專利名稱：射頻ic卡水表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種射頻IC卡水表，主要應(yīng)用于家用自來水的計量。
背景技術(shù)：
公知的IC卡水表是一種預(yù)存水費式水表，具有用水管理功能，可以提高供水部門 的管理效率，有效防止欠費，避免上門抄表，主要用于家用自來水的計量。傳統(tǒng)IC卡水表主 要由水表基座、機械刻度表盤、采樣機構(gòu)、單片機、IC卡接口、液晶模塊、球形閥部分組成，其 中，采樣機構(gòu)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(nèi) 包含多級10進制傳動齒輪系以及用水累計字輪組，傳動齒輪系由水流量信號驅(qū)動，繼而帶 動指針以及字輪轉(zhuǎn)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(zhuǎn)
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(yù)存水量，驅(qū)動直流電機控制球形閥開關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題 現(xiàn)有IC卡水表是一種機電相結(jié)合的水表，盡管采用預(yù)存水費的電子計費方式，但 是實時用水的計量指示機構(gòu)仍采用多個機械刻度表盤和多個指針指示，機械刻度表盤包括 多級10進制齒輪機構(gòu)和用水累計字輪組多個部分組成，多級齒輪機構(gòu)集中在機械刻度表 盤殼體內(nèi)部，并且占據(jù)了機械刻度表盤殼體內(nèi)的大部分空間，多齒輪結(jié)構(gòu)使指針驅(qū)動方式 變得復(fù)雜，同時也降低了系統(tǒng)的可靠性。在顯示方面，由于指示用水量的指針刻度盤包含有 個、十、百、千位等多個，導(dǎo)致水表的觀察窗口非常擁擠，每個刻度指針僅有很小的分屬指示 區(qū)域，刻度字只能使用小號字標(biāo)注，給用戶查看水表帶來了不便。
技術(shù)方案 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種射頻IC卡水表，其技術(shù)方案如下
—種射頻IC卡水表，包括水表基座及刻度表盤外殼、塑料外殼、塑料外殼底板支 架、采樣單元、指示機構(gòu)、射頻接口，進水閥、進水閥驅(qū)動用步進電機，所述指示機構(gòu)包括專 用控制芯片、水表指針驅(qū)動用步進電機、指針、累計液晶模塊、交互液晶模塊，所述的水表采 用刻度指針加雙液晶顯示的指示方式，但水表只有一個數(shù)字刻度盤和一根指針，其指針由 一個水表指針驅(qū)動用步進電機的轉(zhuǎn)動軸帶動，進水閥的開度由進水閥專用步進電機控制。
所述的射頻IC卡水表，其專用控制芯片分別與水表指針驅(qū)動用步進電機、進水閥 驅(qū)動用步進電機、累計液晶模塊以及交互液晶模塊相連。 所述的射頻IC卡水表，其圓形的刻度表盤外殼上的外壁具有厭氧外螺紋，水表基 座中央圓柱體上具有厭氧內(nèi)螺紋，水表基座與刻度表盤外殼通過內(nèi)外螺紋連成一體，刻度 表盤外殼內(nèi)，包含有圓形水表面板、指針、水表指針驅(qū)動用步進電機、累計液晶模塊和PCB 電路板。 所述的射頻IC卡水表，其圓形水表面板上鏤刻有為一個封閉的圓形數(shù)字刻度
3盤，刻度盤分為10大格，每一大格代表0. OOlm3， 一個大格又分為10小格，每一小格代表 0. 0001m 數(shù)字刻度盤上的大刻度格標(biāo)注值從0到9，最小分度值為0. OOOl，每個刻度格的
標(biāo)注符號為一頭尖一頭圓的水滴形狀。所述的射頻IC卡水表，其指針位于水表面板前面，水表指針驅(qū)動用步進電機位于
水表面板背面，指針經(jīng)水表面板中心的圓孔套接在水表指針驅(qū)動用步進電機的轉(zhuǎn)動軸上。 所述的射頻IC卡水表，其水表面板上開有一個矩形窗口，累計液晶模塊從矩形窗
口顯露于水表面板的表面，累計液晶模塊最大累計顯示值為9999. 99m3。 所述的射頻IC卡水表，在水表基座上，距離出水管端進水閥的上方有一個支架平
臺，塑料外殼的底板支架通過螺絲桿固定在支架平臺上，塑料外殼再與塑料外殼底板支架相連。 所述的射頻IC卡水表，其塑料外殼是一端為圓形，另一端呈方形的殼體，內(nèi)部包 含有刻度表盤外殼、交互液晶模塊、射頻接口、進水閥驅(qū)動用步進電機，其表面開有一個一 邊為弧形的長方形窗口 ，交互液晶模塊放置在塑料外殼的方形部分內(nèi)，通過一邊為弧形的 長方形窗口顯露于外部，塑料外殼上還開有一個大圓孔，刻度表盤外殼透過該大圓孔顯露 于塑料外殼外部，射頻接口放置在塑料外殼的方形部分內(nèi)，其天線位置靠近塑料外殼側(cè)面， 在塑料外殼側(cè)面形成用戶IC卡感應(yīng)區(qū)。 所述的射頻IC卡水表，其塑料外殼底板支架上的中心位置開有一個圓孔，一個進 水閥驅(qū)動用步進電機固定在塑料外殼底板支架上，其電機轉(zhuǎn)動軸穿過圓孔與進水閥的閥頭 連桿對接，所述的進水閥驅(qū)動用步進電機為六邊形狀。
技術(shù)效果 相對于現(xiàn)有IC卡水表，本發(fā)明具有如下有益技術(shù)效果 1、本發(fā)明采用全數(shù)字式控制方式，從根本上改變了水表傳統(tǒng)機械刻度表盤的基本 結(jié)構(gòu)和布局，采用水表指針驅(qū)動用步進電機、指針、累計液晶模塊、交互液晶模塊以及專用 控制芯片等多個部分構(gòu)成表盤指示機構(gòu)，將機械刻度表盤轉(zhuǎn)換為電子表盤，去掉了繁冗的 由個十百千位組成多級進位制傳動齒輪系，提高了指示驅(qū)動機構(gòu)的可靠性，延長了水表的 使用壽命。 2、本發(fā)明IC卡水表由于采用水表指針驅(qū)動用步進電機驅(qū)動指針，實時用水計量
指示通過一根指針在一個水表刻度上指示，使得水表觀察窗口相當(dāng)清晰， 一 目了然。 3、傳統(tǒng)IC水表的進水閥是由直流電機控制，只有開閥和關(guān)閥兩個狀態(tài)，并且需要
兩個到位檢測開關(guān)，本發(fā)明水表采用進水閥由專用步進電機驅(qū)動的方案，可有效地實現(xiàn)進
水閥開度的控制，因此，當(dāng)預(yù)存的水費不足5m3時，進水閥開度可控制在小流量開度，以提
醒用戶及時充值，與傳統(tǒng)進水閥控制方法相比，還去掉了兩個進水閥到位開關(guān)，連線更加簡單。 4、本發(fā)明水表的水表面板刻度采用一頭尖一頭圓的水滴形狀作為刻度分度標(biāo)注 符號，水滴形狀形象生動，具有警示作用，可以提醒用戶節(jié)約用水。


圖1為射頻IC卡水表外觀圖；
圖2為射頻IC卡水表側(cè)向外觀



















圖3為射頻IC卡水表頂視圖； 圖4為射頻IC卡水表側(cè)視圖； 圖5為射頻IC卡水表正向整體結(jié)構(gòu)分解圖； 圖6為射頻IC卡水表倒向整體結(jié)構(gòu)分解圖； 圖7為射頻IC卡水表電原理框圖； 標(biāo)號說明
1水表基座 2出水管
3進水管 4塑料外殼
5刻度表盤外殼 6水表面板
7數(shù)字刻度盤
9水表指針驅(qū)動用步進電機
11交互液晶模塊
13塑料外殼底板支架
15電機軸孔
17鉛封環(huán)
19射頻接口
21磁傳動機構(gòu)
23信號調(diào)理電路
25電壓檢測電路
27進水閥
223支架平臺
8指針
10累計液晶模塊
12交互液晶模塊定位孔
14PCB電路板
16IC卡感應(yīng)區(qū)
18專用控制芯片
20采樣單元
22霍爾元件
24電池
26進水閥驅(qū)動用步進電機 212強磁檢測單元
具體實施例方式
下面結(jié)合

本發(fā)明的具體實施方式
。 本發(fā)明射頻IC卡水表的外觀如圖1至圖4所示，結(jié)構(gòu)上包括水表基座1、進水管3 和出水管2，刻度表盤外殼5、塑料外殼4、塑料外殼底板支架13部分，其進水管3和出水管 2分置于水表基座1兩端，與水表基座1連為一體，水表基座1的底部設(shè)有十字形加強筋，用 于加固水表基座。 圓形的刻度表盤外殼5上的外壁具有厭氧外螺紋，水表基座1中央圓柱體上具有 厭氧內(nèi)螺紋，水表基座1與刻度表盤外殼5通過內(nèi)、外螺紋連成一體，刻度表盤外殼5內(nèi)，包 含有圓形水表面板6、指針8、水表指針驅(qū)動用步進電機9、累計液晶模塊10和PCB電路板 14，其中，圓形的水表面板6上鏤刻有一個封閉的數(shù)字刻度盤7，刻度分為10大格，每大格 分為10小格，大刻度格標(biāo)注值從0到9，最小分度值為0. 0001，因此指針8每轉(zhuǎn)一圈(10大 格)，累計液晶模塊10的數(shù)值增加0. Olm3，每個刻度格的標(biāo)注符號為一頭尖一頭圓的水滴 形狀，水滴形的刻度符號具有警示作用，有助于樹立用戶節(jié)約用水的意識。
指針8、水表面板6、PCB電路板14與水表指針驅(qū)動用步進電機9的位置存在如下 的關(guān)聯(lián)指針8位于圓形水表面板6的前面，水表指針驅(qū)動用步進電機9位于水表面板6背 面，并且焊接在PCB電路板14上，指針8經(jīng)水表面板6中心的圓孔后套接在水表指針驅(qū)動 用步進電機9的轉(zhuǎn)動軸上，水表面板6上開有一個矩形窗口，累計液晶模塊10從矩形窗口表面。 在水表基座1上，距離出水管端進水閥的正上方有一個支架平臺223，塑料外殼的 底板支架13通過螺絲桿固定在支架平臺223上，塑料外殼4再與塑料外殼底板支架13相 連，塑料外殼底板支架13—端為方形，一端為向內(nèi)凹陷的弧形，塑料外殼4是一端為圓形， 另一端呈方形的殼體，其表面開有表盤窗口，交互液晶模塊11放置在塑料外殼4的方形部 分內(nèi)，通過液晶窗口顯露于外部。塑料外殼4方形端側(cè)面還有一個IC卡感應(yīng)區(qū)16， IC卡與 水表的交互操作在方形端側(cè)面附近完成。塑料外殼與水表基座交接的位置設(shè)有一對鉛封環(huán) 17，其中一個與水表基座1連接， 一個與塑料外殼4連接，兩個鉛封環(huán)環(huán)孔相對，用于鉛封塑 料外殼4和水表基座1。 圖5是本發(fā)明正向整體結(jié)構(gòu)分解圖，圖6是本發(fā)明倒向整體結(jié)構(gòu)分解圖，包括水表 基座1、塑料外殼4、塑料外殼底板支架13、圓形刻度表盤外殼5、水表面板6、指針8、水表指 針驅(qū)動用步進電機9、累計液晶模塊10、交互液晶模塊11、進水閥27、進水閥驅(qū)動用步進電 機26、出水管2和進水管3多個部分。水表基座1為水表的殼體，內(nèi)部放置流量采樣單元 20，水表基座1與進水管3和出水管2共同構(gòu)成水流通道。 塑料外殼4內(nèi)部包含包含有刻度表盤外殼5、交互液晶模塊11、射頻接口 19、進水 閥驅(qū)動用步進電機26，其表面開有一個一邊為弧形的長方形窗口 ，交互液晶模塊11通過交 互液晶模塊定位孔12固定在塑料外殼4的方形部分內(nèi)，通過一邊為弧形的長方形窗口顯露 于外部，塑料外殼4上還開有一個大圓孔，刻度表盤外殼5透過該大圓孔顯露于塑料外殼外 部，射頻接口 19放置在塑料外殼4的方形部分內(nèi)，其天線位置靠近塑料外殼側(cè)面，在塑料外 殼側(cè)面形成用戶IC卡感應(yīng)區(qū)16。 本發(fā)明的電原理框圖如圖7，專用控制芯片18分別與水表指針驅(qū)動用步進電機9、 進水閥驅(qū)動用步進電機26、累計液晶模塊10以及交互液晶模塊11、信號調(diào)理電路23、電壓 檢測電路25相連，指針8套接在水表指針驅(qū)動用步進電機9的轉(zhuǎn)動軸上，專用控制芯片18 驅(qū)動步進電機9，從而帶動水表指針，與累計液晶模塊10 —道指示實時用水狀況，驅(qū)動交互 液晶模塊11則顯示與用戶IC卡的交互信息。其工作過程如下，專用控制芯片18利用采樣 單元20獲取水流量信號，而采樣單元20通過磁傳動機構(gòu)21、霍爾元件22、信號調(diào)理電路23 將水流量的電信號傳遞給專用控制芯片18，其中霍爾元件22的作用是將水流動的流量信 號轉(zhuǎn)換為電脈沖信號，脈沖電信號經(jīng)信號調(diào)理電路23處理后傳送至專用控制芯片18，專用 控制芯片18對接收的數(shù)據(jù)進行數(shù)字濾波處理和工程量變換，直接轉(zhuǎn)化為水表指針驅(qū)動用 步進電機9的轉(zhuǎn)動軸偏轉(zhuǎn)所需的角位移量，帶動水表指針8在刻度盤上指示實時用水狀況，
同時，累計液晶模塊io會實時刷新用水總量。 所述的專用控制芯片18與射頻接口 19連接，通過射頻接口 19與用戶IC卡交互 操作，直接將IC卡上的預(yù)存水量讀入水表，并在交互液晶模塊11上顯示。交互液晶模塊11 用于與IC卡交互，顯示包括預(yù)存水量、報警訊號等多種信息。 傳統(tǒng)IC水表的進水閥是由直流電機控制，其轉(zhuǎn)動軸帶動多級齒輪組工作來推動 進水閥，進水閥在其控制下只有開閥和關(guān)閥兩個狀態(tài)，并且需要兩個到位檢測開關(guān)，本發(fā)明 水表采用進水閥由專用步進電機驅(qū)動的方案，這是一種低電壓、大力矩的驅(qū)動控制運動器 件，所述的進水閥驅(qū)動用步進電機26外形為六邊形狀，進水閥驅(qū)動用步進電機的轉(zhuǎn)動軸與 出水管內(nèi)的進水閥27的連桿對接，無需另加齒輪組，由于其采取角位移量控制，因此電機
6軸的轉(zhuǎn)動角度是可步進調(diào)整的，專用控制芯片18依據(jù)預(yù)存水量及水流量，可有效地實現(xiàn)進 水閥開度的控制，當(dāng)預(yù)存的水費不足5m3時，進水閥開度可控制在小流量開度，以提醒用戶 及時充值，與傳統(tǒng)進水閥控制方法相比，還去掉了兩個進水閥到位開關(guān)，連線更加簡單。
電池24是水表的供電單元，電池電源信號經(jīng)電壓檢測電路25給專用控制芯片18 供電，專用控制芯片18用電的同時監(jiān)測電池電壓，當(dāng)電壓低于60%時，專用控制芯片18驅(qū) 動進水閥驅(qū)動用步進電機26關(guān)閉進水閥27，并且驅(qū)動內(nèi)置蜂鳴器發(fā)出有節(jié)奏的蜂鳴提示 音。當(dāng)外部進行強磁攻擊時，本發(fā)明會自動關(guān)閉進水閥并驅(qū)動內(nèi)置蜂鳴器發(fā)出蜂鳴報警聲。
本發(fā)明徹底改變了傳統(tǒng)機械刻度表盤結(jié)構(gòu)和控制方式，將原有IC卡水表的機械 刻度表盤轉(zhuǎn)換成為全電子式數(shù)字表盤，其全數(shù)字化的處理方案大大簡化了目前水表的指示 驅(qū)動機構(gòu)，大大提高了水表的計量精度、可靠性和使用壽命，是一款新型的射頻IC卡水表。
權(quán)利要求
一種射頻IC卡水表，包括水表基座(1)及刻度表盤外殼(5)、塑料外殼(4)、塑料外殼底板支架(13)、采樣單元(20)、指示機構(gòu)、射頻接口(19)，進水閥(27)、進水閥驅(qū)動用步進電機(26)，所述指示機構(gòu)包括專用控制芯片(18)、水表指針驅(qū)動用步進電機(9)、指針(8)、累計液晶模塊(10)、交互液晶模塊(11)，其特征在于所述的水表采用刻度指針加雙液晶顯示的指示方式，但水表只有一個數(shù)字刻度盤(7)和一根指針(8)，其指針(8)由一個水表指針驅(qū)動用步進電機(9)的轉(zhuǎn)動軸帶動，進水閥(27)的開度由進水閥專用步進電機(26)控制。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻IC卡水表，其特征在于專用控制芯片(18)分別與水 表指針驅(qū)動用步進電機(9)、進水閥驅(qū)動用步進電機(26)、累計液晶模塊(10)以及交互液 晶模塊(11)相連。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻IC卡水表，其特征在于圓形的刻度表盤外殼(5)上的 外壁具有厭氧外螺紋，水表基座(1)中央圓柱體上具有厭氧內(nèi)螺紋，水表基座(1)與刻度表 盤外殼(5)通過內(nèi)外螺紋連成一體，刻度表盤外殼(5)內(nèi)，包含有圓形水表面板(6)、指針 (8)、水表指針驅(qū)動用步進電機(9)、累計液晶模塊(10)和PCB電路板(14)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的射頻IC卡水表，其特征在于圓形水表面板(6)上鏤刻 有為一個封閉的圓形數(shù)字刻度盤(7)，刻度盤(7)分為IO大格，每一大格代表O. 001m 一個 大格又分為IO小格，每一小格代表O. 0001m 數(shù)字刻度盤(7)上的大刻度格標(biāo)注值從O到 9，最小分度值為0. OOOl，每個刻度格的標(biāo)注符號為一頭尖一頭圓的水滴形狀。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的射頻IC卡水表，其特征在于指針(8)位于水表面板(6) 前面，水表指針驅(qū)動用步進電機(9)位于水表面板(6)背面，指針(8)經(jīng)水表面板(6)中心 的圓孔套接在水表指針驅(qū)動用步進電機(9)的轉(zhuǎn)動軸上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的射頻IC卡水表，其特征在于水表面板(6)上開有一個 矩形窗口，累計液晶模塊(10)從矩形窗口顯露于水表面板(6)的表面，累計液晶模塊(10) 最大累計顯示值為9999. 99m3。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的射頻IC卡水表，其特征在于在水表基座(1)上，距離出水 管端進水閥的上方有一個支架平臺(223)，塑料外殼的底板支架(13)通過螺絲桿固定在支 架平臺(223)上，塑料外殼(4)再與塑料外殼底板支架(13)相連。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的射頻IC卡水表，其特征在于塑料外殼(4)是一端為 圓形，另一端呈方形的殼體，內(nèi)部包含有刻度表盤外殼(5)、交互液晶模塊(11)、射頻接口 (19)、進水閥驅(qū)動用步進電機(26)，其表面開有一個一邊為弧形的長方形窗口，交互液晶模 塊(11)放置在塑料外殼(4)的方形部分內(nèi)，通過一邊為弧形的長方形窗口顯露于外部，塑 料外殼(4)上還開有一個大圓孔，刻度表盤外殼(5)透過該大圓孔顯露于塑料外殼外部，射 頻接口 (19)放置在塑料外殼(4)的方形部分內(nèi)，其天線位置靠近塑料外殼側(cè)面，在塑料外 殼側(cè)面形成用戶IC卡感應(yīng)區(qū)(16)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的射頻IC卡水表，其特征在于塑料外殼底板支架(13)上 的中心位置開有一個電機軸孔(15)，一個進水閥驅(qū)動用步進電機(26)固定在塑料外殼底 板支架(13)上，其電機轉(zhuǎn)動軸穿過電機軸孔(15)與進水閥(27)的閥頭連桿對接，所述的 進水閥驅(qū)動用步進電機(26)為六邊形狀。
全文摘要
一種射頻IC卡水表，包括水表基座、刻度表盤外殼、塑料外殼、底板支架、采樣單元、專用控制芯片、水表指針驅(qū)動用步進電機、指針、累計液晶模塊、交互液晶模塊、射頻IC卡接口、進水閥、進水閥驅(qū)動用步進電機部分，專用控制芯片從采樣單元獲取實時水流量信息，控制水表指針驅(qū)動用步進電機，并帶動指針指示，累計液晶模塊指示總的用水量，通過射頻接口與用戶IC卡進行操作，信息顯示在交互液晶模塊上，專用控制芯片還與進水閥驅(qū)動用步進電機連接，其轉(zhuǎn)動軸與出水管內(nèi)的進水閥連桿對接，專用控制芯片依照預(yù)存水量，由進水閥驅(qū)動用步進電機控制進水閥的開度。本發(fā)明完全改變了傳統(tǒng)IC卡水表的結(jié)構(gòu)和控制方式，是一款新型的射頻IC卡水表。
文檔編號G01F15/00GK101777216SQ20101010126
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月27日
發(fā)明者彭希南, 管于球, 荀慶來, 謝穩(wěn) 申請人:管于球;彭希南