专利名称：一种机井取水控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对机井取水的水量和廿费迸行控制的装置， 属于控制技术领域。
背景技术：
随着人口的增长和工农业的发展，地下水的采集量越来越大，宝 责的地下水资源日渐匮乏。为了造福子孙后代，如何更充分、科学的 利用水资源已经变成一个重要的课题摆在了人们面前。作为用水大户 的农业灌溉用水的合理利用，更应该予以重视和研究。目前，由于人 们的节水观念不足、取水设施陈旧，导致农业灌溉用水的利用率较低。 按照传统的灌溉方式，是以灌溉面积或灌溉用电廿量来廿算用水量， 实施收费，这种廿费方式很不合理，不能准确计量灌溉取水的数量， 造成了地下水资源的极大浪费。 发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够对机井取水水 量进行精确廿量，并能够对用户预交的费用和取水过程实施自动运 作，实现自动控制取水的机井取水控制装置。
解决上述技术问题的技术方案是
一种机井取水控制装置，它包括发讯水表、发讯电表、微处理器 IC1、用水廿量采集电路、IC卡接口电路、用电廿量采集电路、水泵 驱动控制电路、GPRS数据远传模块、信号转換电路；发讯水表与用 水采集电路相连接，发讯电表与用电廿量采集电路连接，水泵控制电 路与水泵电机相连，GPRS数据远传模块与信号转換电路相连接；上述用水廿量采集电路、ic卡接口电路、用电廿量采集电路、水泵驱 动控制电路、信号转換电路均与微处理器ici相连接。
上述机井取水控制装置，所述用水廿量采集电路由接口 J2、光
耦G2、三极管Nl、 N2、电阻RIO、 R12、 R13、 R14、电容C4组成， 发讯水表的输出端与接口 J2的输入端相连接，接口 J2的一个输出端 通过电阻R12接电源，另一个输出端接三极管N2的基极，三极管N2 的基极通过电阻R14接电源，三极管N2的集电极接光耦G2的一个输 入端，光耦G2的一个输出端接三极管N1的基极，三极管N1的集电 极接微处理器IC1的T0端口。
上述机井取水控制装置，所述的IC卡接口电路包括接口 Jl、电 阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R8、 R9、电容C3，其中电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R8、 R9分别接在接口 Jl的4个输出端与微处理器IC1的PIO、 Pll、 P12、 P13端口之间，接口 Jl的另一个输出端接微处理器工C1 的P16端口， P16端口还通过电阻R5接电源。
上述机井取水控制装置，所述的用电廿量采集电路由接口 J102、 光耦G102、三极管NIOI、,、电阻RllO、 R112、 R113、 R114、电 容C104组成，发讯电表的输出端与接口 J102的输入端相连接，接口 J02的一个输出端通过电阻R112接电源,另一个输出端接三极管M102 的基极，三极管N102的基极通过电阻R114接电源，三极管N102的 集电极接光耦G102的一个输入端，光耦G102的一个输出端接三极管 N101的基极，三极管N101的集电极接微处理器IC1的Tl端口 。
上述机井取水控制装置，所述的水泵驱动控制电路由光耦G1、电 阻Rll、三极管N3、 二极管D4、继电器JDQ1、接触器U3、接口 J3、 J4组成，光耦Gl的输入端接微处理器IC1的P24输出端口 ，光耦Gl 的输出端接三极管N3的基极，三极管N3的集电极接继电器JDQ1的输入端，JDQ1的两个输出端分别接接触器U3的控制线圈的两个接头， 接触器U3的三组触点l、 2、 3、 4、 5、 6分别与接口 J3、 J4相连接, 接口 J3、 J4分别与380伏电源和水泵电机相连接。
上述机井取水控制装置，所述的信号转換电路由芯片U3、电容 C400、 C401 、 C402、圆、C404:接口纖组成，接口 J401的输入 端口接GPRS数据远传模块的输出端，接口 J401的两个输出端分别接 芯片U3的R1IN和TIOUT端口,芯片U3的R10UT和TIIN端口分别接 微处理器IC1的RXD、 TXD端口。
本实用新型在使用吋，本装置的微处理器读取用户K卡中的金 额和用水、用电单价信息，并启动水泵电机开始供水；在灌溉供水过 程中，本装置实吋采集用电、用水信息，并通过微处理器处理，按照 用户的用电、用水量和设定的单价，自动扣减对应的金额，当用户的 IC卡中的剩余金额不足最低消费金额吋，本装置自动关闭电机，达 到控制用户用水量的目的。本实用新型操作简单、使用方便、可以自 动控制机井取水用量，减少了水资源的浪费，并减轻了管理部门的工
图l是本实用新型的结构框图； 图2是本实用新型的用水廿量采集电路原理图； 图3是本实用新型的IC卡接口电路原理图； 图4是本实用新型的显示指示电路原理图； 图5是本实用新型的用电廿量采集电路原理图； 图6是本实用新型的水泵驱动控制电路原理图； 图7是本实用新型的信号转換电路原理图。
具体实施方式
图1显示，本装置包括发讯水表、发讯电表、微处理器、用水
廿量采集电路、用电计量采集电路、ic卡接口电路、显示指示电路、
用户操作接口电路、数据记录电路、水泵驱动控制电路、信号转換电
路、GPRS数据远传模块及电源电路。其中发讯水表与用水采集电路 相连接；IC卡接口电路用于插入用户IC卡；水泵控制电路与水泵电 机相连接；发讯电表与用电廿量采集电路相连；GPRS数据远传模块 与信号转換电路相连。上述用水廿量采集电路、IC卡接口电路、用 电廿量采集电路、水泵驱动控制电路、信号转換电路、显示指示电路、 用户操作接口电路、数据记录电路及电源电路均与微处理器IC1相连 接。
图2 图7是本实用新型的一个实施例的电路原理图，图中的微处 理器IC1采用89C51芯片，图中其它器件的型号在以下电路图中分别说明。
图2是本实用新型的用水廿量采集电路原理图。图中显示，本实施 例的用水廿量采集电路由接口 J2 、光耦G2 、三极管Nl 、 N2 、电阻R10 、 R12、 R13、 R14、电容C4组成。在本实施例中，三极管Nl 、 N2的型号 为S9013,光耦G2的型号为TLP521 — 1 。发讯水表的输出端与接口 J2 的输入端相连接。接口 J2的4针输出的第2脚输出与微处理器IC1的 14脚相连接。电阻R12连接与电源和接口 J2的输出第1脚，用于给采 集接口提供电源和短路保护。电阻R14为上拉电阻接于接口 J2输出第 2脚与三极管N2的基极。电容C4为信号滤波电容，接于三极管N2的 基极。三极管N2 、电阻R10 、光耦G2组成光耦反向驱动电路。光耦G2 、 三极管Nl 、电阻R13组成反向缓冲开关电路。三极管Nl的集电极与微 处理器IC1的14脚相连接，用于将信号传送至微处理器IC1。此电路 完成用户用水的计量采集转換和隔离功能。图3是本实用新型的IC卡接口电路原理图。图中显示，本实施例
的IC卡接口电路由接口 Jl、电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R8、 R9、电 容C3组成。接口 Jl为6针输出接口 ，它们与微处理器IC1的1 、 2 、 3 、 4、 7脚相连。其中电阻R4、 Rl、 R3、 R2分别为位于IC1的1脚和Jl 的1脚、IC1的2月却禾口 Jl白勺2月却、IC1的3月却禾0 Jl的3月却、IC1的4 脚和Jl的4脚之间，用于微处理器IC1与IC卡之间的过流保护。R9、 R8分别为微处理器IC1的3、 4脚的上拉电阻，该上拉电阻受控于微处 理器工C1的2脚。电容C3为接口 Jl的5脚与微处理器IC1的7脚相 连的信号线上的滤波电容。电阻R5为该信号线上的上拉电阻。该电路 用于连接IC卡与微处理器ICl,完成I C卡与微处理器IC1之间信号
的传递和隔离保护。
图4是本实用新型的显示指示电路原理图。图中显示，本实施例的 显示提示电路由芯片U1、 U2、 S刚l、发光管LED1、 LED2组成。芯片 Ul、 U2的型号为CD4049，芯片SH附的型号为GEM5201BE。图中芯片 Ul 、 U2的1 、 3 、 15脚并联后分别与微处理器IC1的21 、 23 、 24脚相 连接。芯片Ul的2脚接于微处理器IC1的22脚，而芯片Ul的9接于 芯片U2的2脚。本电路中共有8位显示，它们之间的连接关系是前一 级的9脚接后一级的2脚。此电路完成控制装置对操作人员的信息显 示。
图5是本实用新型的用电廿量采集电路原理图。图中显示，本实 施例的用电廿量采集电路由接口 J102 、光耦G102 、三极管N101 、隨、 电阻RllO、 R112、 R113、 R114、电容C104组成。在本实施例中，三 极管隱、,的型号为S9013,光耦G102的型号为TLP521 — 1 。 发讯电表的输出端与接口 J102的输入端相连接。接口 J2的4针输出 的第2脚输出与微处理器IC1的15脚相连接。电阻R112连接与电源和接口 J102的输出第1脚，用于给采集接口提供电源和短路保护。
电阻R114为上拉电阻接于接口 J102输出第2脚与三极管N102的基 极。电容C104为信号滤波电容，接于三极管N102的基极。三极管 ,、电阻RllO、光耦G102组成光耦反向驱动电路。光耦G102、三 极管N101 、电阻R113组成反向缓冲开关电路。三极管N101的集电 极与微处理器IC1的15脚相连接，用于将信号传送至微处理器IC1 。 此电路完成用户用电的计量采集转換和隔离功能。
图6是本实用新型的水泵驱动控制电路原理图。图中显示，本实 施例的的水泵驱动控制电路由光耦Gl、电阻Rll、三极管N3、 二极 管D4、继电器JDQ1、接触器U3、接口 J3、 J4组成。在本实施例中 各个器件的型号为光耦Gl为TLP521 — 1，三极管N3为S9013， 二 极管D4为1,07,继电器J3Q1为G2R-1114P-V-US,接触器U3为 CJT1一40,接口 J3、 J4为TD-A21,是三针接口 。微处理器IC1的25 脚通过光耦G1所驱动。电阻R11为光耦G1的限流电阻。三极管N3、 二极管D4、继电器JDQ1组成缓冲驱动电路，二极管D4为三极管N3 的保护二极管。继电器JX)l的3 、 4脚连接接触器U3的控制线圈8 、 5脚，接触器U3的三组触点1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6脚分别接口 J3和 相连。接口 J3、 J4分别与380伏电源和水泵电机相连接。本电路通 过光耦Gl完成微处理器电路与水泵电机的隔离和驱动。
图7是本实用新型的信号转換电路原理图。图中显示，本实施例 的信号转換电路由芯片U3、电容C400、固、C402、 C403、国，接 □ J401组成。在本实施例中，芯片U3的型号为MAX232A。接口 J401 为9针接口，它的输入端口接GPRS数据远传模块的输出端，它的输出 端的2脚和3脚与芯片U3的13脚和14脚相连接。芯片U3的11脚和 12脚分别接微处理器IC1的11脚和10脚，用于将信号传送至微处理器。此电路完成远传控制功能。 本实用新型的工作过程如下
当用户將IC卡贴近控制器划卡区输入特定信息后，微处理器ICI
通过IC卡接口电路与用户ic卡进行数据交換。若允许开启电机的条 件满足，则微处理器IC1通过25脚向水泵驱动控制电路发送低电平控 制信号。因此，光耦G1导通---〉三极管N3饱和一〉继电器JDQ1触 点吸合一-〉接触器U3控制线圈通电-一〉水泵电机得电工作。当用户 人为设定关闭电机或电机运行的条件不满足时，则微处理器IC1通过 25脚向水泵驱动控制电路发送高电平控制信号。因此，光耦Gl截至一〉 三极管N2截至一〉继电器JDQ1触点断开一〉接触器U3控制线圏断点 -一〉水泵电机失电停止工作。
在本实用新型控制运行期间，当发讯水表发送高电平信号时，该 信号经过三极管N2的反向放大后，驱动光耦G2，此时光耦G2导通。 而后，三极管N1饱和导通，三极管N1通过集电极将低电平信号传送 至微处理器IC1。当发讯水表发送低电平信号吋，该信号经过三极管 N2的反向放大后，驱动光耦G2，此吋光耦G2截止。而后，三极管 Nl截止，三极管Nl通过集电极将高电平信号传送至微处理器IC1 。
在本实用新型控制运行期间，当发讯电表发送高电平信号吋，该 信号经过三极管N102的反向放大后，驱动光耦G102,此曰寸光耦G102 导通。而后，三极管N101饱和导通，三极管N101通过集电极将低电 平信号传送至微处理器IC1。当发讯电表发送低电平信号吋，该信号 经过三极管N102的反向放大后，驱动光耦G102,此时光耦G102截 止。而后，三极管N101截止，三极管N101通过集电极将高电平信号 传送至微处理器IC1 。
本实用新型的使用过程用户使用吋，将已充值的用户ic卡贴近控制器划卡区，通过用 户操作接口电路启动本装置读取ic卡中的金额和用水、用电单价信
息，并启动水泵电机开始供水。在灌溉供水过程中，本装置按照用户 的用电、用水量和设定的单价，自动扣减对应的金额。当本装置中的 剩余金额不足最低消费金额时，本装置自动关闭电机。灌溉结束后，
用户持正在使用的用户ic卡贴近控制器划卡区，水泵电机关闭。
权利要求1.一种机井取水控制装置，其特征在于它包括发讯水表、发讯电表、微处理器IC1、用水计量采集电路、IC卡接口电路、用电计量采集电路、水泵驱动控制电路、GPRS数据远传模块、信号转换电路；发讯水表与用水采集电路相连接，发讯电表与用电计量采集电路连接，水泵控制电路与水泵电机相连，GPRS数据远传模块与信号转换电路相连接；上述用水计量采集电路、IC卡接口电路、用电计量采集电路、水泵驱动控制电路、信号转换电路均与微处理器IC1相连接。
2. 根据权利要求1所述的机井取水控制装置，其特征在于所述 用水廿量采集电路由接口 、光耦G2 、三极管Nl 、 N2 、电阻R10 、 R12 、 R13 、 R14 、电容C4组成，发讯水表的输出端与接口 J2的输入端相连接, 接口 J2的一个输出端通过电阻R12接电源，另一个输出端接三极管N2 的基极，三极管N2的基极通过电阻R14接电源，三极管N2的集电极接 光耦G2的一个输入端，光耦G2的一个输出端接三极管Nl的基极，三 极管Nl的集电极接微处理器IC1的TO端口 。
3. 根据权利要求l所述的机井取水控制装置，其特征在于所述的 IC卡接口电路包括接口 Jl、电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R5、 R8、 R9、电容 C3,其中电阻R1、 R2、 R3、 R4、 R8、 R9分别接在接口 Jl的4个输出端 与微处理器IC1的PIO、 Pll、 P12、 P13端口之间，接口 Jl的另一个输 出端接微处理器IC1的P16端口, P16端口还通过电阻R5接电源。
4. 根据权利要求l所述的机井取水控制装置，其特征在于所述的用电廿量采集电路由接口 0102、光耦G102、三极管NIOI、 N102、电阻 RllO、 R112、 R113、 R114、电容C104组成，发讯电表的输出端与接口 ，的输入端相连接，接口 J02的一个输出端通过电阻R112接电源， 另一个输出端接三极管N102的基极,三极管N102的基极通过电阻R114 接电源，三极管N102的集电极接光耦G102的一个输入端，光耦G102 的一个输出端接三极管N101的基极，三极管N101的集电极接微处理器 IC1的T1端口。
5. 根据杈利要求l所述的机井取水控制装置，其特征在于所述的 水泵驱动控制电路由光耦Gl、电阻Rll、三极管N3、 二极管D4、继电 器JDQ1 、接触器U3、接口 J3、 J4组成，光耦Gl的输入端接微处理器 IC1的P24输出端口，光耦G1的输出端接三极管N3的基极，三极管N3 的集电极接继电器JDQ1的输入端，JDQ1的两个输出端分别接接触器U3 的控制线圈的两个接头，接触器U3的三组触点1、 2、 3、 4、 5、 6分另U 与接口 J3、 J4相连接，接口 J3、 J4分别与380伏电源和水泵电机相连 接。
6. 根据权利要求l所述的机井取水控制装置，其特征在于所述的 信号转換电路由芯片U3、电容C400、 C401、 C402、 C403、 C404,接口 J401组成，接口 J401的输入端口接GPRS数据远传模块的输出端，接口 J401的两个输出端分别接芯片U3的Rl頂和TIOUT端□,芯片U3的R10UT 和TIIN端口分别接微处理器IC1的RXD、 TXD端口 。
专利摘要本实用新型提供一种机井取水控制装置，属于控制技术领域，用于对机井取水量进行精确计量，并能够实现自动控制取水，其技术方案是它包括发讯水表、发讯电表、微处理器IC1、用水计量采集电路、IC卡接口电路、用电计量采集电路、水泵驱动控制电路、GPRS数据远传模块、信号转换电路；发讯水表与用水采集电路相连接，发讯电表与用电计量采集电路连接，水泵控制电路与水泵电机相连，GPRS数据远传模块与信号转换电路相连接；上述用水计量采集电路、IC卡接口电路、用电计量采集电路、水泵驱动控制电路、信号转换电路均与微处理器IC1相连接。本实用新型操作简单、使用方便、可以自动控制机井取水用量，减少了水资源的浪费，减轻了管理部门的工作量。
文档编号A01G25/16GK201359744SQ200920101638
公开日2009年12月9日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者欢 吴, 孙梅英, 徐振辞, 王玉坤, 谷同会, 马素英 申请人:河北省水利科学研究院;石家庄瑞泽源科技开发有限公司;河北省灌溉节水技术研究开发公司