一种太阳能集中供热系统的远程预付费水表技术方案

本实用新型专利技术主要包括微控制器、ＴＭ卡读写电路、信号采集模块、电动阀控制电路、电压检测电路、电源模块、实时时钟电路、ＬＣＤ显示模块。其特征在于，流量检测模块将太阳能标准热水供水量的机械信号转化为电信号送至微控制器，微控制器从ＴＭ卡中的预存的太阳能标准热水供水量中减去相应的数值并通过电动阀门驱动模块控制水阀门的开闭，同时系统还配备ＬＣＤ显示电路、电压检测、实时时钟电路等辅助功能模块。用户持ＴＭ卡缴费购水后，将ＴＭ卡嵌入在卡座上，水表中的微控制器瞬间便可完成购水信息的读取，同时打开水阀允许用户用水。当卡内的剩余水量达到一定限额时，微控制器关闭水阀并发出警报，用户需要再次触碰ＴＭ卡座才能继续用水，直至剩余水量全部用完。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及太阳能利用技术及自动控制技术，具体涉及太阳能系统中供热计量的
技术背景 近年来，国家的相关部门也陆续颁布了《全国住宅小区智能化系统示范工程建设 要点和技术指导》(试行稿)禾P《住宅远传抄表系统》等重要文件，为智能小区的行业发展方 向提供了理论依据并提出了其发展目标在先进的计算机技术、通信技术、控制技术及IC 卡技术基础上，采用系统集成方法，逐步建立一个沟通小区内部住户与住户、住户与小区综 合服务中心，住户与外部社会的多媒体综合信息交互网络平台。 但是目前在中国大部分城市，智能小区的建设还处于规划当中，北京、上海和广州 等大城市的智能小区试点也在不断地完善。特别是水、气、电等耗能资源的抄表方式正在进 入电子化、智能化和数字化的时代。在以前的相当一段时间内，我国城市居民住宅的水、气、 电读表方式还是人工逐月上门抄表的方式，不仅办事效率低下、消耗大量的人力成本，而且 还为不法分子提供入室抢劫的可乘之机。 随着住宅商品化的发展，住宅单元个性化和独立性的增强，这种耗能计量收费方 式愈来愈显得与社会发展不相适应。另一方面，随着科学技术的进步和人们物质文化生活 水平的提高，太阳能集中供热系统的逐步实施，则太阳能集中供热系统的远程预付费水表 成为太阳能建筑一体化设计中是中不可缺少的重要组成部分，具有十分重要的发展意义。
技术实现思路
本技术提出一种太阳能集中供热系统的远程预付费水表，主要使用Dallas 公司推出的DS1961s (TM卡)作为用户预存水费的存储介质，设计一款集成度高、动作准确、 计量精度高的远程预付费水表。如附图1所示，主要包括微控制器、TM卡读写电路、信号采 集模块、电动阀控制电路、电压检测电路、电源模块、实时时钟电路、LCD显示模块等。其特征 在于，流量检测模块将太阳能标准热水供水量的机械信号转化为电子信号，通过数据采集 接口传送至微控制器，微控制器从TM卡中的预存太阳能标准热水供水量中减去相应的数 值并通过电动阀门驱动模块控制水阀门的开闭，同时系统还配备LCD显示电路、电压检测、 实时时钟电路等辅助功能模块。微控制器为TM卡远程预付费水表的核心控制单元，它需要 完成用户太阳能标准热水供水量信息的采集、累加，并向外围电路发出控制信号。 本技术的各个主要组成部分的功能和特点进行说明 1微控制器 TI公司MSP430系列单片机是一种超低功耗的混合信号控制器，其具有16位RISC 结构，CPU的16个寄存器和常数发生器使MSP430微控制器能达到最高的代码效率。灵活 的时钟源可以使器件达到最低的功率消耗。数字控制的振荡器(DCO)可使器件从低功耗模 式迅速唤醒，在小于6us的时间内被激活到正常的工作方式。MSP430系列单片机的16位定时器是应用于工业控制如纹波计数器、数字化电机控制、电表、水表和手持式仪表等的理想 配置，其内置的硬件乘法器大大加强了其功能，提供了软硬件相兼容的范围，提高了数据处 理能力。 2TM卡读写模块 TM卡的读写模块是实现远程预付费水表系统功能的关键模块。该模块硬件连线比 较少，只需一根数据线连接微控制器的10 口和DS1961s，当TM卡触碰读写卡座，相应的10 口设置在中断工作方式下，微控制器迅速地从低功耗模块中跳转至运行模式，MSP430F149 通过10 口从TM卡读取用户的用水信息、余额、现行水价等信息。 l-Wire单总线系统中只定义了一根数据线，所以，保证在适当的时间驱动总线上 的每个设备是非常重要的。为使上述操作易于实现，接在l-Wire总线上的每个装置必须都 带有个漏极开路或三态端口连接数据线。DS1961s的l-Wire端口是漏极开路的，其内部等 效电路如附图2所示。多点总线由连接了多个从机设备的l-Wire总线组成。在标准速率 下，l-Wire总线的最大速率为16. 3kbps。在高速模式下，速率可达142kbps。 DS1961s并不 保证与iButton标准完全兼容。其最大速率在标准速率模式下为14. lkbps，在高速模式下 125kbps。为了在任意速率下执行存储器和SBA操作命令，DS1961s需要的l-Wire上拉电 阻最大值为2.2k欧姆。当与几个DS1961s同时通信时，例如安装同样的密钥给几个器件， 在器件从暂存器向EEPROM传送数据时，应该利用一个上拉至Upup的低阻抗上拉旁路这个 电阻。 l-Wire总线的空闲状态是高电平。如因某种原因需要暂停通信，稍候要恢复通信 的话，总线必须保持在空闲状态。如果不是这样，当总线处于低电平状态超过16us (高速模 式)或120us(常规速率)时，总线上的单个或多个器件将被复位。当DS1961s连在总线 上时，高速模式下总线电平为低的时间不能大于15. 2us，以保证总线上没有从机器件被复 位。与DS2480B1-Wire驱动器和基于这个驱动器芯片的串口适配器起使用时，除了灵活性 受限，DS1961s能够正常进行通信。 3流量检测模块 作为一款新型的远程预付费水表，它必须满足高精度的要求，流量检测模块的作 用十分关键。考虑到目前市场上现有的旋翼式机械水表技术已经很成熟，而且价格成本较 低。因此，可以在传统的机械水表上安装上可以检测固定太阳能标准热水供水量的传感器， 将太阳能标准热水供水量信息转换成电信号或是脉冲的形式。本技术中使用双簧管传 感器，只有两个干簧管传感器都检测到脉冲信息，才认为是正确的太阳能标准热水供水量 信号，只检测到单个脉冲无效。这样可以有效的解决临界点颤动而误发信号的问题，同时还 可以有效的防止人为破坏。 4电动阀门驱动模块 电动阀门驱动电路的稳定工作是远程预付费水表设计的关键之一。由于远程预付 费水表采用3. 6V的锂电池供电，需要长期工作，并考虑到远程预付费水表的体积因素，因 此要求电动机必须压力损失小、体积小和功耗低。 因此，电动阀门驱动电路采用微型直流电机驱动球阀的方案。阀门执行器采用全 金属齿轮，抗磨损能力强，寿命长，现已通过连续三万次的开闭阀门测试，效果良好，动作精 准。本技术采用的阀门有两种限位方式，开关限位和机械限位。机械限位要滞后一些，4当开关限位失灵时，机械限位才会起作用。阀门运行过程中，限位开关处于导通状态，阀门 到位时，限位开关处于断开状态。附图说明 图1是一种太阳能集中供热系统的远程预付费水表结构示意图 图2是TM卡读写模块接口图 图中1 :微处理器，2 :l-Wire接口，3 :信号接受接口，4 :信号发送接口具体实施方式 用户持TM卡缴费购水后，将TM卡嵌入在卡座上，水表中的微控制器瞬间便可完成 购水信息的读取，同时打开水阀允许用户用水。当卡内的剩余太阳能标准热水供水量达到 一定限额时，微控制器关闭水阀并发出警报，用户需要再次触碰TM卡座才能继续用水，等 剩余太阳能标准热水供水量全部用完，水表将自动关闭阀门禁止用户用水，用户需到供水 机构再次充值才能恢复供水。权利要求一种太阳能集中供热系统的远程预付费水表，主要包括微控制器、TM卡读写电路、信号采集模块、电动阀控制电路、电压检测电路、电源模块、实时时钟电路、LCD显示模块，其特征是流量检测模块将太阳能标准热水供水量的机械信号转化为电信号送至微本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种太阳能集中供热系统的远程预付费水表，主要包括微控制器、ＴＭ卡读写电路、信号采集模块、电动阀控制电路、电压检测电路、电源模块、实时时钟电路、ＬＣＤ显示模块，其特征是：流量检测模块将太阳能标准热水供水量的机械信号转化为电信号送至微控制器，微控制器从ＴＭ卡中的预存的太阳能标准热水供水量中减去相应的数值并通过电动阀门驱动模块控制水阀门的开闭。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韦军，
申请(专利权)人：韦军，
类型：实用新型
国别省市：63[中国|青海]