專利名稱：全密封非接觸式ic卡水表的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種非接觸式IC卡水表，尤其涉及一款在結構上完全密封，采用 自主發電且不受外界環境影響的全密封非接觸式IC卡水表。
背景技術：
傳統的IC卡水表是一種機電一體化的預存水費式水表，主要由水表基座、機械刻 度表盤、采樣機構、單片機、IC卡接口、液晶模塊、進水閥部分組成，其中，采樣機構用于采集 水流量信號，并將水流量信號傳遞給機械刻度表盤，機械刻度表盤內包含多級進制傳動齒 輪系以及用水累計機械字輪組，傳動齒輪系由水流量信號驅動，繼而帶動指針以及字輪轉 動，指示總的用水量。機械刻度表盤指示總用水量的同時，將流量信號轉化為電脈沖信號， 傳送至單片機，單片機一方面利用IC卡接口與用戶IC卡交互操作，并依照預存水量，驅動 直流電機控制進水閥開關。
發明內容技術問題傳統的IC卡水表包括一個指示當前用水量的機械表盤，機械表盤內包含有多組 傳動齒輪和多個指針，還包括一個用于累計用水量的機械數字字輪組或是一塊LCD液晶 屏，為了實現與用戶的IC卡進行交互操作，還需要一個能夠顯示預存水量的交互液晶屏， 為了裝下這塊交互液晶屏、電池組和IC卡射頻通信接口電路和其它的控制電路，還需要在 水表的基座上套接一個塑料機殼，因此，存在如下六個問題一、這樣的IC卡水表不可能做到完全密封，不能密封的IC卡水表常常由于雨水侵 蝕或水漫金山的浸泡遭到損壞。二、這樣的IC卡水表的實時計量部分是按照X0. 0001，X0. 001，……的進制由多
個機械表盤組成，而每一個機械表盤又是由多組傳動齒輪構成，導致水表結構復雜，可靠性 較低，讀表的可視性不好。三、傳統IC卡水表的進水閥是由直流電機控制，只有開閥和關閥兩個狀態，并且 需要兩個到位檢測開關，沒有進水閥開度的控制，不利于節約用水。四、這樣的IC卡水表要經常更換電池，節能降耗方面有待改進。五、這樣的IC卡水表需要一個累計用水量的顯示裝置，還同時需要一個實現IC卡 交互操作的指示裝置，導致成本居高不下。六、這樣的IC卡水表是一種結構固定化的儀表，幾乎千表一面，結構和控制方式 上沒有多大的變化，壽命較低，計量精度有待提高。技術方案為解決上述技術問題，本實用新型提出了一種全密封非接觸式IC卡水表，其技術 方案如下一種全密封非接觸式IC卡水表，包括水表基座、進水管、出水管、表盤外殼、水表指示裝置、管道閥、管道閥驅動用步進電機、管道式微型葉輪發電機、水量采樣單元、霍爾元 件、信號調理電路、射頻通信接口、電池管理模塊，所述水表指示裝置安裝在表盤外殼中，水 表指示裝置包含水表面板、專用控制芯片、水表雙指針驅動用步進電機、短指針、內圈刻度、 長指針、外圈刻度、累計液晶模塊、指示燈、PCB電路板，所述的水表采用雙刻度指針加累計 液晶的指示方式，水表面板上有內圈與外圈兩個水表刻度，其長短兩根指針由水表雙指針 驅動用步進電機的內外轉動軸帶動，管道閥的動作由管道閥驅動用步進電機控制，所述水 表采用內置鋰電池和管道式微型葉輪發電機共同供電。
所述的全密封非接觸式IC卡水表，其專用控制芯片分別與水表雙指針驅動用步 進電機、管道閥驅動用步進電機、信號調理電路、電池管理模塊和累計液晶模塊直接相連。所述的全密封非接觸式IC卡水表，其水表面板上鏤刻有兩條刻度，其中水表面 板上的最外圈鏤刻有一個封閉的圓形外圈刻度，外圈刻度分為10大格，從0. 0到0. 9，每一 大格代表0. lm3，外圈刻度的一個大格又分為10小格，每一小格代表0. 01m3，水表面板上的 內圈鏤刻有一個開放的圓弧形內圈刻度，內圈刻度也分為10大格，從0到100，每一大格代 表10m3，內圈刻度的一個大格又分為10小格，每一小格代表lm3。所述的全密封非接觸式IC卡水表，在水表面板的中心位置處有一個圓形的電機 軸孔，水表雙指針驅動用步進電機具有兩根同心的內外轉動軸，其中，內轉動軸與外轉動軸 同時從水表面板的背后穿過電機軸孔，分別與長指針和短指針套接，其中，短指針對應指示 內圈刻度，長指針對應指示外圈刻度。所述的全密封非接觸式IC卡水表，水表面板上有一個指示燈，還開有一個矩形的 窗口，累計液晶模塊通過矩形的窗口顯露出來，其累計液晶模塊可顯示六位數字，包括五位 整數和一位小數，累計液晶模塊的最大累計值為99999. 9m3。所述的全密封非接觸式IC卡水表，其圓形的表盤外殼底部外側壁有外螺紋，可與 水表基座上自然延伸至中央頂部的圓柱體的內螺紋相連，表盤外殼與基座兩者之間采用密 封圈密封，基座頂部圓柱體的中心位置處有一個向上凸起的圓柱形腔體，圓柱形腔體內放 置輸入磁環，表盤外殼底部中心位置有一個下凹的圓柱形腔體，圓柱形腔體內放置輸出磁 環，上凸圓柱形腔體的中心與下凹圓柱形腔體的中心在同一條直線上。所述的全密封非接觸式IC卡水表，其水表基座上的進水管側有一根控制線管道、 水表基座上的出水管側有另一根控制線管道，兩根控制線管道均與水表基座上自然延伸至 中央頂部的圓柱體相連，然后再與安裝在表盤外殼中的PCB電路板相連。所述的全密封非接觸式IC卡水表，其管道閥連桿軸直接與管道閥驅動用步進電 機的轉動軸凹槽相連，管道閥驅動用步進電機通過螺紋連接安裝在進水管一側的電機臺階 上，兩者之間采用密封圈密封，管道式微型葉輪發電機的發電機軸連接有驅動葉輪，管道式 微型葉輪發電機通過螺紋連接安裝在出水管一側的發電機臺階上，并通過密封圈密封。所述的全密封非接觸式IC卡水表，其水表內部包含一個鋰電池，鋰電池與管道式 微型葉輪發電機都接入電池管理模塊，然后電池管理模塊再與專用控制芯片相接。所述的全密封非接觸式IC卡水表，射頻通信接口放置在PCB電路板上，其天線位 置靠近水表面板，在刻度表盤外殼的正上方形成用戶IC卡感應區。技術效果相對于現有IC卡水表，本實用新型具有如下有益技術效果[0025]1、本實用新型從根本上改變了傳統水表的基本結構、布局和控制方式，采用了水 表雙指針驅動用步進電機，可同時驅動兩根內外轉動軸、從而帶動長短指針，將機械表盤轉 換為電子表盤，去掉了繁冗的多級傳動齒輪系，提高了指示驅動機構的可靠性，延長了水表 的使用壽命。2、本實用新型水表可將IC卡上的預存水量直接通過兩根長短指針在水表刻度盤 上直接顯示出來，長短指針均不指示為零時，表示有預存水費，長短指針均指示為零時，表 示預存水量為零，IC卡要重新充值。其水量的指示方式清晰方便，一目了然。3、本實用新型水表無須在水表基座上另加塑料機殼，在結構上采用了全密封結 構，不受外界環境影響，可耐雨水浸泡。4、本實用新型水表采用管道式微型葉輪發電機的自主發電技術，水表內部包含一 個鋰電池，用水時，管道式微型葉輪發電機通過電池管理模塊對鋰電池充電管理，并提供水 表的工作電源，無須更換電池。5、傳統IC卡水表的進水閥是由直流電機控制，只有開閥和關閥兩個狀態，并且需 要兩個到位檢測開關，本實用新型水表采用進水閥由專用步進電機驅動的方案，可有效地 實現進水閥開度的控制，到達節約用水的目的。
圖1全密封射頻IC卡水表正向外觀圖 圖2全密封射頻IC卡水表反向外觀圖 圖3全密封射頻IC卡水表俯視圖 圖4全密封射頻IC卡水表側視圖 圖5全密封射頻IC卡水表底視圖 圖6全密封射頻IC卡水表正向拆解圖； 圖7全密封射頻IC卡水表倒置拆解圖； 圖8水表雙指針驅動用步進電機內外轉動軸與長短指針連接圖 圖9全密封射頻IC卡水表電原理框圖。 標號說明 1水表基座2進水管 3出水管 4表盤外殼 5水表面板 6累計液 模塊 7短指針 8內圈刻度 9長指針 10外圈刻度 11水表雙指針驅動用步進電機 13PCB電路板 15管道閥驅動用步進電機 17管道閥驅動用步進電機密封圈 19管道閥連桿軸 21管道式微型葉輪發電機
12指示燈
14表盤外殼與水表基座的密封圈 16感應按鍵 18電機臺階
20進水管道側控制線管道 22管道式微型葉輪發電機軸
23管道式微型葉輪發電機與水表基座的密封圈[0052]
24管道式微型葉輪發電機臺階 26專用控制芯片 28輸入磁環 29霍爾元件 31射頻通信接口 33電池管理模塊 35蜂鳴器
25出水管道側控制線管道 27水量采樣單元 281輸出磁環 30信號調理電路 32鋰電池 34管道閥
212葉輪
41下凹圓柱形腔體42上凸圓柱形腔體 51電機軸孔61水表面板上的矩形窗口
111水表雙指針驅動用步進電機的外轉動軸 112水表雙指針驅動用步進電機的內轉動軸 151管道閥驅動用步進電機轉動軸凹槽
具體實施方式
以下結合附圖說明本實用新型的具體實施方式
。本實用新型包括水表基座1、進水管2、出水管3、刻度表盤外殼4、水表指示裝置、 管道閥驅動用步進電機15、感應按鍵16、管道式微型葉輪發電機21、水量采樣單元27、輸入 磁環28、輸出磁環281、霍爾元件29、信號調理電路30、射頻通信接口 31、管道閥34、蜂鳴器 35、電池管理模塊33部分，其進水管2和出水管3分置于水表基座1的兩端，并與水表基座 1自然過渡連為一體，水表基座1的底部有一個加強圓圈，圓圈內有一個十字形的加強筋， 可加固水表基座。本實用新型中，水表指示裝置全部安裝在表盤外殼4中，水表指示裝置包含水表 面板5，水表面板5上鏤刻有兩條刻度，其中水表面板5上的最外圈上鏤刻有一個封閉的 圓形外圈刻度10，外圈刻度10分為10大格，從0.0到0.9，每一大格代表0. lm3，外圈刻度 10的一個大格又分為10小格，每一小格代表0. 01m3，水表面板5上的內圈鏤刻有一個開放 的圓弧形內圈刻度8，內圈刻度8也分為10大格，從0到100，每一大格代表10m3，內圈刻度 8的一個大格又分為10小格，每一小格代表lm3。水表指示裝置還包含有專用控制芯片26、水表雙指針驅動用步進電機11、短指針 7、長指針9、累計液晶模塊6、指示燈12、PCB電路板13。專用控制芯片26是水表的核心控 制部件，分別與水表雙指針驅動用步進電機11、管道閥驅動用步進電機15、信號調理電路 30、電池管理模塊33和累計液晶模塊6直接相連，其中，水表采用雙刻度指針加累計液晶的 指示方式，水表面板5上有內圈水表刻度8與外圈水表刻度10，其短指針7和長指針9，分 別由水表雙指針驅動用步進電機11的內外轉動軸帶動，管道閥34的動作由管道閥驅動用 步進電機15控制，管道閥連桿軸19直接與管道閥驅動用步進電機轉動軸凹槽151相連。水表面板5、短指針7、長指針9、PCB電路板13與水表雙指針驅動用步進電機11 的位置存在如下的關聯在水表面板5的中心位置處有一個圓形的電機軸孔51，水表雙指 針驅動用步進電機11具有兩根同心的內外轉動軸，其中，內轉動軸112與外轉動軸111同 時從水表面板5的背后穿過電機軸孔51，再分別與長指針9和短指針7套接，其中，短指針 7對應指示內圈刻度8，長指針9對應指示外圈刻度10，短指針7和長指針9位于圓形水表面板5的前面，水表雙指針驅動用步進電機11位于水表面板5的背面，并且焊接在PCB電 路板13上，PCB電路板13則固定在表盤外殼4中。水表面板5上開有一個矩形的窗口 61，累計液晶模塊6通過矩形的窗口 61顯露出 來，累計液晶模塊6可顯示六位數字，包括五位整數和一位小數，累計液晶模塊的最大累計 值為 99999. 9m3。圓形的表盤外殼4的底部外側壁有外螺紋，再與基座1上自然延伸至中央頂部的 圓柱體的內螺紋相連，表盤外殼4與基座1兩者之間采用密封圈14密封，基座1頂部圓柱 體的中心位置有一個向上凸起的圓柱形腔體42，上凸圓柱形腔體42內放置輸入磁環28，表 盤外殼4底部中心位置對應有一個下凹的圓柱形腔體41，下凹圓柱形腔體41內放置輸出磁 環281，上凸圓柱形腔體42的中心與下凹圓柱形腔體41的中心在同一條直線上，可保證水 表裝配時輸入磁環28與輸出磁環281的準確對接。水表基座1上靠近進水管2的一側有一根控制線管道20、水表基座1上靠近出水 管3的一側有另一根控制線管道25，兩根控制線管道均與水表基座1上自然延伸至中央頂 部的圓柱體相連，然后再與表盤外殼4中的PCB電路板13相連。管道閥連桿軸19直接與管道閥驅動用步進電機的轉動軸凹槽151相連，管道閥驅 動用步進電機15通過螺紋連接安裝在靠近進水管2 —側的電機臺階18上，兩者之間采用 密封圈17密封，而管道式微型葉輪發電機21通過螺紋連接安裝在靠近出水管3 —側的發 電機臺階24上，通過密封圈23密封。本實用新型的電原理框圖如圖9，專用控制芯片26通過水表基座1中的水量采樣 單元27獲取水流量信號，而水量采樣單元27通過輸入磁環28、輸出磁環281、霍爾元件29、 信號調理電路30將水流量信號傳遞給專用控制芯片26，其中霍爾元件29的作用是將運動 流量信號轉換為電脈沖信號，專用控制芯片26對接收的數據進行數字濾波處理，直接轉化 為水表雙指針驅動用步進電機11的各個轉動軸偏轉所需的角位移量，帶動水表長短指針 在內外刻度盤上指示實時用水狀況，同時，累計液晶模塊6會實時刷新用水總量。水表的讀卡計量操作是這樣實現的射頻通信接口 31焊接在PCB電路板13上，專 用控制芯片26與射頻通信接口 31連接，其天線位置靠近水表面板5處，在刻度表盤外殼4 的正上方形成用戶IC卡感應區，通過射頻通信接口 31與用戶IC卡交互操作，直接將IC卡 上的預存水量讀入水表，讀卡成功，水表面板5上的指示燈12將閃爍三次，蜂鳴器35會發 出成功讀入的提示音，專用控制芯片26將會控制水表雙指針驅動用步進電機的轉動軸，通 過移動長短指針在水表的內外刻度盤上的指針位置指示其預存的水量值。水表的指針指示是這樣實現的水表長短指針在內外刻度盤上的當前位置即指示 水表當前的剩余水量，用戶用水時，長指針9會順時鐘偏轉，每偏轉360°，表示消耗了 Im3 的水，同時短指針7則會逆時鐘偏轉一小格，即將當前的剩余水量減少lm3，余此類推，當短 指針指示值小于IOm3時，專用控制芯片26將會控制管道閥驅動用步進電機逐漸減少進水 閥的開度，指示燈12將閃爍，提醒用戶及時充值。當長短指針均指示為零時，專用控制芯片 26將會驅動管道閥驅動用步進電機15完全關閉進水閥門。用戶不用水時，水表的長短指針會停留在當前的剩余水量的刻度位置處，而累計 液晶模塊6將處以消隱狀態，任何時候要觀察總的用水量，用戶可按下感應按鍵16，累計液 晶模塊6將會立即點亮。[0077]所述水表采用內置鋰電池32和管道式微型葉輪發電機共同供電，水表內部包含 一個鋰電池32，鋰電池32與管道式微型葉輪發電機21都接入電池管理模塊33，然后電池 管理模塊33再與專用控制芯片26相接，用水時，管道式微型葉輪發電機的葉輪212被水流 帶動，驅動發動機軸22轉動發電，通過電池管理模塊33在對專用控制芯片26供電的同時， 實現對鋰電池的充電。本實用新型完全改變了傳統IC卡水表的結構和控制方式，將原有IC卡水表的機 械指針轉換成為由步進電機控制的數字指針是其特色；進水閥采用步進電機控制的方案， 實現開度控制，融入了節約用水的概念；全密封的水表結構保證可不受外界環境影響，提高 了使用壽命；利用水流推動管道式微型葉輪發電機自主發電符合節能觀念。總之，本實用新 型完全改變了目前水表的結構和控制方式，提高了水表的計量精度和可靠性，是一款新型 的高端非接觸式IC卡水表表型。
權利要求一種全密封非接觸式IC卡水表，包括水表基座(1)、進水管(2)、出水管(3)、表盤外殼(4)、水表指示裝置、管道閥(34)、管道閥驅動用步進電機(15)、管道式微型葉輪發電機(21)、水量采樣單元(27)、霍爾元件(29)、信號調理電路(30)、射頻通信接口(31)、電池管理模塊(33)，所述水表指示裝置安裝在表盤外殼(4)中，水表指示裝置包含水表面板(5)、專用控制芯片(26)、水表雙指針驅動用步進電機(11)、短指針(7)、內圈刻度(8)、長指針(9)、外圈刻度(10)、累計液晶模塊(6)、指示燈(12)、PCB電路板(13)，其特征在于所述的水表采用雙刻度指針加累計液晶的指示方式，水表面板(5)上有內圈與外圈兩個水表刻度(8)(10)，其長短指針(9)(7)由水表雙指針驅動用步進電機(11)的內外轉動軸帶動，管道閥(34)的動作由管道閥驅動用步進電機(15)控制，所述水表采用內置鋰電池(32)和管道式微型葉輪發電機(21)共同供電。
2.根據權利要求1所述的全密封非接觸式IC卡水表，其特征在于專用控制芯片 (26)分別與水表雙指針驅動用步進電機(11)、管道閥驅動用步進電機(15)、信號調理電路 (30)、電池管理模塊(33)和累計液晶模塊(6)直接相連。
3.根據權利要求1所述的全密封非接觸式IC卡水表，其特征在于水表面板(5)上鏤 刻有兩條刻度，其中水表面板(5)上的最外圈鏤刻有一個封閉的圓形外圈刻度(10)，外圈 刻度(10)分為10大格，從0.0到0.9，每一大格代表0. lm3，外圈刻度(10)的一個大格又 分為10小格，每一小格代表0.01m3，水表面板(5)上的內圈鏤刻有一個開放的圓弧形內圈 刻度⑶，內圈刻度⑶也分為10大格，從0到100，每一大格代表10m3，內圈刻度⑶的一 個大格又分為10小格，每一小格代表lm3。
4.根據權利要求1或3所述的全密封非接觸式IC卡水表，其特征在于在水表面板 (5)的中心位置處有一個圓形的電機軸孔(51)，水表雙指針驅動用步進電機(11)具有兩根 同心的內外轉動軸，其中，內轉動軸(112)與外轉動軸(111)同時從水表面板(5)的背后穿 過電機軸孔(51)，分別與長指針(9)和短指針(7)套接，其中，短指針(7)對應指示內圈刻 度(8)，長指針(9)對應指示外圈刻度(10)。
5.根據權利要求1所述的全密封非接觸式IC卡水表，其特征在于水表面板(5)上有 一個指示燈(12)，還開有一個矩形的窗口(61)，累計液晶模塊(6)通過矩形的窗口(61)顯 露出來，其累計液晶模塊(6)可顯示6位數字，包括五位整數和一位小數，累計液晶模塊的 最大累計值為99999. 9m3。
6.根據權利要求1所述的全密封非接觸式IC卡水表，其特征在于圓形的表盤外殼 (4)底部外側壁有外螺紋，可與水表基座(1)上自然延伸至中央頂部的圓柱體的內螺紋相 連，表盤外殼(4)與基座(1)兩者之間采用密封圈(14)密封，基座(1)頂部圓柱體的中心 位置處有一個向上凸起的圓柱形腔體(42)，上凸圓柱形腔體(42)內放置輸入磁環(28)，表 盤外殼(4)底部中心位置有一個下凹的圓柱形腔體(41)，下凹圓柱形腔體(41)內放置輸出 磁環(281)，上凸圓柱形腔體(42)的中心與下凹圓柱形腔體(41)的中心在同一條直線上。
7.根據權利要求1所述的全密封非接觸式IC卡水表，其特征在于水表基座(1)上的 進水管(2)側有一根控制線管道(20)、水表基座(1)上的出水管(3)側有另一根控制線管 道(25)，兩根控制線管道均與水表基座(1)上自然延伸至中央頂部的圓柱體相連，然后再 與安裝在表盤外殼⑷中的PCB電路板(13)相連。
8.根據權利要求1所述的全密封非接觸式IC卡水表，其特征在于管道閥連桿軸(19)直接與管道閥驅動用步進電機的轉動軸的凹槽(151)相連，管道閥驅動用步進電機(15)通 過螺紋連接安裝在進水管(2) —側的電機臺階(18)上，兩者之間采用密封圈(17)密封，管 道式微型葉輪發電機(21)的發電機軸(22)在出水管道(3)中連接有驅動葉輪(212)，管道 式微型葉輪發電機(21)通過螺紋連接安裝在出水管(3) —側的發電機臺階(24)上，并通 過密封圈(23)密封。
9.根據權利要求1所述的全密封非接觸式IC卡水表，其特征在于水表內部包含一個 鋰電池(32)，鋰電池(32)與管道式微型葉輪發電機(21)都接入電池管理模塊(33)，然后 電池管理模塊(33)再與專用控制芯片(26)相接。
10.根據權利要求1所述的全密封非接觸式IC卡水表，其特征在于射頻通信接口 (31)放置在PCB電路板(13)上，其天線位置靠近水表面板(5)，在刻度表盤外殼(4)的正 上方形成用戶IC卡感應區。
專利摘要本實用新型公開了一種全密封非接觸式IC卡水表，包括水表基座、水表指示裝置、水表雙指針驅動用步進電機、管道閥驅動用步進電機、管道式微型葉輪發電機，通過射頻通信接口與IC卡進行交互操作，水表雙指針驅動用步進電機可將IC卡上的預存水量直接通過兩根長短指針在水表刻度盤上顯示出來，從水量采樣單元獲取水流量信息，累計液晶模塊指示總的用水量，專用控制芯片可依照預存水量，由進水閥驅動用步進電機控制進水閥的開度，用水時，管道式微型葉輪發電機由電池管理模塊對水表內置鋰電池充電并對水表供電，本實用新型采用全密封結構，無須在水表基座上另加塑料機殼，完全改變了傳統IC卡水表的結構和控制方式，是一款新型的高端IC卡水表。
文檔編號G07F15/00GK201622643SQ20102010180
公開日2010年11月3日 申請日期2010年1月27日 優先權日2010年1月27日
發明者彭希南, 管于球, 荀慶來, 謝穩 申請人:彭希南;管于球