專利名稱：多用戶煤氣計量表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種居民住宅中使用的多用戶煤氣計量表，屬于計量儀表。
目前，已沿用了多年的通用煤氣表，是一種純機械式裝置，它是在密封殼體內有充排氣室，室內有氣囊機械連桿和活動閥門，機械連桿帶動主傳動軸，主傳動軸在顯示窗內帶動一組齒輪和一組刻有數碼的輪轉動，從而為煤氣流量計數。它的缺點是讀數模糊，且必須逐門入戶抄表，不適于直接用計算機集中管理。
本實用新型的目的是提供一種能適應現代化管理的新型煤氣計量表，不進入用戶就能檢測出每戶的煤氣用量，而且能集中做數據處理，便于實現與中心計算機的聯網，解決了煤氣使用中的現代化管理。
本實用新型在構造上由兩部分組成即安裝在各戶煤氣管道上的煤氣流量探測頭和裝在戶外的多用戶數據采集處理顯示器；兩者用電纜連接。
煤氣流量探測頭用原通用煤氣表改造而成。首先將通用煤氣表顯示窗打開，將原來的機械數顯機構拆掉保留原主傳動軸，主傳動軸通過傳動機構帶動一轉盤旋轉，盤上鑲有小磁鐵；然后在顯示窗內裝上焊有霍爾開關，集成電路，電阻，電容等元件的線路板，霍爾開關要與轉盤上小磁鐵的位置對應，線路板用輸出電纜接至數據采集處理顯示器的輸入端上；最后固定上顯示窗罩。
多用戶煤氣數據采集處理顯示器又由兩部分組成1．數據采集及整形電路的構造是電纜信號檢測器(2)的M端與脈沖數據暫存器(3)的CL端相連；脈沖數據暫存器(3)的Q輸出端與脈沖數據采集開關(4)的輸入A端相連；同時脈沖數據采集開關(4)的另一輸入端B與采集開關時序控制器(5)的輸出端T相連；脈沖數據采集開關(4)的輸出端Y又通進二極管D與數據脈沖綜合整形器(6)的輸入端FAFB相連；同時還通過延時電阻R與數據脈沖暫存器(3)的清零入口Rs相連；最后，數據脈沖綜合整形器(6)的輸出端YF與單片機應用單元(8)的P3．3端相連。
2．數據處理及顯示電路的構造是定時脈沖發生器(7)的輸出端tJ與單片機應用單元(8)的3．2端相連；單片機應用單元(8)的P3．6時基輸出端與采集開關時序控制器(5)的輸入端tIN相連；數據脈沖綜合整形器(6)的輸出端YF與單片機應用單元(8)的數據入口P3．3端相連；單片機應用單元(8)的串行輸出口P3．0和P3．1端分別和8位LED顯示器(9)的數據入口INA，INB和CLK相連；單片機應用單元(8)的動態顯示控制信號輸出口P1．0～P1．7分別與8位LED顯示驅動器(9)的輸入口Z1A～Z8A端相連；單片機應用單元(8)的串行輸出口P3．0和P3．1端還與RS-232通訊接口(11)相連；此外，供電切換及復位保護器(10)的VR出端還分別與采集開關時序控制器(5)的tR入端和單片機應用單元(8)的R／V入端相連。
通過以上基本電路可以按需要構成兩個用戶以上的煤氣計量系統。其優點是，能在室外對多個用戶的煤氣用量進行抄表。
下面以16個用戶的煤氣計量表為例，詳細說明實施例。
圖1是本實施例數據采集處理顯示器的電路原理圖。
圖例說明1-煤氣流量探測頭E1～E16；2-電纜信號檢測器X1～X16；3-脈沖數據暫存器I1～I16；4-脈沖數據采集開關O1～O16；5-采集開關時序控制器；6-脈沖數據綜合整形器；7-時基脈沖產生器；8-單片機應用單元；9-8位LED顯示器；10-供電切換及復位保護器；11-RS-232通訊接口；12-自動抄表器。
圖2是本實施例的煤氣流量探測頭構造圖。
圖例說明21-充排氣室；22-顯示窗；23-主傳動軸；24-數據轉盤；25-小磁鋼；26-霍爾開關；27-印制電路板；28-輸出電纜；29-發光管。
圖3是煤氣流量探測頭的電路原理圖。
首先根據圖2圖3來說明煤氣流量探測頭的傳動構造和電路原理在密封殼體內有充排氣室(21)，(21)內有充排氣囊。機械連桿和活動閥門；機械連桿通過傳動機構帶動主傳動軸(23)，(23)在顯示窗(22)內通過齒輪傳動帶動鑲有小磁鐵(25)的數據轉盤(24)；顯示窗(22)內的線路板(27)上焊接有霍爾開關HK(26)、和由R1、R2、R3，三極度管BG1，集成電路CD4017組成的脈沖計數顯示電路、D1發光管(29)，以及由R4、R5、C1、C2、C3、Dz組成的脈沖輸出電路；然后通過接點，V+、E、GD接電纜(28)。(28)與裝于戶外的數據采集處理顯示器連接。
下面結合圖1再說明16用戶的煤氣數據采集處理顯示器結構原理煤氣流量探測頭(1)通過傳輸電纜與多用戶煤氣數據處理顯示器的輸入接線端相聯即E1～E16分別通過電纜信號檢測器(2)后與脈沖數據暫存器(3)的輸入CL1～CL16端相連；脈沖數據暫存器(3)的輸出Q1～Q16端分別與脈沖數據采集開關(4)的輸入A1～A16端相連；與此同時，脈沖數據采集開關(4)的另一組輸入B1～B16端又分別與采集開關時序控制器(5)的輸出T1～T16端相聯。脈沖數據采集開關(4)的輸出Y1～Y16端分別通過二極管D1～D16匯總后與數據脈沖綜合整形器(6)的輸入FA、FB端相聯。與此同時，脈沖數據采集開關(4)的輸出Y1～Y16端分別通過延時電阻R1～R16與數據脈沖暫存器(3)的清零入口RS1～RS16端相連，以使脈沖數據暫存器(3)清零，并等待接收下一個數據脈沖。在時基關系上，采集開關時序控制器(5)受單片機應用單元(8)的控制，單片機應用單元(8)又受時基脈沖發生器(7)的控制，它們的連接關系為定時脈沖發生器(7)的輸出tJ端與單片機應用單元(8)的P3．2端相連，而單片機應用單元(8)的P3．6做為時基輸出端又與采集開關時序控制器(5)的輸入t1N端相連。數據脈沖綜合整形器(6)的整形輸出YF端與單片機應用單元(8)的數據入口P3．3端相連。在分戶數據采集時，只要該戶有數據脈沖出現，單片機應用單元(8)即對該戶進行加法運算，并將運算結果送8位LED顯示器(9)進行顯示，它們的聯接關系是單片機應用單元(8)的串行輸出口P3．0和P3．1端分別和8位LED顯示器(9)的數據入口INA，INB和CLK端相連，而單片機應用單元(8)的動態顯示控制信號由P1．0～P1．7口輸出，分別與8位LED顯示器(9)的驅動輸入口Z1A～Z8A端相連。為與中心計算機聯網，單片機應用單元(8)的串行輸出口P3．0和P3．1端又與RS-232通訊接口(11)相聯，當外加控制信號通過RS-232接口(11)加至單片機應用單元(8)的P3．5端時，內存數據和用戶號將順序輸至外接的“自動抄表器”MC(12)內。此外，供電切換及復位保護器(10)的VR出端還分別與采集開關時序控制器(5)的tR入端和單片機應用單元(8)的R／V入端相連，用于供電切換，數據保護和程序復位。
由于采用了上述方案，本實用新型的積極效果是它可以同時檢測多至16個用戶的煤氣用量且精度較高；煤氣用數能逐戶的順序顯示，且清晰可見；能方便人工抄表，不再有扣門入戶的困擾；特別是能和計算機聯網，解決了使用煤氣中的現代化管理。
為了便于實施，結合附圖再對其工作原理做進一步說明煤氣流量探測頭的工作原理由圖2說明使用煤氣時，氣流在充排氣室(21)中使主傳動軸(23)轉動，與之連動的數據轉盤(24)也隨之旋轉，當數據轉盤(24)上的磁鐵(25)轉至并通過電路板(27)上安裝的霍爾開關(26)下方時，霍爾開關(26)因受磁場作用而產生一電平跳變，所以數據轉盤(24)每轉動一圈即產生一個脈沖，它使圖3電路中的脈沖計數器前進一位，圖3在電路設計上使數據轉盤(24)每轉動5圈，即用氣量為0．05立方時，煤氣流量探測頭將輸出一個數據脈沖。為給用戶一個指示信號，圖2的顯示窗罩上還留有一個發光管的顯示孔，數據轉盤(24)每轉動一圈，即用氣為0．01立方時，發光管(29)點亮一次。
多用戶煤氣數據采集處理顯示器的工作原理可由圖1說明開機后在供電切換及復位保護器的控制下，單片機應用單元(8)，脈沖數據采集開關(4)以及時序脈沖控制器(5)將自動接通第一號用戶的數據暫存器(3)，此時，只要01號用戶的煤氣流量探測頭有數據脈沖送入數據暫存器(3)，經脈沖數據采集開關(4)采集后，單片機應用單元(8)將對該戶做運算操作，即在該戶的原存數據上進行加0．05立方的加法運算，并將運算結果送8位LED顯示器(9)進行數據顯示。在8位LED顯示器中，前兩位用于顯示戶號，四位用于顯示使用煤氣的立方數，后兩位為使用煤氣的小數位，顯示精度為0．01。定時脈沖發生器(7)輸出脈沖的時間間隔，即每戶的顯示停留時間為2．5秒，當下一個定時脈沖信號到來時，單片機應用單元(8)先將01號用戶的煤氣用數存入該戶的數據存儲單元中，然后，單片機應用單元(8)開始運行02號用戶的數據采集，數據運算，數據顯示和數據存儲程序，并以此往復循環。若為16個用戶時，一個循環周期的時間為40秒，為此，用戶在40秒內的用氣數據，將暫存在煤氣流量探測頭(1)和脈沖數據暫存器(3)內，使整個檢測過程無任何數據的誤漏，故計量精度較高。多用戶煤氣數字顯示表上配有標準RS-232通訊接口(11)，在外加指令的控制下，按照原設程序，表內的煤氣用量數及其戶號，將依次送入外接計算機或中間環節“自動抄表器”MC(12)內，為保證停電后煤氣用量數據的完整性，多用戶煤氣數字顯示表遇有停電時，供電切換及復位保護器(10)將自動切換至直流供電并能確保48小時的斷電運行，如果48小時后斷電仍不能恢復，將自動切換至用戶保護位。通電后原數據繼續顯示，并自動對備用電池充電，此外，為防止電纜故障，影響數據采集，電纜信號檢測器(2)能隨時檢測出用戶電纜的開路和短路故障，在發出報警的同時還顯示出戶號并對該戶自動進行數據累加。
圖2中電纜信號檢測器(2)芯片為LM324；脈沖數據暫存器(3)的芯片為CD4013；脈沖數據采集開關(4)的芯片為CD4081；采集開關時序控制器(5)的芯片為CD4520和CD4514；數據脈沖綜合整形器(6)的芯片為CD4011；定時脈沖信號發生器(7)的芯片為CD4060；單片機應用單元(8)的芯片為80C1、27C16、74HC373和CD4011；8位LED顯示器(9)的芯片為74HC164和74HC243；供電切換和復位保護器(10)的芯片為CD4060、CD4011和LM324。
權利要求1．一種居民住宅中使用的多用戶煤氣計量表，其特征是由安裝在各用戶煤氣管道上的煤氣流量探測頭和安裝在戶外的多用戶煤氣數據采集處理顯示器兩部分組成，兩者用電纜連接。
2．如權利要求1所述的多用戶煤氣計量表，其特征在于煤氣流量探測頭的構造是在原通用煤氣表顯示窗內的主傳動軸上通過轉動機構連接一鑲有小磁鐵的轉盤，然后固定上焊有霍爾開關、集成電路、電阻、電容等元件的線路板，霍爾開關與轉盤上的小磁鐵對應，并從線路板上接出輸出電纜至數據采集處理顯示器的輸入端；上述線路板上的電路是由霍爾開關HK，電阻R1、R2、R3三極管BG1，發光管D1，集成電路CD4017組成的脈沖計數顯示電路和由電阻R4、R5，電容C1、C2、C3，二極管DZ組成的脈沖輸出電路所構成。
3．如權利要求1或2所述的多用戶煤氣計量表，其特征在于所述的多用戶煤氣數據采集處理器由以下電路構成數據采集及整形電路數據采集及整形電路的構造是電纜信號檢測器(2)的M端與脈沖數據暫存器(3)的CL端相連；脈沖數據暫存器(3)的Q輸出端與脈沖數據采集開關(4)的輸入A端相連；同時脈沖數據采集開關(4)的另一輸入端B與采集開關時序控制器(5)的輸出端T相連；脈沖數據采集開關(4)的輸出端Y又通進二極管D與數據脈沖綜合整形器(6)的輸入端FAFB相連；同時還通過延時電阻R與數據脈沖暫存器(3)的清零入口RS相連；最后，數據脈沖綜合整形器(6)的輸出端YF與單片機應用單元(8)的P3．3端相連；數據處理及顯示電路的構造是定時脈沖發生器(7)的輸出端tJ與單片機應用單元(8)的3．2端相連；單片機應用單元(8)的P3．6時基輸出端與采集開關時序控制器(5)的輸入端tIN相連；數據脈沖綜合整形器(6)的輸出端YF與單片機應用單元(8)的數據入口P3．3端相連；單片機應用單元(8)的串行輸出口P3．0和P3．1端分別和8位LED顯示器(9)的數據入口INA，INB和CLK相連；單片機應用單元(8)的動態顯示控制信號輸出口P1．0～P1．7分別與8位LED顯示驅動器(9)的輸入口Z1A～Z8A端相連；單片機應用單元(8)的串行輸出口P3．0和P3．1端還與RS-232通訊接口(11)相連；此外，供電切換及復位保護器(10)的VR出端還分別與采集開關時序控制器(5)tR入端和單片機應用單元(8)的R／V入端相連。
專利摘要一種居民住宅使用的多用戶煤氣計量表,它是由安裝在各戶煤氣管道上的煤氣流量探測頭和裝在戶外的多用戶數據采集處理顯示器用電纜連接而成;探測頭由帶有磁鐵的轉盤和焊有霍爾元件等集成電路的線路板構成;多用戶數據采集處理顯示器由集成塊組成的數據采集、整形電路和數據處理、顯示電路構成;不用逐門入戶抄表即可記錄各用戶煤氣用量,便于實現計算機聯網和現代化管理。
文檔編號G01F1/56GK2305656SQ9723384
公開日1999年1月27日 申請日期1997年8月1日 優先權日1997年8月1日
發明者王同孝, 宋禮文, 許瑞民, 許一成, 吳清收 申請人:山東礦院科技開發服務公司