專利名稱：一種暖氣智能節能計量裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種暖氣智能節能計量裝置，可以應用于新建筑暖氣分戶計量系
統，或既有建筑暖氣分戶計量、節能改造等相關領域。
背景技術：
能源緊張是現在世界各國需要面對的重大問題，我國則面臨更加嚴重的能源短缺 的情況。我國北方地區逐步采用集中供暖的形式供暖，近幾年來又開始推行分戶安裝熱能 表，使收費更加合理，也能部分節約資源。 但是，依然存在很多問題，因傳統采暖收費按面積收費，用戶沒有節約的積極性， 房間無人時照常供暖，房間溫度過高時開窗放熱，也存在交費難的問題。如果某些人想在不 使用時關閉暖氣，只能關閉現有的普通手動閥門，無法自動關閉；室溫無法設置；傳統的熱 能表存在計量不準確、易堵塞的問題，不能關閉，不能調溫，不能預付費，只計量不節能，用 電池作為動力，電弱計量不準，無電不計量，經常更換電池增大了使用成本。對于傳統順流 單管供暖系統、順流雙管供暖系統采用傳統熱能表要將原管道拆下，重新組裝成分戶環狀 供暖系統才能安裝使用，破壞原有裝修，擾民。傳統熱能表不能實現分室控制和計量。
實用新型內容本實用新型的目的就是針對上述的不足，提供了一種結構合理、分戶、分室計量、
自動計費、用市電不用電池、IC卡預付費、不需要對現有管路做很大改動的暖氣控制閥控制
電路。 一個控制器控制多個控制閥，可以實現分戶、分室控制和自動計費。可以解決傳統順
流單管供暖系統、順流雙管供暖系統、地板采暖系統的分戶、分室計量問題，不用改動管路，
不破壞原有裝修，可節省大量的改造經費和施工時間。
—種暖氣智能節能計量裝置，包括 —微處理器IC1，微處理器連接有時鐘、溫度傳感器、顯示裝置和至少一個閥門接
口，并有電源模塊供電，顯示裝置還連接有IC卡讀寫模塊； 微處理器IC1用于接收信號、處理數據、控制外圍設備工作； 時鐘提供計時信號，即提供振蕩信號，供微處理器計時用； 溫度傳感器用于檢測溫度，并傳輸給微處理器； 顯示裝置用于顯示信息，IC卡讀寫模塊用于讀出相配合的IC信息，通過顯示裝置 顯示并傳輸給微處理器； 閥門接口用于連接閥門，閥門接收微處理器信號，進行開和關。 所述閥門包括一電機M1，用于控制開關的開和關，一微處理器IC，用于接收信號
并驅動電機M1轉動，一超級電容E1，存儲電能，斷電后為電機M1提供電能； 微處理器的P63腳接高電位，并通過下拉電阻R2接地，接地線還連接有并聯的開
限位開關Sl和關限位開關S2，微處理器的P65腳和P64腳分別作為0N腳和OFF腳，P60腳
連接溫控器控制線；0N腳和OFF腳之間為電機驅動電路，包括一電機M1、兩個三極管Ql和Q2、兩個場效應管Q3和Q4，三極管Q1的集電極和場效應管Q3的漏極共同連接到電機M1的 一端，三極管Q2的集電極和場效應管Q4的漏極共同連接到電機M1的另一端，兩場效應管 的源極接地，兩三極管的發射極接高電位VDD，場效應管Q3的柵極與三極管Ql的基極共同 連接到OFF腳，效應管Q4的柵極與三極管Q2的基極共同連接到0N腳；上述高電位VDD通 過二極管D1和限流電阻R1連接到電源，超級電容E1設置在高電位VDD和接地之間。 所述微處理器IC1的RST腳連接有一復位電路，因為閥門中有一超級電容，上電后 若干秒內充電電流較大，5V電壓是由0V緩慢上升至5V的，為了電路可靠啟動，由RST腳連 接到一三極管Q6的集電極，其基極通過一穩壓二極管ZD1連接到電源。當電壓低于3. 6V 時，保持復位狀態，電壓達到3. 6V后，復位完成，系統啟動，開始工作。 所述電源模塊包括一市電接口 Jl ，是220V市電接口 ，市電接口 Jl連接有一變壓器 Tl將220V交流電變為9V交流電，再連接一整流橋BRG將9V交流電變為直流電，再經過電 容濾波，再經過穩壓器LSI穩壓得到穩定的5V直流電，再經過二極管和磁珠Zl、 Z2漿數字 電路與模擬電路隔離以避免干擾，作為電源5V。此電源模塊一般適用于有一個閥門接口的 情況。 當有多個閥門接口時，上訴電源模塊功率不夠，此時，電源模塊包括一市電接口 Jl，市電接口 Jl連接有一開關電源模塊AC-DC，再經過二極管和磁珠Z1、 Z2將數字電路與 模擬電路隔離，作為電源5V。 所述溫度傳感器包括一溫度傳感器芯片IC2及其外圍電路，當溫度變化時，熱敏 電阻的阻值會隨之改變，其振蕩電路的CWD脈沖輸出頻率也會相應改變，熱敏電阻的阻值 與這個頻率有穩定、固定的對應關系，此頻率傳輸給微處理器IC1進行處理，得到當前溫 度，這是溫度傳感器的普通用法，是容易實現的。 時鐘包括一時鐘芯片IC4，1HZ腳以1赫茲的頻率送出振蕩信號，供微處理器IC1 計時用。 微處理器IC1連接有至少一閥門接口，5V和GND向閥門提供工作電源。 用于顯示信息的顯示裝置一般為液晶顯示器，還可以連接有IC卡讀寫模塊，將現
有的IC卡讀寫技術融入其中，達到付費計時的目的。 還可以設置有蜂鳴器，作為報警器使用，是容易實現的。 還可以設置有按鍵接口，以便輸入相關數據。 還設置有非易失性存儲器，用于保存工作參數和IC卡中的費用余額，斷電后數據 不丟失。 這樣，電源模塊為整個裝置提供5V電源，微處理器IC1連接有時鐘、溫度傳感器、 液晶顯示器、按鍵、至少一閥門接口、存儲器、蜂鳴器、復位電路等。 電源模塊供電，復位電路啟動裝置，時鐘提供即時信號，存儲器存儲相關信息，顯 示器顯示信息，IC卡讀寫模塊讀出IC卡的費用信息，顯示在顯示器上并傳輸給微處理器 IC1，微處理器IC1控制閥門開和關，溫度傳感器監測周圍溫度，并將信息傳輸給微處理器 IC1 ，微處理器根據溫度信息控制閥門的開和關，達到設定溫度的目的。斷電后，閥門中的超 級電容El繼續為閥門提供電源，帶動電機關閉閥門。 本實用新型提供的暖氣智能節能計量裝置具有以下優點 1.實現了分戶計量，一個控制器可以控制多個用戶或多個閥門，控制更加精確、有
4效。 2.采用超級電容代替電源，普通做法都是采用現有電池，由于容量限制，需要經常 更換，增加了成本和作業頻率。 3.用戶可以自由開關暖氣閥，房間無人時可以關閉，停止計費，實現自動節能，比 現有各種計費方式都節能。 4.由于有了溫控系統，用戶可以自由設置室內溫度，可縮小室內與室外溫差，當室
內溫度達到設定值時，暖氣閥可以自動關閉，停止計費，節約能源，降低用戶成本。 5.當室內溫度設定值低時，會在較短時間內達到這一設定值，暖氣閥自動關閉，并
停止計費。 6. IC卡預付費方式，解決了收費難的問題，方便管理。 7.由其制作的閥門安裝方便，接口和現有接口類似。 8.可以采用"兩部制收費法"國家發改委、建設部2007年6月3日聯合發布的
《城市供熱價格管理暫行辦法》，規定采暖收費實行固定熱價和計量熱價相結合的"兩部制
熱價"(也稱"兩部制收費法")。固定熱價按照總熱價30% _60%的標準確定，計量熱價按
用戶的實際使用量計算，用戶所要交納的采暖費是固定熱價和計量熱價之和。 9.電機功率低，即可以采用小電機，其功率為2W左右即可，耗能少。 10.能存儲各種信息，便于以后查閱。 11.具有顯示裝置和輸入按鍵，能夠設定信息并顯示。
圖1為本實用新型實施例的結構原理圖； 圖2為本實用新型實施例的電路原理圖； 圖3為本實用新型實施例中閥門的電路原理圖。
具體實施方式下面將對本實用新型的實施方式進行詳細說明。 —種暖氣智能節能計量裝置，如圖1所示，包括包括一微處理器IC1，微處理器連 接有時鐘、溫度傳感器、顯示裝置和至少一個閥門接口，并有電源模塊供電，顯示裝置還連 接有IC卡讀寫模塊； 微處理器IC1用于接收信號、處理數據、控制外圍設備工作； 時鐘提供計時信號，即提供振蕩信號，供微處理器計時用； 溫度傳感器用于檢測溫度，并傳輸給微處理器； 顯示裝置用于顯示信息，IC卡讀寫模塊用于讀出相配合的IC信息，通過顯示裝置 顯示并傳輸給微處理器； 閥門接口用于連接閥門，閥門接收微處理器信號，進行開和關。 具體來說，如圖2所示，本實施例中微處理器IC1采用AT89S52，時鐘芯片IC4采用 PCF8563，溫度控制器芯片采用555，存儲器采用AT24C02。而閥門如圖3所示，微處理器IC 采用AT89S53。 具體來說，AT89S52的10腳(即RST腳)連接有復位電路，復位電路即RST腳連接到一三極管Q6的集電極，其基極通過一穩壓二極管ZD1連接到電源，還包括其外圍電路。 當電壓低于3. 6V時，保持復位狀態，電壓達到3. 6V后，復位完成，系統啟動，開始工作。 時鐘芯片PCF8563的1腳和2腳之間有一晶振Y2，其7腳作為1HZ輸出腳連接到 AT89S52的14腳，輸出1赫茲振蕩信號，作為IC1的計時使用。 非易失性存儲器AT24C02，其7腳連接AT89S52的29腳作為WP腳，用于保存工作 參數和IC卡中的費用余額，斷電后數據不丟失。 本例中電源采用普通電源，即包括一市電接口 J1，是220V市電接口，市電接口 Jl 連接有一變壓器Tl將220V交流電變為9V交流電，再連接一整流橋BRG將9V交流電變為 直流電，再經過電容濾波，再經過穩壓器LSI穩壓得到穩定的5V直流電，再經過二極管和磁 珠Z1、Z2漿數字電路與模擬電路隔離以避免干擾，作為電源5V。 J2、 J6、 J7、 J8為閥門接口 ，分別連接有閥門，閥門電路如圖3所示，包括:一 電機 Ml，用于控制開關的開和關， 一微處理器IC，微處理器采用AT系列，如本例采用AT8PS53，用 于接收信號并驅動電機M1轉動，一超級電容E1，存儲電能，斷電后為電機M1提供電能。 微處理器IC的P63腳接高電位，并通過下拉電阻R2接地，接地線還連接有并聯的 開限位開關Sl和關限位開關S2，微處理器IC的P65腳和P64腳分別作為ON腳和OFF腳， P60腳連接溫控器控制線。 ON腳和OFF腳之間為電機驅動電路，包括一電機Ml、兩個三極管Ql和Q2 (采用 8550型號)、兩個場效應管Q3和Q4 (采用NDS335N型號)，三極管Ql的集電極和場效應管 Q3的漏極共同連接到電機M1的一端，三極管Q2的集電極和場效應管Q4的漏極共同連接 到電機Ml的另一端，兩場效應管的源極接地，兩三極管的發射極接高電位VDD，場效應管Q3 的柵極與三極管Ql的基極共同連接到OFF腳，效應管Q4的柵極與三極管Q2的基極共同連 接到0N腳。 上述高電位VDD通過二極管Dl和限流電阻Rl連接到電源，超級電容El設置在高 電位VDD和接地之間。 上述微處理器ICP61腳作為0PN腳，P62作為CLS腳，并分別通過上拉電阻連接到 電源VCC。 上述微處理器IC的VDD腳為電源VCC腳，電源VCC腳和P63腳之間還設置有穩壓 源電路，保證微處理器有穩定電源，具體為電源VCC腳通過并聯連接的法拉電容E2和電容 Cl接地，法拉電容E2的正極還通過二極管D2接P63腳高電位。 上述超級電容E1采用1F，所述法拉電容E2為0. 22F。是為了保證斷電后能關閉 閥門，利用其存儲的電能推動電機關閥，E1在關閥過程中隨著電量消耗，電壓會降低，這時， 就需要E2作為穩壓。并用二極管Dl將El與電源隔離，防止反向送點，確保IC監測電源掉 電，Rl作為限流電阻，防止向El充電電流過大，損壞電源；二極管D2作為電容E2的保護。 J4為液晶顯示模塊接口 ，連接有液晶顯示器，這是容易實現的。 J3為按鍵接口，其1-5腳作為5個按鍵分別連接到AT89S52的9腳、11腳、13腳、 18腳、19腳。 J5為IC卡電路接口，與AT89S52連接，這是容易實現的。
權利要求一種暖氣智能節能計量裝置，其特征在于包括一微處理器(IC1)，微處理器連接有時鐘、溫度傳感器、顯示裝置和至少一個閥門接口，并有電源模塊供電，顯示裝置還連接有IC卡讀寫模塊；閥門接口連接有閥門。
2. 根據權利要求1所述的暖氣智能節能計量裝置，其特征在于所述閥門包括一電機 (Ml)，一微處理器(IC)，一超級電容(El)，微處理器的P63腳接高電位，并通過下拉電阻(R2)接地，接地線還連接有并聯的開限 位開關(Sl)和關限位開關(S2)，微處理器的P65腳和P64腳分別作為0N腳和0FF腳，P60 腳連接溫控器控制線；0N腳和OFF腳之間為電機驅動電路，包括一電機(Ml)、兩個三極管(Ql和Q2)、兩個場 效應管(Q3和Q4)，三極管(Ql)的集電極和場效應管(Q3)的漏極共同連接到電機(Ml)的一 端，三極管(Q2)的集電極和場效應管(Q4)的漏極共同連接到電機(Ml)的另一端，兩場效 應管的源極接地，兩三極管的發射極接高電位(VDD)，場效應管(Q3)的柵極與三極管(Ql) 的基極共同連接到OFF腳，效應管(Q4)的柵極與三極管(Q2)的基極共同連接到ON腳；上述高電位(VDD)通過二極管(Dl)和限流電阻(Rl)連接到電源，超級電容(El)設置 在高電位(VDD)和接地之間。
3. 根據權利要求1所述的暖氣智能節能計量裝置，其特征在于所述微處理器(IC1) 的RST腳連接有一復位電路，即RST腳連接到一三極管(Q6)的集電極，其基極通過一穩壓 二極管(ZD1)連接到電源。
4. 根據權利要求1或2或3所述的暖氣智能節能計量裝置，其特征在于所述電源模 塊包括一市電接口 (Jl)，市電接口 (Jl)連接有一變壓器(Tl)，再連接一整流橋(BRG)，再經 過電容濾波，再經過穩壓器(LSI)穩壓，再經過二極管和磁珠(Z1、Z2)作為5V的電源。
5. 根據權利要求1或2或3所述的暖氣智能節能計量裝置，其特征在于所述電源模 塊包括一市電接口 (Jl)，市電接口 (Jl)連接有一開關電源模塊AC-DC，再經過二極管和磁 珠(Z1、Z2)作為5V的電源。
專利摘要一種暖氣智能節能計量裝置，包括一微處理器(IC1)，微處理器連接有時鐘、溫度傳感器、顯示裝置和至少一個閥門接口，并有電源模塊供電，顯示裝置還連接有IC卡讀寫模塊。本實用新型提供的暖氣智能節能計量裝置結構新穎、分戶或分室計量、能自由設置溫度、自由開關，具有很好的推廣應用價值。
文檔編號G05D23/20GK201518150SQ20092002597
公開日2010年6月30日 申請日期2009年5月27日 優先權日2009年5月27日
發明者宋海洋 申請人:濟南雪山節能科技有限公司