专利名称：气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种液体或气体的流量记录控制装置，尤其是一种气、水、热一次流量仪表的微功耗预收费控制装置及其管路切断装置。
目前，在城市以及许多乡镇，已广泛地使用自来水、管道燃气、管道热水，但是，繁杂的、至少每月一次人工收费工作，不但给供应、物业管理部门造成极大的负担，同样也使用户感到麻烦，并时常因收不到有关费用而产生许多矛盾。随着科技的发展，现在已有了一些IC卡预收费装置应用于诸如煤气、自来水领域的预收费中，但是这些装置最大的问题就是电源的问题。因为外部电源无法为其提供能量，而要切断管路并长时间维持电路的工作，只能采用电池供电，而电池的容量有限，需要经常更换电池，否则控制系统将会瘫痪而无法达到预收费的控制目的。并且控制燃气或自来水等管路的阀门，要达到理想的控制效果，从技术上实现还很困难，目前的控制阀门成本较高，结构复杂，可靠性和安全性较差，维护管理繁杂，并且这些产品均需完全取代、废弃现有的水、气的计量装置，这不符合我国经济现状，并且由于其存在功能单一，通用性、灵活性较差，安装操作复杂，等诸多缺点而没有得到广泛地推广应用。
本发明的主要目的就是针对现有技术之不足而提供一种气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其直接从机械式计量仪表上取得控制电路所需的计量信号，并控制电路开通，完成数据的读写、运算。
本发明的次要目的是提供一种气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其只有在按某一计量单位计数时(例如消耗了一吨水、一立方米气)，该装置才在短时间(例如一秒)内工作，在其它时间处于自动关闭状态，从而大大延长电池的使用时间，达到降低功耗的目的。
本发明的又一目的是提供一种气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其切断管道的执行机构采用自保持式机构，采用手动方式打开阀门，释放阀门的动作由控制电路控制，仅利用管道中的流动物质产生的动力通过传动机构来实现的，并且外力不影响内部机构的释放动作。
本发明的再一目的是提供一种气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其提供控制电路工作的电源可为充电电池，其充电电源来自管道中物质流动时所产生的能量，再通过发电机发电给电池充电，以补充电池所消耗的部分能量。
本发明的目的是这样实现的一种气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，它由装置管道上的壳体内控制电路板和执行机构所组成。其在机械式流量仪表的计数装置接设信号采集装置，信号采集装置的输出接控制电路，控制电路的输出接至管道切断的执行机构；其中执行机构为自保持式机构。
所述的自保持式的执行机构由阀门按钮的推杆顶靠推块的一端，推块与固定支架相铰接，推块的另一端铰接推块连接杆，推块的下方接设有回位弹簧，回位弹簧的另一端接在固定支架上，固定支架的下部开设有一倾斜轨道槽，阀门压杆与卡设在轨道槽内的推块连接杆的一端铰接在一起；阀门压杆的一端接设置在管道内的阀门活塞上端，另一端回位在铰接在固定支架上挡块的一端；挡块的另一端顶靠传动机构的释放拨杆的一端，阀门活塞下可设有复位弹簧。
所述的传动机构的输入端为一接在管道内的叶轮，叶轮的输出通过传动轴接后部为减速器前部为发电机的机构，其中减速器接一传动轮，传动轮与执行齿轮之间设有中介齿轮，中介齿轮连接中介轮电机输出，执行齿轮上接设释放拨杆。
所述的控制电路的工作电源为充电电池，其接至所述的执行机构所带流量发电机的输出端。
所述的信号采集装置可为干簧管或轻触开关。
所述的控制电路由接工作电源的计量读数延时电源开关电路的输出通过驱动晶体管接单片机的电源端以及复位、中断输入端，接工作电源的IC卡读数延时电源开关电路的输出通过驱动晶体管并接单片机复位输入端和插卡信号输入端；单片机的输出接存储器、执行机构的中介电机的输入以及插卡报警器和显示电路。
所述的控制电路还包括电源监测电路，该电路输入接充电电池，其输出接执行机构的中介电机的输入端。
所述的计量读数延时电源开关电路的输出通过驱动晶体管接单片机的复位输入和读数中断输入信号分别通过各自的延时电路接至单片机的复位端和读数中断输入端，其中复位延时时间比中断延时时间短。
所述的IC卡读数延时电源开关电路的输出通过驱动晶体管并接单片机复位信号和插卡信号分别通过各自的延时电路接复位输入端和插卡信号输入端，其中复位延时的时间比插卡信号的延时电路的时间短。
所述的控制电路的电源电池与稳压电路之间串接并联的读数开关和插卡开关。
根据上述的结构可以得知，本发明操作实施简便，可靠性高，充分利用了现有的机械式流体计量仪表，实现了采用先进的电子技术完成的流体计量和使用的预收费目的，其控制装置只在短时间内工作，而在其它时间处于自动关闭状态，从而大大延长电池的使用时间，降低了功耗，切断管道的执行机构的动作由控制电路控制，但不用电源提供驱动力，因此进一步节省了电池的用电。该装置安装方便，制造成本低。
下面结合附图和具体实施方案对本发明做进一步的详细说明。
图1为本发明的系统构成方框图；图2为本发明的一较佳实施例阀门、齿轮传动执行机构结构示意图以及控制电路原理图；图3为本发明的在煤气管道上的安装示意图；图4为本发明的在自来水管道上的安装示意图。
参见图1、2，本发明的一种气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，它由装置管道上的壳体内控制电路板和执行机构所组成。其在机械式流量仪表的计数装置上接设信号采集装置，信号采集装置的输出接控制电路，控制电路的输出接至管道切断的执行机构；其中执行机构为自保持式机构。
当要开启管道阀门时，可按下自保持式执行机构4的阀门按钮5，阀门按钮5的推杆6顶靠推块7的一端。由于推块7与固定支架8通过轴相铰接，克服其下方所接设的、另一端套在固定支架8上的回位弹簧9的阻力，使推块7向后、向下转动。固定支架8的下部开设有一倾斜轨道槽11，推块7的另一端铰接推块连接杆10，连接杆10的另一端与阀门压杆12铰接在一起，并卡设在轨道槽11内，因推块7受推力的作用并受连接杆10作用可在轨道槽11内向下移动。这时推块7下端压动阀门压杆12向下移动，而阀门压杆12的一端与设置在管道内的阀门活塞13相连接，由于阀门活塞13的下面设有复位弹簧14，受阀门压杆12作用，克服复位弹簧14的弹力，阀门活塞13被压向下端，阀门活塞13的中央部为一通孔，所以其对准管道孔时，相当阀门处于开通状态。
阀门压杆12另一端回位在铰接在固定支架8上挡块16的一端，挡块16的另一端顶靠传动机构的释放拨杆17的一端。传动机构的输入端为一接在管道内进口处的叶轮18，叶轮18的输出通过传动轴19接后部为减速器21前部为发电机20的机构。当有物质流过管道时，叶轮18转动，带动减速器21转动，发电机20发电。而减速器21接一传动轮22，传动轮22与执行齿轮23之间设有中介齿轮25，中介齿轮25由中介电机26驱动前后移动，中介轮电机26的输入接控制电路。当由于预收费所设置的流量使用完毕时，或因其他原因由控制电路给中介轮电机26发出切断管道信号后，中介轮电机26转动而带动中介齿轮25向传动轮22与执行齿轮23的中间插入，传动轮22通过中介齿轮25的传动，带动执行齿轮23转动，而执行齿轮23上接设释放拨杆17，释放拨杆17推动挡块16。释放拨杆17拨动挡块16向后转动，挡块16脱离阀门压杆12，使阀门压杆12所保持的平衡失去平衡，返回原来位置，失去压力的阀门活塞13受复位弹簧14作用返回，堵塞管道，而完成了切断管道通路的过程。并且由于阀门压杆12受挡块16的直接作用，而不论人为如何按压阀门按钮5不放，也无法阻止阀门活塞13的向上移动，即不能开通管道通路，因此阀门的闭合不受外力影响。
中介齿轮25的前面设有到位检测开关24，到位检测开关24的输出接至控制电路。当中介齿轮25到位后，开关24向控制电路发出到位信号。当检测开关24检测中介轮到位后，延时一段时间后中介轮电机26反转回位。
本发明可利用现有的机械式计量仪表，在计量仪表的计数器盘1上安装检测用轻触开关2或干簧管3，获得控制电路所需要的流量信号，并按某一计量单位采集流量信号。信号采集装置可为干簧管3或轻触开关2。当计数器盘1转动一圈时，信号采集装置向控制电路发出一个读数信号。
控制电路由接工作电源DC的计量读数延时电源开关电路IC2的输出通过驱动晶体管T1接单片机IC4的电源端以及复位RST、中断输入端P32，接工作电源的IC卡读数延时电源开关电路IC3的输出通过驱动晶体管T2并接单片机IC4复位输入端RST和插卡信号输入端P33；单片机IC4的输出接存储器EEPROM、执行机构的中介电机26的输入以及插卡报警器D9、Y和显示电路IC5、IC6。当单片机通过与门IC9和IC8给执行电机26分别发出插入和退出中介齿轮25的信号。
当信号采集装置发出读数信号后，因计数器盘1经过一点需要一定时间，因此同时也使电源开关K1接通，计量读数延时电源开关电路IC2得电并延时较短的时间后掉电，其输出通过驱动晶体管T1接单片机IC4的电源端，而复位输入RST通过电容C5和电阻R2组成的延时电路接单片机IC4的复位口线。中断输入P32信号通过电容C4和电阻R1构成的延时电路接至单片机IC4的P32口，其中复位延时时间比中断延时时间短。已保证先使单片机IC4复位口线稳定后，再完成中断读数和计数。
当插入IC卡时，电源开关K2被接通，IC卡读数延时电源开关电路IC3得电并延时较短的时间后掉电，其输出通过其输出通过驱动晶体管T2接单片机IC4的电源端，而复位输入RST通过电容C6和电阻R3组成的延时电路接单片机IC4的复位口线。中断输入P33信号通过电容C7和电阻R5构成的延时电路接至单片机IC4的P32口，其中复位延时时间比中断延时时间短。从而保证先使单片机IC4复位口线稳定后，再完成插卡数据交换和短时间的显示工作。
这样不论是计数还是插卡或查询，都是使单片机IC4先上电、复位，再读数计数或完成与卡的数据交换及显示，而单片机以及整个控制电路的工作时间仅在IC卡读数延时电源开关电路IC3和计量读数延时电源开关电路IC2的延时时间内，而尽可能地实现了微功耗的节能目的。
电源监测电路IC7可为一电压比较器，其输入接电源充电电池DC，其输出接执行机构的中介电机26的插入输入端。当电源电池的电压低于安全工作电压值时，电压监测电路IC7直接给中介电机26发出插入中介齿轮25的转动信号，彻底切断管路。
本发明的一种较佳实施例的控制电路的工作电源DC为充电电池，其接至执行机构所带发电机20的输出端，从而实现了利用管道内物质的流动带动叶轮所产生的能量，给控制电路的电源不断地补充电力，而大大延长电池的使用时间。
电源电池DC与稳压电路IC1之间串接并联的读数开关k1和插卡开关k2。不读数或不插卡时，读数开关K1和插卡开关K2打开，全部电路IC1不耗电。当读数或插卡时，读数开关K1或插卡开关K2闭合，稳压电路IC1接通，进一步节省电源电力。
参见图3，为本发明安装在燃气管道上的实施例，其信号采集装置直接从燃气表27的计数表盘上取得流量计数信号，再通过信号线28接至放置控制电路板和执行机构装置的壳体4内。而信号线的参见图4，为本发明安装在自来水管道上的实施例，其信号采集装置直接从水表29的计数表盘上取得流量计数信号，再通过信号线28接至放置控制电路板和执行机构装置的壳体4内。
信号线28、29的保护通过线体本身的钢索和控制电路的单片机的技术控制来完成的。
权利要求
1.一种气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，它由装置管道上的壳体内控制电路板和执行机构所组成，其特征在于其在机械式流量仪表的计数装置接设信号采集装置，信号采集装置的输出接控制电路，控制电路的输出接至管道切断的执行机构；其中执行机构为自保持式机构。
2.根据权利要求1所述的气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其特征在于所述的自保持式的执行机构由阀门按钮的推杆顶靠推块的一端，推块与固定支架相铰接，推块的另一端铰接推块连接杆，推块的下方接设有回位弹簧，回位弹簧的另一端接在固定支架上，固定支架的下部开设有一倾斜轨道槽，阀门压杆与卡设在轨道槽内的推块连接杆的一端铰接在一起；阀门压杆的一端接设置在管道内的阀门活塞上端，另一端回位在铰接在固定支架上挡块的一端；挡块的另一端顶靠传动机构的释放拨杆的一端，阀门活塞下可设有复位弹簧。
3.根据权利要求2所述的气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其特征在于所述的传动机构的输入端为一接在管道内的叶轮，叶轮的输出通过传动轴接后部为减速器前部为发电机的机构，其中减速器接一传动轮，传动轮与执行齿轮之间设有中介齿轮，中介齿轮连接中介轮电机输出，执行齿轮上接设释放拨杆。
4.根据权利要求1所述的气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其特征在于所述的控制电路的工作电源为充电电池，其接至所述的执行机构所带流量发电机的输出端。
5.根据权利要求1所述的气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其特征在于所述的信号采集装置可为干簧管或轻触开关。
6.根据权利要求1所述的气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其特征在于所述的控制电路由接工作电源的计量读数延时电源开关电路的输出通过驱动晶体管接单片机的电源端以及复位、中断输入端，接工作电源的IC卡读数延时电源开关电路的输出通过驱动晶体管并接单片机复位输入端和插卡信号输入端；单片机的输出接存储器、执行机构的中介电机的输入以及插卡报警器和显示电路。
7.根据权利要求1所述的气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其特征在于所述的控制电路还包括电源监测电路，该电路输入接充电电池，其输出接执行机构的中介电机的输入端。
8.根据权利要求6所述的气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其特征在于所述的计量读数延时电源开关电路的输出通过驱动晶体管接单片机的复位输入和读数中断输入信号分别通过各自的延时电路接至单片机的复位端和读数中断输入端，其中复位延时时间比中断延时时间短。
9.根据权利要求6所述的气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其特征在于所述的IC卡读数延时电源开关电路的输出通过驱动晶体管并接单片机复位信号和插卡信号分别通过各自的延时电路接复位输入端和插卡信号输入端，其中复位延时的时间比插卡信号的延时电路的时间短。
10.根据权利要求1所述的气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其特征在于所述的控制电路的电源电池与稳压电路之间串接并联的读数开关和插卡开关。
全文摘要
一种气表和水表微功耗预收费控制装置及其管路切断装置，其在机械式流量仪表的计数装置接设信号采集装置，信号采集装置的输出接控制电路，控制电路的输出接至管道切断的执行机构；其中执行机构为自保持式机构，控制电路的工作电源为充电电池，其接至执行机构所带流量发电机的输出端，信号采集装置可为干簧管或轻触开关，本发明切断管路的执行机构的动作由控制电路控制，不用电源提供驱动力，其控制装置只在短时间内通电工作，从而大大延长电池的使用时间，降低了功耗。
文档编号G01F15/00GK1155072SQ9612060
公开日1997年7月23日 申请日期1996年11月6日 优先权日1996年11月6日
发明者邢伟华 申请人:邢伟华