专利名称：分布式水量计读器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种液体流量测量装置，特别是涉及一种能够实现分时段、存储和读取农用机井抽水量的分布式水量计读器。
背景技术：
地下水井采量统计数据是科学管理地下水资源、正确预测超采状况和地面沉降等环境问题的依据，而对每眼井的准确计量是地下水井开采量统计数据的基础。目前，工业井开采量一般采用水表计量装置，计量精度能满足地下水资源管理工作的要求，但对于占机井总数一半以上的农业用井并无合适的计量装置，开采统计只能通过灌溉面积、开泵时间等要素间接估算，其精度受人为干扰很大。农业用井无法计量的原因是其本身所处的环境条件恶劣而且分布广、记录工作量大。所以为了加强对地下水资源的管理，急需开发一种能够对农用机井抽水量的计量和记录的装置。
发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够实现分时段、存储和读取农用机井抽水量的分布式水量计读器。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是提供一种分布式水量计读器，包括有电源电路，还设置有控制单元、时钟电路、存储单元、计量单元、电流采样电路、电压采样电路、显示单元以及接口电路，其中，时钟电路、存储单元、计量单元、显示单元和接口电路均与控制单元相连接，计量单元还分别连接电流采样电路和电压采样电路，电源电路与上述各单元及各电路相连提供所需电源。所述的时钟电路还连接有电池B1。
所述的控制单元包括有微处理器U1，其中，微处理器U1的第1脚和第6脚通过上电复位电路连接电源Vcc；第24脚通过电阻R124接电源Vcc；第22脚通过发光二极管LED和电阻R162的串联接电源Vcc；第2、3、4、5脚及第26、27、28脚连接显示单元；第8、19脚接地；第15、16脚接存储单元；第9、10脚分别通过电容C42、C43接地，还通过晶体振荡器X1相互连接；第11脚通过电阻R16接电源Vcc，还连接编程开关SW2；第12、14脚连接时钟电路中的温感芯片U6；第13、17、18、20、21、25脚接接口。
本实用新型具有的优点和积极效果是本实用新型即有固定在电路上的计数器，也有可移动的读数器，所以本实用新型能够直接记录每眼农业用井在给定时间段的开采量并存储，并能够将电信号转换成用水量进行输出。确保能够在两年内的任意时刻读取所记录的数据。
图1是本实用新型的整体结构框图；图2是图1中控制单元、存储单元和显示单元的电路原理图；图3是图1中的时钟电路原理图；图4是图1中接口电路的485通信接口的电路原理图；图5是图1中接口电路的红外发射电路的电路原理图；图6是图1中计量单元、电流采样电路和电压采样电路的电路原理图；图7为本实用新型的电源电路原理图。
图中的标号分别是1-控制单元 2-时钟电路3-存储单元；4-电流采样电路；5-电压采样电路； 6-计量单元；7-接口电路；8-显示单元； B1-电池。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹列举实施例，并配合附图详细说明如下如图1所示，分布式水量计读器，包括有电源电路，还设置有控制单元1、时钟电路2、存储单元3、计量单元6、电流采样电路4、电压采样电路5、显示单元8以及接口电路7，其中，时钟电路2、存储单元3、计量单元6、显示单元8和接口电路7均与控制单元1相连接，计量单元6还分别连接电流采样电路4和电压采样电路5，电源电路与上述各单元及各电路相连提供所需电源。
所述的时钟电路2还连接有电池B1。
如图2所示，所述的控制单元1包括有微处理器U1，其型号为MICHIP16F73。其中，微处理器U1的第1脚和第6脚通过上电复位电路连接电源Vcc；第24脚通过电阻R124接电源Vcc；第22脚通过发光二极管LED和电阻R162的串联接电源Vcc；第2、3、4、5脚及第26、27、28脚连接显示单元8；第8、19脚接地；第15、16脚接存储单元3；第9、10脚分别通过电容C42、C43接地，还通过晶体振荡器X1相互连接；第11脚通过电阻R16接电源Vcc，还连接编程开关SW2；第12、14脚连接时钟电路2中的温感芯片U6；第13、17、18、25脚接接口7，第20、21脚连接掉电检测芯片N10，其掉电检测芯片N10的型号为HT7044A。当外界电压降低到4.5V时电源检测芯片N10通过微处理器U1的21脚将电压降低的消息传送给微处理器U1，微处理器U1此时将脉冲尾数及时的存入到存储器U2中，当脉冲增加到一度电时微处理器U1将电量值累加并通过15脚、16脚写入到存储器U2中。
所述的存储单元3包括有存储芯片U2，存储器U2的型号为24LC16其中，存储芯片U2的第5、6脚分别接微处理器U1的第15、16脚；存储芯片U2的第4、7脚接地；第8脚接电源Vcc，还通过电容C41接地。
所述的显示单元8包括有数码管的位选部分和数码管的段选部分；数码管的位选部分是由型号为74LS138的芯片U4作为驱动芯片，及由多个三极管和电阻组成的非门电路构成，其中，位选芯片U4的第1、2、3、6脚接微处理器U1的第2、3、4、5脚；数码管位选芯片U4的第7、9、10、11、12、13、14、15脚分别接非门电路中各三极管的基极；数码管的段选部分是由型号为74LS164的芯片U3作为驱动芯片构成，其中，段选芯片U3的第1、2、8、9脚接微处理器U1的第25、26、27脚；段选芯片U3的第4、5、6、10、11、12、13分别通过电阻接接口H1。
如图3所示，所述的时钟电路2包括有时钟芯片U7和温感芯片U6，为保证表计时钟的准确性采用了美国美信公司的型号为DS3231的时钟芯片，DS3231的时钟芯片U7具有集成的温补晶振(TCXO)和晶体。温感芯片U6的型号为AD7416AR。其中，时钟芯片U7的第1脚和温感芯片U6的第13脚均接控制单元1中微处理器U1的第12脚，时钟芯片U7的第2脚和温感芯片U6的第2脚均接控制单元1中微处理器U1的第14脚；时钟芯片U7的第2脚和第13脚还分别通过电阻R105、R106接电源Vcc；时钟芯片U7的第11脚接地，还与第10脚一起接频率检测接口2PIN；第6脚分别接电源Vcc及电池B1；温感芯片U6的第4、5、6、7脚接地；第8脚接电源Vcc。为了保证时钟芯片U7在表计断电时时钟内部数据不丢失，采用法国SAFT高能锂离子电池作为时钟芯片的后备供电电源，该电池的有效寿命是10年。
如图4、图5所示，所述的接口电路7包括有485通信接口和红外发射电路。其中，485通信接口如图4所示，包括有485通讯芯片U5，485通讯芯片U5采用美国TI公司的型号为7LB184的芯片，该芯片抗静电电压高，并内置TVS管可有效的防止线路短路从而能够可靠的保证表计在联网时数据通讯的可靠性。红外发射电路如图5所示，采用两个PNP三极管9012搭成与门电路，与门的一个输入端由微处理器U1的第17脚输入要发送的数据，另一脚由微处理器U1的第13脚输出38K的方波信号，这样要输出的数据就可以加载到38K方波信号上传送，这样既可以保证数据的安全性同时又可以保证在发送过程中数据信号不衰减。红外发射电路通过数据电脉冲和红外光脉冲之间的相互转换实现无线的数据收发，它支持掌上电脑与数字设备进行数据交流。
如图6所示，所述的计量单元6包括有计量芯片U8，计量芯片U8采用美国ADI公司的ADE7752计量芯片，其中，计量芯片U8的第5、6、7、8、9、10脚接电流采样电路4，第14、15、16脚接电压采样电路5，第18、21、22脚分别接接口SCF、S1、S2，第1脚通过电阻R50接光电耦合器ISO1、ISO2，光电耦合器ISO1输出低频率的脉冲用于驱动脉冲电机，间接驱动机械字轮计度器计算功率，记录用电量，光电耦合器ISO2输出高频率的脉冲，连接微处理器U1的第23脚，并通过微处理器U1的处理，将电信号转换成用水量进行输出。计量芯片U8的第19、20脚接晶体振荡器Y1的两端，还分别通过电容C30、C29接地，第3脚接电源Vc，第2、11脚接地，第12脚通过电容C34与电解电容EC10的并联接地。
电流采样电路4和电压采样电路5如图6所示。
如图7所示，电源电路为三电压输出，其中输出电压Vcc用于控制电路1、时钟电路2、显示单元8的供电；输出电压Vc用于计量单元6、电流采样电路4、电压采样电路5的供电；输出电压+5.1V用于485通信接口电路的供电。
权利要求1.一种分布式水量计读器，包括有电源电路，其特征是还设置有控制单元(1)、时钟电路(2)、存储单元(3)、计量单元(6)、电流采样电路(4)、电压采样电路(5)、显示单元(8)以及接口电路(7)，其中，时钟电路(2)、存储单元(3)、计量单元(6)、显示单元(8)和接口电路(7)均与控制单元(1)相连接，计量单元(6)还分别连接电流采样电路(4)和电压采样电路(5)，电源电路与上述各单元及各电路相连提供所需电源。
2.根据权利要求1所述的分布式水量计读器，其特征是所述的时钟电路(2)还连接有电池(B1)。
3.根据权利要求1所述的分布式水量计读器，其特征是所述的控制单元(1)包括有微处理器U1，其中，微处理器U1的第1脚和第6脚通过上电复位电路连接电源Vcc；第24脚通过电阻R124接电源Vcc；第22脚通过发光二极管LED和电阻R162的串联接电源Vcc；第2、3、4、5脚及第26、27、28脚连接显示单元(8)；第8、19脚接地；第15、16脚接存储单元(3)；第9、10脚分别通过电容C42、C43接地，还通过晶体振荡器X1相互连接；第11脚通过电阻R16接电源Vcc，还连接编程开关SW2；第12、14脚连接时钟电路(2)中的温感芯片U6；第13、17、18、25脚接接口(7)；第20、21脚连接掉电检测芯片N10。
4.根据权利要求1所述的分布式水量计读器，其特征是所述的存储单元(3)包括有存储芯片U2，其中，存储芯片U2的第5、6脚分别接微处理器U1的第15、16脚；存储芯片U2的第4、7脚接地；第8脚接电源Vcc，还通过电容C41接地。
5.根据权利要求1所述的分布式水量计读器，其特征是所述的显示单元(8)包括有数码管的位选部分和数码管的段选部分；数码管的位选部分是由数码管位选芯片U4及由多个三极管和电阻组成的非门电路构成，其中，位选芯片U4的第1、2、3、6脚接微处理器U1的第2、3、4、5脚；数码管位选芯片U4的第7、9、10、11、12、13、14、1 5脚分别接非门电路中各三极管的基极；数码管的段选部分是由数码管段选芯片U3构成，其中，段选芯片U3的第1、2、8、9脚接微处理器U1的第25、26、27脚；段选芯片U3的第4、5、6、10、11、12、13分别通过电阻接接口H1。
6.根据权利要求1所述的分布式水量计读器，其特征是所述的时钟电路(2)包括有时钟芯片U7和温感芯片U6，其中，时钟芯片U7的第1脚和温感芯片U6的第13脚均接控制单元(1)中微处理器U1的第12脚，时钟芯片U7的第2脚和温感芯片U6的第2脚均接控制单元(1)中微处理器U1的第14脚；时钟芯片U7的第2脚和第13脚还分别通过电阻R105、R106接电源Vcc；时钟芯片U7的第11脚接地，还与第10脚一起接频率检测接口2PIN；第6脚分别接电源Vcc及电池(B1)；温感芯片U6的第4、5、6、7脚接地；第8脚接电源Vcc。
7.根据权利要求1所述的分布式水量计读器，其特征是所述的接口电路(7)包括有485通信接口和红外发射电路。
8.根据权利要求1所述的分布式水量计读器，其特征是所述的计量单元(6)包括有计量芯片U8，其中，计量芯片U8的第5、6、7、8、9、10脚接电流采样电路(4)，第14、1 5、16脚接电压采样电路(5)，第18、21、22脚分别接接口SCF、S1、S2，第1脚通过电阻R50接光电耦合器IS01、IS02，光电耦合器IS01输出低频率的脉冲用于驱动脉冲电机，间接驱动机械字轮计度器计算功率，记录用电量，光电耦合器IS02输出高频率的脉冲，连接微处理器U1的第23脚，第19、20脚接晶体振荡器Y1的两端，还分别通过电容C30、C29接地，第3脚接电源Vc，第2、11脚接地，第12脚通过电容C34与电解电容EC10的并联接地。
9.根据权利要求1所述的分布式水量计读器，其特征是所述的电源电路为三电压输出。
专利摘要本实用新型公开一种分布式水量计读器，包括有电源电路，还设置有控制单元、时钟电路、存储单元、计量单元、电流采样电路、电压采样电路、显示单元以及接口电路，其中，时钟电路、存储单元、计量单元、显示单元和接口电路均与控制单元相连接，计量单元还分别连接电流采样电路和电压采样电路，电源电路与上述各单元及各电路相连提供所需电源。所述的时钟电路还连接有电池。本实用新型既有固定在电路上的计数器，也有可移动的读数器，所以本实用新型能够直接记录每眼农业用井在给定时间段的开采量并存储，并能够将电信号转换成用水量进行输出。确保能够在两年内的任意时刻读取所记录的数据。
文档编号G01F15/06GK2901254SQ20062002602
公开日2007年5月16日 申请日期2006年5月12日 优先权日2006年5月12日
发明者张伟, 蔡旭, 方淑芬 申请人:天津市水文水资源勘测管理中心