允许天数，致使本装置内藏蓄电池电压低于允许值。
本发明只要求用户购买磁卡后，往装置里一插即可。使用特别方便。电路用通用电子器件即可构成，结构也比较简单。批量生产产品成本低，这就达到了节省煤气公司的人力、物力，使用时用户也不增加麻烦。基本克服了现有技术存在的不足，从而基本实现了本实用新型的发明目的。
图1 是煤气自动限量装置的方框图。
图2 是磁卡驱动机构的传动图。
图3 是阀门驱动机构传动图。
图4 是一种实施例的电气原理图。
图中各标号分别表示1－磁卡；2－磁卡控制电路；3－读磁头；4－消磁头；5－双通道放大器；6－卡值提取电路；7－累加计数电路；8－计数信号产生电路；9－显示控制电路；10－电源；11－剪线感知器；12－撬箱感知器；13－电池电压过低感知器，14－阀门控制电路；15－球阀芯；16－磁卡驱动马达M1；17－齿轮组；18－驱卡轴；19－压卡轮；20－滑轮；21－凸轮；22－弹簧；23－阀门驱动马达M2；24－齿轮组；25－撞杆；26－开阀限位开关K4；27－关阀限位开关K5；28－蜗轮；29－蜗杆；IC1－A1034；IC2－74HC14；IC3－74HC164；IC4－CC4008；IC5－CC4008；IC6－74HC193；IC7－74HC193；IC8－74HC32；IC9－74HC273；IC10－7805；IC11－74HC20；IC12－LM393；K0－开关；K1－开关；K3－开关；K6－开关；D1－发光二极管；D2－二极管；D3－二极管；D9－发光二极管；D11－可控硅；D12－可控硅；D6－二极管；D7－二极管；D8－二极管；D13－可控硅；BG1－9013；BG2－9013；BG3－9013；BG4－9012；B－蓄电池；T－变压器；H1－读磁头；H2－消磁头；M1－马达；M2－马达；K4－开关；K5－开关。
以下结合附图对发明作进一步的描述参考图1、图2、图3。用户将磁卡(1)插入压卡轮(19)和驱卡轴(18)之间，接通马达M1(16)电源。通过齿轮组(17)的减速，转动凸轮(21)。在凸轮(21)和弹簧(22)的共同作用下，滑板(20)前移，压卡轮(19)将磁卡(1)压在驱卡轴(18)上，依靠它们之间的摩擦力将磁卡(1)推出。在磁卡(1)的退出过程中，卡上的储值被读磁头(3)读取，经放大器(5)后送入卡值提取电路(6)变换成二进制并行码。这并行码送到累加计数电路(7)与剩余储量相加后作为新的储值存放在累加计数电路(7)中，用户每使用1单位煤气，装在煤气表计数上的开关K3便闭合一次，送出一个开关信号，使累加计数电路(7)中的存数减少1个单位。当累加计数电路(7)中的存数减到某一规定的数值时，显示控制电路(9)中的红色发光二极管闪烁发光，提醒用户速购新卡。如果用户不插入新卡，继续使用煤气，则当累加计数电路(7)中的存数减少到“0”时，便输出一个信号给阀门控制电路(14)，让马达M2(23)接通电源。通过齿轮组(24)、蜗轮(28)和蜗杆(29)减速，转动球阀芯(15)，当球阀芯转到全闭合的位置，撞杆(25)断开开关K5(27)，马达M2(23)的电源被切断而停转，保持煤气通道被球阀截断的状态。此外，计数信号线被剪断时，本装置箱盖被撬开时，电池电压过低时，都会从相应感知器(11)、(12)、(13)、送出信号给阀门驱动机构转动球阀切断煤气供给。如上述四种情况都不存在，则阀门控制电路(14)让马达M2(23)接通电源，转到球阀完全开通时，撞杆(25)断开开关K4(26)，切断马达M2(23)电源，保持煤气通道打开的状态。磁卡(1)退出本装置时，被消磁头(4)消磁成为废卡。
实施例(亦将结合各附图对本发明作进一步的详细描述。)磁卡控制电路(2)由开关K0和K1组成。磁卡(1)插入，闭合开关K0，马达M1(16)通电，通过齿轮组(17)减速带动凸轮(21)转动，2秒钟后，在凸轮(21)和弹簧(22)的共同作用下，滑板(20)前移，磁卡被压卡轮(19)压在驱卡轴(18)上，靠摩擦力推出箱外。R4240型双通道磁头H1(3)接在A1034型双通道放大器IC1(5)的输入端。卡值提取电路(6)由74HC14型施密特触发器IC2和74HC164型串行输入／并行输出移位寄存器IC3组成。放大器IC1(5)的输出端接施密特触发器IC2的输入端，IC2的一个输出端接IC3的一个串行数据输入端IC2的另一个输出端接IC3的时钟输入端。由磁头H1(3)拾取的信号被IC1放大，IC2整形后送到IC3的输入端，被IC3变换成并行二进制数码后出现在其输出端上。
累加计数电路(7)由CC4008全加器IC4、IC5，74HC193型可逆计数器IC6、IC7和74H273型D触发器IC9组成。IC3的4个低位输出端和4个高位输出端各分别接IC4和IC5的4个输入端(新卡值输入端)。IC4和IC5的另外4个输入端分别接IC9的8个输出端。IC9的8个输入端分别接IC6和IC7的4个输出端，IC6和IC7的置数端相互连接后与开关K2连接。用户插入磁卡时，IC6和IC7中剩余的煤气使用量被转移到IC9中，然后与出现在IC3输出端上的新卡值经IC4、IC5相加后，随着K2的释放存到IC6和IC7中，成为装置中的新储值。LM393型双比较器IC12中的一个与K3和IC2的一部分组成计数信号产生电路(8)。K3装在煤气表机械计数器上，IC12的第一脚接IC2的一个输入端，IC2的一个输出端接IC6的减法计数端，IC6的借位输出端接IC7的减法计数端。用户每用1m3煤气，煤气表的机械计器使开关K3闭合一次，输出一个信号，经IC2整形后送给可逆计数器IC6、IC7作减法计数。74HC32型或门IC8，二极管D6、D7、D8，发光二极管D9，晶体管BG3、BG4，电阻器和电容器等组成显示控制电路(9)。可逆计数器IC6、IC7的数码输出端接显示控制电路(9)的输入端，当可逆计数器中的存数X满足不等式7m3≥X＞0m3时，发光二极管D9闪烁发光，提醒用户速购新卡。
阀门控制电路(14)由74HC20型与非门IC11，可控硅D11、D12，二极管D2、D3，开关K4(26)、K5(27)、电阻器，电容器等元件组成。74HC20型与非门包括二个与非门，将其中一个与非门的输出端(6脚)接到另一个与非门的输入端(9脚)，这样两个与非门的输出端的电位相反，分别将两个可控硅的触发端通过电阻器连接到这两个与非门的输出端上，这两个可控硅同一时刻也必然只有一个能被触发。与能被触发的可控硅同在一条支路上的开关(K4(26)或K5(27))此时若闭合，则可接通马达M2(23)的电源，让其旋转。马达M2(23)通过齿轮组(24)，蜗轮(28)、蜗杆(29)减速，在球阀芯(15)转到指定位置时，用撞杆(25)断开上述同一支路上的开关［K4(26)或K5(27)］，切断马达M2(23)的电源。马达M2(23)停转。保持球阀芯(15)在指定位置(阀门全开位置或阀门全关位置)。可控硅D11、D12的阳极接电源正极，D11的阴极接二极管D2的阳极，D2的阴极接K4(26)。D12的阴极接二极管D3的阳极，D3的阴极接K5(27)。K5(27)的另一端与K4(26)的另一端相连后与马达M2(23)连接。
为了防止用户不规范地使用本装置，本装置中设置了三个感知器。
剪线感知器(11)由晶体管BG1、BG2、电阻器、保险丝F、导线L组成。
撬箱感知器(12)由电阻器和开关K6组成。
电池电压过低感知器(13)由电阻器、发光二极管D1和一半IC12组成。
这三个感知器(11)(12)(13)的输出端和IC7的借位输出端分别接IC11的四个输入端。当IC6和IC7中的存数为零时，当箱盖被打开使K6闭合时；当与计数信号线捆在一起的导线L被剪断时，当电池电压降低到3V以下时，IC11的相应输入端上的电位降为0，IC11的第6脚为高电位，第8脚为低电位，则D12被触发，球阀芯(15)转到阀门全关位置。若上述四个条件都不存在，IC11的四个输入端电位都是高电位，则IC11第6脚为低电位，第8脚为高电位，D11被触发，球阀芯(15)转到阀门全开位置。
插入本装置的磁卡(1)退出本装置时，被消磁头H2(4)消磁成为废卡。
本装置中的蓄电池采用浮充电工作方式，市电连续停电三日以内，本装置仍能正常工作。
权利要求1.一种磁卡煤气自动限量装置，它包括控制电路、磁卡驱动机构和阀门驱动机构，其特征在于a、控制电路中的电源(10)的电源输出端分别与磁卡控制电路(2)、配置有磁头(3)的双通道放大器(5)、卡值提取电路(6)、累加计数电路(7)、计数信号产生电路(8)、显示控制电路(9)、剪线感知器(11)、撬箱感知器(12)、电池电压过低感知器(13)、以及阀门控制电路(14)的电源输入端连接，双通道放大器(5)的输出端与卡值提取电路(6)的整形输入端相连接，累加计数电路(7)的减法计数端、新卡值输入端和数码输出端分别与计数信号产生电路(8)的输出端，卡值提取电路(6)的并行数码输出端和显示控制电路(9)的输入端连接，阀门控制电路(14)的四个控制信号输入端分别连接于累加计数电路(7)的借位输出端以及剪线感知器(11)、撬箱感知器(12)、电池电压过低感知器(13)的输出端，b、上述磁卡控制电路(2)的输出端接磁卡驱动机构中的磁卡驱动马达(16)，c、上述阀门控制电路(14)的输出端接阀门驱动机构中的阀门驱动马达(23)，d、磁卡驱动机构中的减速齿轮组(17)的第一级齿轮固定在磁卡驱动马达(16)上，第三级齿轮固定在驱卡轴(18)上，未级齿轮上固定凸轮(21)，e、在磁卡驱动机构中的滑板(20)上由外向里固定压卡轮(19)、消磁头(4)和读磁头(3)，f、磁卡驱动机构中的弹簧(22)的一端固定在底板上，另一端固定在上述滑板(20)上，g、阀门驱动机构中的减速齿轮组(24)的第一级齿轮固定在阀门驱动马达(23)上，未级固定在蜗杆(29)上，蜗杆(29)啮合蜗轮(28)，蜗轮(28)固定在球阀芯(15)上，h、上述阀门驱动机构中的蜗轮(28)上对称于圆心，固定两根撞杆(25)，i、上述阀门控制电路(14)中的开阀限位开关K4(26)和关阀限位开关K5(27)成90°安装在底板上。
2.根据权利要求1所述的磁卡煤气自动限量装置，其特征是上述双通道放大器(5)即IC1选用A1034型集成电路放大器，而上述卡值提取电路(6)是这样构成由两个同相施密特触发器(IC2的部分)的输出端分别接串行输入／并行输出移位寄存器IC3的串行数据输入端和时钟输入端，施密特触发器和串行输入／并行输出移位寄存器的最佳采用型号分别为74HC14和74HC163。
3.根据权利要求1所述的磁卡煤气自动限量装置，其特征是上述累加计数电路(7)是这样构成全加器(IC4和IC5)的一组相加数输入端留作新卡值输入端，另一组相加数输入端连接D触发器(IC9)的输出端，全加器的输出端接可逆计数器(IC6和IC7)的数据输入端，可逆计数器的输出端在连接D触发器的同时，作为上述累加计数电路(7)的输出端，D触发器、全加器和可逆计数器的最佳选择型号分别是74HC273，CC4008和74HC193。
4.根据权利要求1所述的磁卡煤气自动限量装置，其特征是上述阀门控制电路(14)是这样组成依次用可控硅、二极管和微动开关分别串联成两个支路，再把这两个支路并联起来，并把这两个可控硅的触发极分别接两个与非门(IC11)的输出端，其中一个与非门的输入端接另一个与非门的输出端，与非门、可控硅和二极管的最佳选用型号分别为74HC20、MCR1006、IN4001。
5.根据权利要求1所述的磁卡煤气自动限量装置，其特征是上述磁卡控制电路(2)采用二个微动开关并联而成，其中一个开关的开启、闭合由磁卡控制，另一个开关由前述滑板(20)控制。
6.根据权利要求1所述的磁卡煤气自动限量装置，其特征在于上述磁卡驱动机构中的减速齿轮(17)的减速比即第一级齿轮与末级齿轮的转速之比在300－340之间，上述阀门驱动机构中的减速比即阀门驱动马达(23)与蜗轮(28)的转速比在5千到1万之间。
专利摘要一种磁卡煤气自动限量装置，配合现有煤气表，利用磁卡储值，控制管道煤气的供给量。本实用新型由磁卡驱动机构、阀门驱动机构及控制电路组成。当用户将磁卡插入本装置后，本装置自动读取磁卡上的储值并加到装置中的剩余储值上，储值用尽之前，装置发出信号提醒用户速购新卡。储值用完，阀门自动关闭，停止煤气供应，使用本装置可节省查表收费人员，给供气管理部门带来很大方便，用户使用也方便，造价低，宜于推广。
文档编号G07F15/02GK2159591SQ93217520
公开日1994年3月23日 申请日期1993年7月1日 优先权日1993年7月1日
发明者陈东海, 罗丽文 申请人:罗丽文