專利名稱：人工智能安全型低功耗電子卡煤氣表的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
人工智能安全型低功耗電子卡液晶煤氣表，能使用電子卡預(yù)購煤氣，自動控制供氣，具有防竊氣、防漏氣、防地震和自學(xué)習(xí)用戶用氣量通過電話遙控關(guān)閉煤氣、遙讀數(shù)據(jù)、傳輸預(yù)購煤氣量等功能。使用液晶顯示用氣量，電子卡中剩余量等數(shù)據(jù)。并使用電池供電的新型智能安全型煤氣表。
目前，煤氣計量收費基本上有以下幾種方式一、普通煤氣表、人工查表收費，原始落后。
二、投幣煤氣表，這種表不用人工查表收費，但仍需人工回收金屬幣且難以防止偽造、丟失、竊用煤氣。
三、磁卡煤氣表，該表雖然解決了人工收費問題，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，而且可靠性差，磁卡數(shù)據(jù)易丟失。
四、遙讀式煤氣表，這種煤氣表能以無線或有線方式采集煤氣數(shù)據(jù)，但仍需人工收費，成本也不低。
五、本人曾申請過一個預(yù)購自動計費煤氣表專利，該專利雖然不用人工查表收費，但功耗還不足以低到能完全用電池供電工作，電池只是備用，還需用交流電源，而且沒有液晶顯示表的工作狀態(tài)，卡內(nèi)剩余預(yù)購量，用戶無法直觀地了解用氣情況，安裝使用仍不夠方便。
六、以往的煤氣表當(dāng)出現(xiàn)竊氣、漏氣、地震或人不在家都不能自動關(guān)閉，難以保證用戶安全和可靠計量。
本實用新型的設(shè)計目的在于提供一種能克服現(xiàn)有各種煤氣表的缺點，防竊氣、防地震外接遙控器可由電話線關(guān)閉煤氣表閥門，遙讀表中數(shù)據(jù)，向表傳輸預(yù)購煤氣，不用逐戶查表收費，功耗低，可使用電池作為電源，表的工作狀態(tài)和卡內(nèi)剩余煤氣預(yù)購量可以由液晶顯示，簡單、可靠、低成本的新型煤氣表。該表能通過自學(xué)習(xí)，記住用戶的常用煤氣量，當(dāng)出現(xiàn)長時微量漏氣，或突然煤氣流超過自學(xué)習(xí)最大流量時，會自動地給出報警，及時地關(guān)斷煤氣保證安全。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的人工智能安全型電子卡低功耗液晶煤氣表，由電子卡低電壓、低功耗(靜態(tài)結(jié)構(gòu))單片計算機電路(以下簡稱智能煤氣表和低功耗單片計算機)電子卡插座、電子卡接口電路、插卡到位檢測電路、防拆卸電池電路、防竊氣檢測電路、震動傳感電路、煤氣漏氣檢測器輸入接口電路、電話遙控接口電路、聲響指示電路、電池欠壓檢測電路、欠壓指示燈電路、煤氣計量傳感電路、煤氣電磁閥控制電路、電磁閥驅(qū)動電源貯能電路、煤氣電磁閥及液晶顯示電路、磁性拔卡檢測電路、電磁彈出電子卡插座驅(qū)動電路等電路的構(gòu)成智能電子控制裝置和普通煤氣表構(gòu)成。所有電路均組裝在印刷電路板上，印刷電路板組裝一個裝有電子卡插座的金屬盒或塑料盒內(nèi)，盒安裝在煤氣計量裝置的外殼上，也可與煤氣表外殼設(shè)計成為一體，液晶顯示器安裝在表的前面，煤氣電磁閥安裝在煤氣進氣管上或表內(nèi)。上述電路外殼用鉛封，用戶無法自行改動。
當(dāng)用戶剪斷連線時，電磁斷線檢測電路會向低功耗單片機電路的一個輸入端發(fā)出剪斷竊氣信號，低功耗單片機電路在防竊氣程序的控制下，會在電子卡內(nèi)建立用戶不能清除的竊氣標志，當(dāng)用戶試圖打開鉛封，拆動煤氣表，或從管路上拆下煤氣表時，防竊氣傳感器檢測到竊氣動作，智能煤氣表將關(guān)閉煤氣表閥門，并且在預(yù)購煤氣電子卡上建立竊氣標志，該標志用戶無法自行清除，即使去掉智能煤氣表的電池也不能清除該標志，只有在煤氣公司的煤氣銷售系統(tǒng)上才能清除，該項功能可以有效地防止用戶竊氣。該表設(shè)有人工智能用氣流量學(xué)習(xí)處理路程序及煤氣漏氣報警信號輸入接口，用于防止煤氣漏氣。智能煤氣表設(shè)有一個時基發(fā)生電路產(chǎn)生，時基時鐘，當(dāng)智能煤氣表計量的煤氣，超過一定量時，可以進行判斷，對于超小流量長時計量或超大流量過大都能自動給出漏氣提示或關(guān)閉閥門停止供氣。當(dāng)煤氣漏氣報警器檢測到漏氣時，其輸出信號接到智能煤氣表的煤氣漏氣報警器接口，煤氣表自動關(guān)閉閥門，以保證用戶安全。
智能煤氣表，當(dāng)檢測到震動時，能自動地對震動進行判斷，當(dāng)判斷地震達到一定級別以上地震時，能自動地關(guān)閉閥門防止震壞管道漏氣造成更大的災(zāi)害。
當(dāng)用戶忘記關(guān)閉煤氣時，用戶在遠距離可通過電話向電話遙控器發(fā)出關(guān)閉煤氣指令，遙控器輸出信號關(guān)閉煤氣時，通過電話遠距離關(guān)閉煤氣，以便用戶更為安全。也可通過該裝置內(nèi)電話線進行集中關(guān)閥。通過該接口還可以實現(xiàn)電話遙讀煤氣表數(shù)據(jù)和通或電話線向表內(nèi)卡傳輸煤氣預(yù)購量。
本實用新型使用時，用戶持電子卡到煤氣銷售部門購買一定量的煤氣，以密碼形式寫入電子卡。用戶將卡插入智能煤氣表后，表中的單片計算機通過電子卡接口電路從電子卡中讀取預(yù)購煤氣量，用戶即可使用煤氣。用戶使用煤氣時，煤氣表從預(yù)購量中減去用氣量。預(yù)購煤氣量快用完時，表會發(fā)出聲響，液晶顯示器會給出顯示，提示用戶重新持卡購氣。預(yù)購煤氣量使用完時，單片計算機將通過煤氣電磁閥控制電路關(guān)閉煤氣電磁閥，停止供氣。用戶重新卡購氣，并前卡插入表中后，表會自動打開煤氣電磁閥重新供氣。電池容量不足時，表會以聲響、欠壓指示燈閃動及液晶顯示，提示用戶及時更換電池，同時關(guān)閉電磁閥，停止供氣，更換電池后就能自動恢復(fù)供氣。從而實現(xiàn)了預(yù)用氣量，自動計費，不用查表收費。
用戶也可在煤氣供應(yīng)部門通過電話線向用戶的煤氣表傳輸預(yù)購用氣量，存在表內(nèi)電子卡中。
由于本實用新型采用低功耗、低電壓大規(guī)模集成電路單片計算機，其功耗與普通CMOS集成電路相比，功耗更低，并且使用節(jié)電程序，使單片計算機平時處于功耗最低的掉電狀態(tài)，只有讀卡或計量時或有信號輸入時才中止這種狀態(tài)。煤氣電磁閥是專為智能煤氣表設(shè)計的，斷電可保開或關(guān)狀態(tài)，而且只在開或關(guān)動作瞬間才通電。從而保證低功耗，使智能煤氣表工作在極低的功耗狀態(tài)下，實現(xiàn)電池供電，在使用鋰電池可以使用8～10年以上不用換電池。


圖1為原理框圖，圖2為電路原理圖，圖3為電磁閥結(jié)構(gòu)圖。
下面結(jié)合圖紙將實用新型的實施實例詳細論述智能煤氣表，智能煤氣表它包括一個電子卡(1)，由低功耗串行帶有讀寫、擦除控制密碼的E2PROM存儲電路IC1構(gòu)成，用于記錄煤氣預(yù)購量煤氣表實行際運行數(shù)據(jù)，封裝在塑料卡片內(nèi)，設(shè)有電氣觸點，用于與插座相聯(lián)，完成卡的讀寫；一個表內(nèi)電子卡(2)，該卡設(shè)在表內(nèi)由串行E2PROM、IC2構(gòu)成，在述低功耗單片機I/O接口讀寫控制信號與數(shù)據(jù)信號的控制下用于記錄保存，當(dāng)用戶拔下卡后所存留的煤氣預(yù)購量，竊氣標志及電話線傳輸?shù)拿簹忸A(yù)購量等數(shù)據(jù)；一個低功耗單片計算機電路(3)，用于從前述電子卡中讀寫煤氣預(yù)購量，記錄實際用氣量，實現(xiàn)用氣控制、煤氣計量、計費、防竊氣、漏氣、地震等功能；一個電子卡接口電路(4)及電子卡插座(5)，用于前述低功耗單片計算機IC3與電子卡之間的電氣連接，將單片計算機電路的I/O端口信號在軟件的控制下轉(zhuǎn)換成電子卡所需的讀寫控制信號、時鐘信號、數(shù)據(jù)信號等；一個卡電源控制電路(6)，用于在前述低功耗單片計算機的控制下進行卡電源控制；一個計量傳感電路(7)，安裝在機械煤氣計量裝置(7)上，用于將機械煤氣計量動作轉(zhuǎn)換成電信號輸出到前述低功耗單片計算機電路的輸入端口，進行煤氣計量、計費和流量判斷；一個機械式煤氣計量裝置(8)，用于向前述煤氣計量傳感電路提供機械煤氣計量信號；一個插卡檢測電路(9)，用于檢測電子卡插入自動計費煤氣表的電子卡插座是否到位，其輸出連接到前述低功耗單片機的一個輸入端，向前述單片機提供卡到位信號；一個拔卡申請電路(10)，用于向前述低功耗單片計算機提供拔卡信號，以啟動拔卡處理程序；一個防拆電池檢測電路(11)，當(dāng)用戶在閥門開啟狀態(tài)企圖拿掉電池或拆開電子部分機殼竊氣時，該電路向前述低功耗單片計算機提供一個電池拆卸信號，啟動防竊氣程序，關(guān)閉閥門，停止供氣；一個電磁閥連線斷線檢測電路(12)，用于檢測用戶非法剪斷電磁閥連線，當(dāng)用戶剪斷電磁閥連線時，向前述低功耗單片機電路的一個輸入端提供非法竊氣信號；一個防拆卸傳感電路(13)，用于檢測用戶非法拆卸，將拆卸動作換成電信號輸出到前述單片機電路的一個輸入端口，提供一個竊氣信號用于啟動防竊氣處理程序；一個震動傳感電路(14)，用于檢測震動，將拆卸動作或地震的震動轉(zhuǎn)換成電信號輸出到前述單片機電路的一個輸入端口進行防震處理；一個煤氣漏氣檢測器輸入接口電路(15)，用于接受煤氣漏氣報警器的漏氣報警信號，將該信號輸入到前述單片機電路，進行煤氣漏氣處理；一個時基發(fā)生電路(16)，用于產(chǎn)生時基時鐘，向前述低功耗單片計算機的一個輸入端向其提供時基信號用流量檢測和竊氣判斷；一個電話遙控器接口電路(17)，用于接收電話遙控器輸出的關(guān)閥信號，或由調(diào)制解調(diào)器，通過電話線向煤氣供應(yīng)部門傳輸用氣數(shù)據(jù)，以及用戶在煤氣供應(yīng)部門通過電話線向用戶煤氣表傳輸煤氣預(yù)購量；一個電磁彈出電子卡插座驅(qū)動電路(18)，用于在接到拔卡信號后在前述低功耗單片機電路的輸出端口控制下發(fā)出的彈卡信號，使彈出電子卡插座電磁鐵吸合，使卡彈出；一個低功耗電池欠壓檢測電路(19)，用于在電池電壓不足時，向前述低功耗單片計算機提供一個電池電壓不足信號；一個欠壓指示電路(20)，用于在前述低功耗單片計算機的一個輸出端口控制下，當(dāng)出現(xiàn)欠壓時LED欠壓指示燈給出欠壓閃動指示；一個電磁閥電源變換電路(21)，用于在前述低功耗單片機的一個端口控制下，向下述電磁閥驅(qū)動電路提供開關(guān)閥電源；一個煤氣電磁閥控制電路(22)，在前述低功耗單片計算機電路輸出端口的控制下，實現(xiàn)煤氣電磁閥的開或關(guān)；一個煤氣電磁閥(22)，在前述煤氣電磁閥控制下，實現(xiàn)供氣控制；一個聲響電路(23)，在前述低功耗單片計算機輸出端口控制下，給出要重新購氣或電池欠壓等聲響指示；一個液晶顯示裝置(24)，在前述低功耗單片計算機I/O端口控制下，顯示用氣量、剩余預(yù)購量和自動計費煤氣表的工作狀態(tài)；智能煤氣表的工作程序(25)，用于實現(xiàn)該表的各項功能，由多個程序模塊構(gòu)成。
電子卡(1)由低電壓CMOS串行E2PROM存儲電路的IC1及帶引腳的印刷電路板及塑料外殼構(gòu)成。IC1的Vcc、GND、CLOCK、I/O、CS/RS構(gòu)成電子卡的電氣觸點。電子卡中的Vcc、GND、CLOCK、I/O、CS/RS通過智能煤氣表的電子卡插座(5)，電子卡接口電路(4)與低電壓、低功耗的單片計算機(3)相連，實現(xiàn)電子卡數(shù)據(jù)的讀寫。電子卡可以采用三總線的串行E2PROM(如圖2中所示)，I2C總線型E2PROM存儲器(如圖2中所示)，ISO7816標準帶安全邏輯的串行E2PROM存儲器(如圖3-2中所示)。當(dāng)采用I2C總線串行E2PROM存儲器時，只使用Vcc、GND、CLOCK和I/O4個引腳。當(dāng)使用ISO7816標準帶安全邏輯的串行E2PROM存儲器時，電子卡使用Vcc、GND、CLOCK、I/O、PST、PRG、FUS7個引腳。當(dāng)使用三總線型串行E2PROM存儲器時，電子卡使用Vcc、GND、CLOCK、I/O、CS5個引腳。對于本實用新型，三總線型、I2C總線或ISO7816標準帶有安全密碼的串行E2PROM可兼容。
表內(nèi)電子卡(E2PROM)(2)，由CMOS低功耗串行E2PROM、IC2構(gòu)成，其I/O、CLOK線和電子卡并用，由下述低功耗單片計算機IC3的P2.0、P0.1提供、CS片選信號，由IC3的輸入輸出端口P0.4提供，在IC3中讀寫程序的控制下，完成讀寫。
低功耗單片計算機電路(3)，是智能煤氣表的核心，由低電壓、靜態(tài)結(jié)構(gòu)的單片計算機IC3構(gòu)成。目前，國際上流行的普通CMOS單片計算機80C31、68HC、Z8600等功耗都不能滿足煤氣表技術(shù)低功耗的要求。本實用新型采用的不是普通的CMOS單片計算機，而是能在低于5V電壓下工作，其工作電壓低至3V也可，以及1MHZ以下頻率也可以工作的全靜態(tài)結(jié)構(gòu)的單片計算機，其功耗與普通的CMOS單片計算機相比，幾十分之一，甚至更少。本實用新型所采用的單片計算機還具有在掉電工作狀態(tài)時(功耗最低的工作狀態(tài))不用任何外附元器件即可啟動，恢復(fù)工作的功能。因而使自動計費煤氣表平均功耗低至微安數(shù)量級。程序ROM做在單片計算機內(nèi)，這樣可以省去通常單片計算機電路中所用的地址鎖存器及程序存儲器兩塊電路，即可降低成本，又可降低功耗，提高可靠性。單片計算機的工作程序由初始化程序、讀寫程序、煤氣計量程序、解密程序、加密程序、電池拆除處理程序、煤氣漏氣處理程序、人工智能使用流量、時間、自學(xué)程序、電話遙控通訊處理程序、防竊氣程序、電磁閥斷線檢測程序、電池欠壓檢測處理程序、節(jié)電處理程序等構(gòu)成。單片計算機在程序的控制下，完成讀取煤氣預(yù)購量、計費、加密、解密，在電子卡記錄實際用氣量等功能。
電子卡接口電路(4)，IC3的P2.0、P0.1、P0.4通過電子卡插座(5)連接到電子卡的I/O、CLOCK、CS。每個輸入/輸出引腳上都有防靜電的電阻R2～R5，以保護電子卡接口電路的I/O端口。
當(dāng)電子卡采用ISO7816標準時，IC2的P0.3、P0.2、Vcc分別作為RST、PRG、FUS信號，因而該電子卡接口電路硬件不作改動，就可用于ISO7816國際標準電子卡的讀寫，如圖3-2中所示電路，當(dāng)電子卡使用I2C總線存儲器時，只使用除電源地線外I/O、CLOCK(即SDA、SCA)如圖3-1，電子卡接口電路也可由單片計算機IC3的其它I/O端口構(gòu)成。
煤氣計量傳感電路(6)，由磁性傳感器K3、R8、耦合電容C5、電阻R9組成。在機械式煤氣計量裝置計量機構(gòu)上粘一小塊永久磁鐵，磁性傳感器K1安裝在計量盤旁邊，計量盤每轉(zhuǎn)一周，K3產(chǎn)生一個脈沖，經(jīng)C5耦合將電平信號轉(zhuǎn)換成脈沖信號，接至IC3輸入端P2.5進行計量計費。也可以使用其它磁性傳感器光電傳感器等，但相比之下，磁性傳感器具有成本低、可靠性高、功耗低的優(yōu)點。
卡電源控制電路(7)，由晶體管BG1、電阻R1構(gòu)成，由前述單片計算機的輸出端口P3.3控制，當(dāng)需要讀寫卡時輸出低電平使BG1導(dǎo)通，使卡Vcc上電源加上，讀寫完畢關(guān)閉，從而達到節(jié)電的目的。
機械式煤氣計量裝置(8)，在本實用新型表中即可采用機械式煤氣計量裝置，也可采用轉(zhuǎn)子式煤氣計量裝置，為煤氣計量傳感電路提供機械煤氣計量信號。
插卡檢測電路(9)，由開關(guān)K1、電阻R6構(gòu)成，該電路的輸出信號接到IC3的輸入引腳P2.3，電子卡插入自動計量煤氣表的電子卡插座，并插入到位時，K2閉合，輸出信號經(jīng)IC2的P2.3輸入端，通過P2.3向單片計算機發(fā)出卡到位信號，啟動電子卡讀卡程序和解密程序，讀入煤氣預(yù)購量。
磁性拔卡申請電路(10)，由磁性拔卡開關(guān)K2、R7構(gòu)成，R7一端接地，另一端接在K3的一端，接至IC3、P2.6輸入端上，K2的另一端接在Vcc上，平時拔卡申請電路輸出低電平，當(dāng)將小磁性棒靠近機殼時，拔卡申請開關(guān)閉合，拔卡申請電路輸出高電平IC3的P2.6接到拔卡申請信號后，執(zhí)行拔卡處理程序，發(fā)出聲響，發(fā)出彈卡驅(qū)動信號使卡彈出。
電池拆卸檢測電路(11)，該電路由電池拆卸檢測器K4、R10構(gòu)成，輸出接在IC3的P2.7輸入端口上。當(dāng)用戶企圖在煤氣磁閥開啟時，拿出電池或拆開電子部分機殼竊氣時，K4閉合，輸出高電平，IC2檢測到這個信號后，執(zhí)行防竊氣程序，P3.6輸出高電平，P3.7輸出低電平，使閥門關(guān)閉；當(dāng)電池盒門放好后，K4斷開，輸出低電平，IC3檢測到后，執(zhí)行開閥程序，P3.6輸出低電平，P3.7輸出高電平，開閥。
電磁閥斷線檢測電路(12)，由晶體管BG2、電阻R12和單片機的一個輸入端口P1.5構(gòu)成，晶體管的柵極與電源線與電磁閥控制線并行，封在一個護套內(nèi)，當(dāng)用剪斷電磁閥連線時，檢測同被剪斷當(dāng)檢測線斷開時，晶體管會由截止變?yōu)閷?dǎo)通，使其向低功耗單片機的P2.7輸入端口輸出電磁閥斷線信號，啟動斷線處理程序，在表內(nèi)電子卡內(nèi)記錄，斷線標志作為用戶竊氣的記錄，可由煤氣銷售部門讀出和清除，用戶不能自行清除，可有效地防止用戶竊氣。
防拆卸傳感電路(13)，該電路由檢測開關(guān)K5、R11構(gòu)成其輸出接在IC3的一個輸入端P2.4發(fā)出非法竊氣拆卸信號，啟動防竊氣程序關(guān)閉閥門，并在表內(nèi)外卡上記錄竊氣標志，只有用戶交罰款才可由煤氣部門用電子卡煤氣銷售系統(tǒng)清除，K5也可設(shè)置2個以上的防拆卸開關(guān)構(gòu)成。
震動傳感電路(14)，該電路由震動檢測傳感器、K7電阻R13構(gòu)成，該傳感器能感受360℃的震動，當(dāng)發(fā)生震動時，發(fā)出震動信號，輸出到低功耗單片機電路IC3的一個輸入端P1.0，啟動震動處理程序，對震動信號進行處理區(qū)別是地震還是非法拆卸智能煤氣表，進行處理若是地震或有危害的震動將關(guān)閉煤氣電磁閥進行安全處理，同時分別記錄地震標志或竊氣信息。
煤氣漏氣檢測器輸入接口電路(15)，該電路由光耦隔離電路IC7路、R15、R16和輸入端子構(gòu)成，煤氣漏氣檢測器輸出信號接在煤氣漏氣報警輸入接口電路的輸入端子上，當(dāng)煤氣漏氣檢測器檢測到漏氣時、其輸出信號，經(jīng)過光耦電路IC7隔離。輸入到低功耗單片機電路IC3路的一個輸入端P1.2啟動漏氣處理程序，關(guān)閉煤氣電磁閥進行漏氣處理。
時基發(fā)生電路(16)，該電路由石英晶體Q2和時基分頻電路IC5構(gòu)成，產(chǎn)生低頻，時基脈沖信號，輸出到低功耗單片機的一個輸入端P1.1，用于啟動時基處理程序進行流量處理，時基電路也可做在單片機電路的內(nèi)部。
一個電話遙控器接口電路(17)，由光耦隔離電路IC8、R17、R18、IC9、R19構(gòu)成，電話遙控器I/O信號經(jīng)IC8隔離后輸出接到低功耗單片機電路的一個輸入端P3.0和串行輸出端P3.1，當(dāng)用戶外出忘記關(guān)閉煤氣或想關(guān)閉煤氣閥門以防止意外保證家中安全時，可以撥通家中有電話通過遙控器關(guān)閉煤氣表的閥門。智能煤氣表可由該接口和調(diào)制解調(diào)器通過電話線向煤氣部門傳輸用氣數(shù)據(jù)，也可用戶在煤氣供應(yīng)部門通過電話線向智能煤氣表內(nèi)電子卡傳輸煤氣預(yù)購量。
該電路的I/O隔離電路也可采用脈沖變壓器來實現(xiàn)I/O信號的隔離，采用脈沖變壓器可以只使用一個I/O雙向接口，節(jié)約一個接口資源。
電磁彈出電子卡插座驅(qū)動電路(18)，由IC3晶體管BG10、R5二極管D6構(gòu)成，由低功耗單片機IC3的一個輸出端口P3.3的一個輸出端控制，當(dāng)IC的輸出端口P3.3輸出低電平，電磁L2彈出卡的電磁鐵吸合，使電子卡彈出，也可使用普通電子卡插座。
低功耗電池欠壓檢測電路(19)，該電路由低功耗電壓檢測器IC4構(gòu)成。IC4是一個三端器件，輸出接在單片機電路IC2的P2.2輸入端，當(dāng)電池電壓低于正常電壓時，IC輸出低電平，向IC2發(fā)出電壓不足信號，IC3啟動欠壓處理程序，將煤氣電磁閥關(guān)閉。電壓檢測電路沒有采用通常所用的電壓比較器，而采用了靜態(tài)電流只有I·6uA的低功耗電壓檢測器，使之功耗僅為CMOS電壓比較器的I/1000。
欠壓指示電路(20)，由LED、IC4-1電阻R14構(gòu)成，當(dāng)欠壓時，在前述低功耗單片機電路的控制下，向欠壓指示電路，發(fā)出閃動信號，給出指示，同時液晶也給出指示。
煤氣電磁閥控制電路(21)，由達林頓晶體管BG4、DG5、DG7、DG8和PNP晶體管BG6、BG9、IC4-3、IC4-4、電阻R21、R22、R23、R24、D3～D5構(gòu)成，煤氣電磁閥L1接在控制電路a、b之間，IC2的P3.6、P3.7輸出高電平煤氣電磁閥中無電流，當(dāng)P3.6輸出低電平，P3.7輸出高電平，電流從b-L1-a流過閥門打開，當(dāng)P3.6輸出高電平，P3.7輸出低電平，電流從a-L1-b，流動閥關(guān)閉，閥驅(qū)動電路，也可使用2對互補的場效應(yīng)管，或?qū)㈤y線圈分成兩個，這樣只有兩個晶體管即可。
煤氣電磁閥(22)，如圖3，圖3中主要有閥體(201)，閥上密封墊(202)，軛鐵端蓋(203)，軛鐵(204)，線圈(205)，閥上蓋(206)，磁性定鐵芯(207)，定鐵芯O形圈(208)，軛鐵端蓋O形圈(209)，動鐵芯(2010)，線圈套筒(2011)，主彈簧(2012)，塑料閥封托(2013)，橡膠閥封(2014)，副彈簧上擋圈(2015)，副彈簧(2016)，副彈簧下?lián)跞?2017)，開口擋圈(2018)構(gòu)成，其定鐵芯(207)由磁性材料構(gòu)成，磁性定鐵芯，可以全部用磁性材料構(gòu)成，也可用磁性材料和導(dǎo)磁材料復(fù)合構(gòu)成。磁性材料最好用稀土磁性材料，導(dǎo)磁材料，最好用電工純鐵。該閥門為了可靠地開閥還設(shè)計一個簡單可靠的泄壓機構(gòu)，泄壓機構(gòu)由動鐵芯(201O)，下端梯形臺階上裝有橡膠閥封(2014)，副彈簧上擋圈(2015)，副彈簧(2016)，副彈簧下?lián)跞?2017)，開口擋圈(2018)構(gòu)成，中孔也有如圖(4)所示臺階，當(dāng)開閥時，線圈所產(chǎn)生的吸引力不足以克服主彈簧(2012)的彈力和煤氣壓力，但能克服副彈簧的彈力，吸向定鐵芯使煤氣泄壓，同時由于動鐵芯吸入線圈吸力增強，使之能克服主彈簧的彈力，閥門完全打開，并吸在磁性定鐵芯上。當(dāng)斷電時，由磁性定鐵芯保持在定鐵芯上，關(guān)閥時由主彈簧保持關(guān)閥狀態(tài)。線圈(2011)也可由雙線繞制，將其中一個線圈的始端與另一個線圈末端相聯(lián)，這樣驅(qū)動電路只用兩個晶體管即可，但線圈體積大一倍。
聲響指示電路(23)，由蜂鳴器F1、BG3、R10構(gòu)成，由IC3的P3.2輸出信號控制，當(dāng)IC3的P3.2電平時，蜂鳴器F1發(fā)聲，IC3的P3.2輸出低電平時，蜂鳴器不發(fā)聲。
液晶顯示電路(24)，由液晶顯示器LCD和液晶驅(qū)動電路IC6構(gòu)成，IC3的P1.4、P1.5作為液晶驅(qū)動電路的數(shù)據(jù)信號與控制信號。液晶顯示器LCD即可顯示實際用氣量，也可顯示卡中剩余的預(yù)購量，閥狀態(tài)等標志，當(dāng)電池電壓不足時，給出欠壓指示。液晶驅(qū)動電路可由I2C總線器件構(gòu)成，此時驅(qū)動器IC6與單片機IC3之間只有SDA、SCA兩根I/O完成。也可選用在單片計算機內(nèi)置LCD驅(qū)動的低功耗單片計算機，這樣可以省略，LCD驅(qū)動器由于有了液晶顯示器，也可省去機械計數(shù)器。
為了降低成本，人工智能安全型低功耗電子卡液晶煤氣表也可不用液晶顯示電路，仍用傳統(tǒng)的機械計數(shù)器，表的各種工作狀態(tài)，由聲響電路的不同聲響來指示。
智能煤氣表工作程序(25)，由初化程序、讀寫卡程序、解密加密程序、煤氣計量程序、人工智能用氣檢測程序、竊氣處理程序、欠壓處理程序、電池拆卸處理程序、人工智能用氣流量自學(xué)習(xí)處理程序、振動處理程序、漏氣處理程序、電話遙控通迅處理程序、節(jié)電處理生理序列等構(gòu)成。節(jié)電處理程序在沒有輸入信號或處理完輸入信號后，使低功耗單片機的時鐘震蕩停止，使低功耗單片計算機處于功耗最低的STOP狀態(tài)。由輸入信號來使低功耗單片計算機脫離STOP狀態(tài)，從而達到節(jié)電的目的。
本實用新型的主要特征是電子卡(1)，由低功耗串行E2PROM存儲電路IC1、塑料外殼構(gòu)成。IC1的引腳構(gòu)成電子卡引腳；表內(nèi)電子卡(2)，由低功耗串行E2PROM構(gòu)成，在下述低功耗單片機電路I/0端口，讀寫信號控制下與表內(nèi)，電子卡IC2的讀寫引腳相連，進行讀寫。
低耗單片計算機電路(3)，由可以在很低的頻率和2～3.3V的電壓下工作，并且可以用中斷退出最低功耗的掉電狀態(tài)的單片計算機構(gòu)成。程序存儲器做在單片計算機的內(nèi)部；電子卡接口電路(4)，由單片計算機IC3的I/O端口分別構(gòu)成電子卡讀寫所需的I/O、CLOCK，CS/RST，PRG FUS信號；卡電源控制電路(6)，由晶體管電源開關(guān)BG1和電阻R1構(gòu)成，由IC3的一個端口，控制卡電源的開關(guān)，達到節(jié)電的目的；煤氣計量感電路(7)，在機械式煤氣計量裝置計量傳動機構(gòu)上安一小快永久磁鐵，磁性傳感器K2安裝在其旁邊，將機械煤氣計量信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，然后輸入至IC3的一個輸入端上，進行煤氣計量計費；插卡檢測電路(8)，由到位檢測開關(guān)K1、電阻R6構(gòu)成，輸出接在IC3的一個輸入端口上，向IC3提供插卡到位信號；防拆電池檢測電路(10)，由防竊氣檢測器K4、電阻R10構(gòu)成，K4一端接在Vcc上，K4的另一端與電阻R10相連，輸出的竊氣信號接在IC3垢一個輸入端口上；電磁閥連線斷線檢測電路(11)，由晶體管BG2、電阻R12和單片機電路IC3的一個輸入端口構(gòu)成，場效應(yīng)晶體管的柵極接到Vcc上，向IC3提供一個電磁閥連線斷線信號，啟動竊氣處理程序；一個防拆卸傳感電路(12)，由檢測開關(guān)K5、R11和IC3的一入輸端口構(gòu)成，用于向低功耗單片機IC3提供一個非法竊氣拆卸信號，啟動竊氣處理程序；一個震動傳感電路(13)，由震動傳感器K7、R13和低功耗單片機電路IC3的一個輸入端構(gòu)成，將非法拆卸動作或地震轉(zhuǎn)換成震動信號，用于向IC3提供震動信號，啟動震動處理程序；一個煤氣漏氣檢測輸入接口電路(14)，由光電耦合器IC7、電阻R14、R15構(gòu)成，幫于接受煤氣報警輸出的煤氣漏氣信號，其輸出信號，聯(lián)接到IC3的一個輸入端；一個時基發(fā)生電路(15)，由石英晶體Q2和時鐘電路IC5路構(gòu)志，其輸出聯(lián)接到低功耗單片機電路IC2的一個輸入端；該電路可以做到IC3的內(nèi)部；
一個電話遙控器口電路(16)，由隔離電路IC8、IC9、電阻R16、R17、R18構(gòu)成其輸入輸出信號，聯(lián)接到低功耗單片機電路IC3的一個輸入端口和一個輸出端口；電池欠壓檢測電路(19)，由低功耗電壓檢測電路IC4構(gòu)成，IC4的輸出接在IC3的一個輸入端口上，向IC3提供電池欠壓信號；煤氣電磁閥(22)，一個帶泄壓裝置的自保持電磁閥的定鐵芯(207)是磁性的；液晶顯示電路(23)，由液晶顯示器LCD液晶驅(qū)動電路IC6構(gòu)成，由低功耗單片計算機IC3的I/O端口提供液晶顯示器的數(shù)據(jù)和控制信號。液晶顯示器安裝在表的前面。
智能煤氣表工作程序(25)。
其中節(jié)電處理程序，使表在沒有輸入時鐘震蕩停止，處于功耗最低的STOP狀態(tài)只有當(dāng)計量信號或其它信號處理完后，又能恢復(fù)成功耗最低的狀態(tài)，實現(xiàn)低功耗，節(jié)電目的。
本實用新型的主要優(yōu)點在于1、使用方便，從根本上改變了傳統(tǒng)的逐戶查表收費方式，防止竊氣，保證煤氣費的回收，并實現(xiàn)收費自動化。
2、可靠性高，制造成本低。
3、結(jié)構(gòu)簡單，不改變現(xiàn)有煤氣的生產(chǎn)設(shè)備，生產(chǎn)投資少。
4、應(yīng)用本項技術(shù)可以已使用的煤氣表進行改造。
5、在原有煤氣生產(chǎn)設(shè)備的基礎(chǔ)上，增加少量投資即可生產(chǎn)低功耗電子卡預(yù)付費煤氣表。
權(quán)利要求1.一種人工智能安全型低功耗電子卡液晶煤氣表由電子卡自動計費煤氣表構(gòu)成，其特征是一個電子卡(1)，由低功耗CMOS工藝串行讀寫E2PROM存儲集成電路和帶引腳的外殼構(gòu)成；一個表內(nèi)電子卡(2)，由低功耗串行E2PROM構(gòu)成，安裝在表內(nèi)，在下述低電壓、低功耗單片計算機IC3的I/O接口提供讀寫控制信號，與數(shù)據(jù)信號控制下用于記錄保存，用戶預(yù)購煤氣量和竊氣標志等數(shù)據(jù)；一個低電壓，低功耗單片計算機(3)，用于從前述電子卡中讀取煤氣預(yù)購量，在電子卡中記錄實際運行數(shù)據(jù)，實現(xiàn)用氣控制，煤氣計費；一個電子卡接口電路(4)，電子卡插座(5)，用于前述低電壓，低功耗單片計算機IC3與電子卡之間的電氣聯(lián)接，將單片計算機電路的I/O端口信號在軟件的控制下轉(zhuǎn)換成電子卡讀寫所需的控制信號，時鐘信號，數(shù)據(jù)信號；一個卡電源控制電路(6)，用于在前述低功耗單片計算機一個輸出端的一個輸出信號控制下進行卡電源控制；一個煤氣計量傳感電路(7)，安裝在機械煤氣計量裝置(7)上，用于將機械計量動作轉(zhuǎn)換成電信號，輸出到前述低電壓、低功耗單片計算機的輸入端口進行計量、計費；一個機械或煤氣計量裝置(8)，用于前述煤氣計量傳感電路提供機械計量信號；一個插卡檢測電路(9)，用于檢測電子卡插入自動計費煤氣表的電子卡插座是否到位，其輸出連接到前述低電壓，低功耗單片計算機的一個輸入端，為其提供卡到位信號；一個拔卡申請電路(10)-，用于向前述低電壓，低功耗單片計算機提供拔卡信號，啟動拔卡處理程序；一個防拆電池檢測電路(11)，當(dāng)用戶在閥門啟狀態(tài)企圖拿掉電池或拆開電子部分機殼竊氣時，該電路向前述低電壓，低功耗單片計算機提供一個竊氣信號，啟動防竊氣程序，關(guān)閉閥門，停止供氣；一個電磁閥連線斷線檢測電路(12)，用于檢測用戶非法剪斷電磁連線時向前述低電壓、低功耗單片計算機的一個輸入端提供非法竊氣信號，用于啟動防竅氣處理程序；一個防竊氣傳感電路(13)，用于檢測非法拆卸，將拆卸動作轉(zhuǎn)換電信號向低電壓、低功耗單片計算機提供一個竊氣信號，用于啟動防竊氣處理程序；一個震動傳感電路(14)，用于檢測震動，將拆卸動作或地震轉(zhuǎn)換成電信號，輸出到前述低功耗單片計算機電路的一個輸入端口，提供一個震動信號，用于啟動震動處理程序；一個煤氣漏氣輸入接口電路(15)，用于接受煤氣漏氣報警器的漏氣報警信號，將該信號輸入到前述低電壓、低功耗單片計算機的一個輸入端，向其提供漏氣信號用于啟動漏氣處理程序關(guān)閉煤氣電磁閥；一個時基發(fā)生電路(16)，用于產(chǎn)生時基鐘向前述低功耗單片計算機的一個輸入端，向其提供時基信號用于流量檢測和竊氣判斷；一個電話遙控器接口電路(17)，用接收電路遙控輸出的關(guān)閥信號，實現(xiàn)遠距離電話遙控關(guān)閉煤氣，通過電話線向煤氣部門向輸入用氣數(shù)據(jù)，在煤氣供應(yīng)部門向煤氣表傳輸用戶用氣量；一個電磁彈出電子卡插座驅(qū)動電路(18)，用于在接到拔卡信號在前述低功耗單片計算機電路輸出端口，發(fā)出的彈卡信號控制一下使電子卡插座電磁鐵吸合，使卡彈出；一個低功耗，電池欠壓檢測電路(19)，用于在電池電壓不足時，向前述低電壓，低功耗單片計算機提供一個電池電壓不足信號，啟動欠壓處理程序；一個欠壓指示電路(20)，用于在前述低功耗單片計算機的一個輸出端口控制下，當(dāng)出現(xiàn)欠壓時，欠壓LED指示燈給出欠壓閃動指示；一個煤氣電磁閥控制電路(21)，用于在前述低電壓，低功耗單片計算機輸出端口的控制下，實現(xiàn)煤氣電磁閥的啟閉；一個煤氣電磁閥(22)，用于在前述煤氣電磁閥控制電路控制下，實現(xiàn)供氣控制；一個聲響電路(23)，用于在前述低電壓、低功耗單片計算機輸出端口控制下，給出煤氣預(yù)購量不足，電池欠壓等聲響指示；一個液晶顯示電路(24)，用于在低功耗、低電壓單片計算機電路控制下，顯示用氣量、剩余預(yù)購量和自動計費煤氣表的工作狀態(tài)；一個組智能煤氣表工作程序(25)，用控制智能煤氣的工作，實現(xiàn)讀寫卡、計量竊氣處理、人工智能使用流量、時間自學(xué)習(xí)、欠壓處理、電池拆卸處理、震動處理、漏氣處理、電話通訊處理、節(jié)電處理等功能；
2.根據(jù)權(quán)利1所述低功耗液晶顯示防竊氣電子卡預(yù)付費自動計費煤氣表，其特征在于1)、電子卡(1)，由串行E2PROM存儲電路(1)，帶電觸點的塑料外殼構(gòu)成；2)、表內(nèi)電子卡(2)，該卡設(shè)在表內(nèi)，由低功耗串行E2PROM構(gòu)成，其讀寫信號，數(shù)據(jù)信號由低電壓，低功耗單片計算機的I/O線提供；3)、低電壓，低功耗單片計算機電路由能在低電壓下工作，并可以由中斷退出功耗最低的掉電(節(jié)電)停止時鐘震蕩狀態(tài)的低電壓，低功耗單片機IC3構(gòu)成，程序存儲器做在IC3內(nèi)部；4)、電子卡接口電路(4)，電子卡I/O、CLOCK等控制信號由低電壓、低功耗單片計算機的I/O端口提供；5)、卡電源控制電路(6)，由開關(guān)晶體管、電阻構(gòu)成，由低功耗單片計算機的一個輸出端提供控制；6)、煤氣計量傳感電路(7)，由計量傳感器和低電壓、低功耗單片計算機IC3的一個輸入端構(gòu)成，將機械式煤氣計量裝置的機械計量信號轉(zhuǎn)換成電脈沖信號，接至IC3的一個輸入端，進行計量、計費；7)、電子卡插卡檢測電路(8)，由檢測開關(guān)K1、電阻R6構(gòu)成，卡到位信號接至IC2的輸入端，向單片機發(fā)出卡到位信號，啟動電子卡讀卡程序，讀取煤氣預(yù)購量；8)、防拆電池檢測電路(10)，由檢測器構(gòu)成，其輸出接至低電壓，低功耗單片計算機的一個輸入端，向單片機IC3提供竊氣信號；9)、電磁閥連線斷線檢測電路(11)，由晶體管BG6、電阻12、IC3的一個輸入端口，與電磁閥連線并行的檢測線構(gòu)成，當(dāng)檢測線斷線時，向低電壓、低功耗單片計算機IC3一個輸入端提供電磁閥斷線信號；10)、防拆卸傳感電路(12)，由檢測開關(guān)和IC3的一個輸入端口構(gòu)成，向低電壓、低功耗單片計算機提供非法拆卸信號；11)、震動傳感電路(13)，由震動傳感器和IC3的一個輸入端口構(gòu)成，其輸出向低電壓，低功耗單片計算機提供震動信號；12)、煤氣漏氣報警器輸入接口電路(14)，由隔離電路構(gòu)成，其輸出與低電壓、低功耗單片計算機IC3的一個輸入端相連向其提供漏氣信號；13)、一個時基發(fā)生電路(15)，用于產(chǎn)生時基時鐘，向前述低功耗單片計算機的一輸入端，向其提供時基信號用于流量檢測和竊氣判斷；14)、一個電話遙控器接口電路(16)，用于通過電話遙控器接收電話遙控和煤氣預(yù)購量和通過電話線傳輸煤氣用量，輸入輸出信號，與低功耗單片計算機IC3的串行I/O口相連，實現(xiàn)雙向串行通訊；16)、低功耗電池欠壓檢測電路(19)，由三端低功耗電壓檢測器構(gòu)成，相應(yīng)的輸出信號連在低電壓、低功耗單片計算機IC3的一個輸入端，為其提供電池欠壓信號；17)、煤氣電磁閥控制電路(21)，由兩個互組的晶體管電路構(gòu)成，可在低電壓、低功耗單片計算機的輸出口的控制下改變電流流動方向，實現(xiàn)啟閉煤氣電磁閥；18)、煤氣電磁閥(22)，該閥的定鐵芯是磁性的閥門有泄壓機構(gòu)；19)、液晶顯示電路(24)，由液晶顯示器LCD，液晶驅(qū)動電路構(gòu)成，由低功耗單片計算機IC3提供液晶顯示器的數(shù)據(jù)和控制信號，液晶驅(qū)動電路可以作在IC3內(nèi)部；20)、低功耗電子卡預(yù)付費煤氣表工作程序(25)，使其在沒有輸入信號時，處于功耗最低的掉電時鐘震蕩振停止狀態(tài)，信號輸入時，才激活狀態(tài)，當(dāng)計量完成或其它輸入信號處理完后，就恢復(fù)功耗最低狀態(tài)。
專利摘要人工智能安全型低功耗電子卡煤氣表，由電子卡、智能電子控制裝置、普通煤氣表構(gòu)成。該表實現(xiàn)用戶使用電子卡預(yù)購煤氣用量，自動控制供氣，具有智能識別、防竊氣、防漏氣、防地震可以通過電話線進行遙控遙讀、遙控預(yù)購煤氣等功能，該表能保證用戶安全使用液晶顯示用氣量，及卡中剩余量等數(shù)據(jù)。該表功耗極低使用鋰電池可連續(xù)使用8～10年不用更換電池。本實用新型使用方便、可靠、安全。
文檔編號G07F15/00GK2246311SQ9523177
公開日1997年1月29日 申請日期1995年7月25日 優(yōu)先權(quán)日1995年7月25日
發(fā)明者鄭孚 申請人:鄭孚