一体化IC卡水表

　　1　引　　言

　　水表是供水计量管理的基础仪表,目前广泛使用的是传统的机械式水表。这种水表虽有简单、价廉等优点,但在供水计量现代管理中其缺点是不言而喻的。本文介绍一种由双喷嘴侧射流流量测量机构、隔膜阀控制机构、防窃水结构、IC卡和单片机系统组成的一体化IC卡水表。该一体化IC卡水表体积小巧,功能完备,安全可靠,水电完全隔离,实现了用户凭卡购水、凭卡用水的科学管理,在供水计量科学管理中有十分重要的推广应用价值。

　　2　工作原理

　　一体化IC卡水表由流量测量机构、隔膜阀控制机构、防窃水结构、IC卡及单片机、电源及表壳等几部分构成,结构原理图见图1。

　　2.1　流量测量原理

　　由结构原理图1可知,水流通过进口过滤网以后,从双喷嘴喷出,形成侧射流,正向冲击叶轮的叶片,推动叶轮克服水流的粘性阻力、机械摩擦阻力、电磁阻力做匀速旋转运动。理论分析证明,通过叶轮的水流量与叶轮的旋转速度成正比。在流量测量机构中,叶轮上的叶片用导磁的不锈钢材料制作,叶轮轴和叶轮腔体用不导磁的不锈钢材料制作,在腔体的上方放置永久磁钢,在永久磁钢的下方放置霍尔传感器。把叶轮转速测量转换成霍尔电压信号的频率测量。采用这种测量原理,降低了测量下限,扩大了测量范围,提高了测量精度,实现了水电的完全隔离。

　　2.2　隔膜阀启闭控制机构

　　一体化IC卡水表的启闭控制机构采用脊背式隔膜阀结构,实现了水电完全隔离。隔膜阀的启闭用直流电机和驱动机构来控制。隔膜阀的启闭行程由安装在驱动机构上的启闭行程开关控制。启闭控制机构的结构原理见图1。

　　2.3　硬件结构

　　一体化IC卡水表的硬件以内含EPROM的单片机87C51为核心,扩展E2PROM存储器,SLE4442逻辑加密IC卡接口,频率计数电路,时钟电路,显示转换和防窃水逻辑电路,LCD显示器,声光报警电路,H桥电机功率驱动电路等部分组成其硬件电路。其硬件结构原理图见图2。

　　3　软件设计

　　一体化IC卡水表的软件由主程序和两个中断服务程序组成。主程序框图见图3。限于篇幅,中断服务子程序框图从略。由于采用逻辑加密IC卡,软件设计实现了一卡一表的个性化设计。为防止程序运行时因干扰可能出现的程序“跑飞”而“死机”,程序设计采用了指令冗余和软件陷阱方法,以保证程序一旦“跑飞”能有效恢复。

　　4　结　　语

　　一体化IC卡水表采用了新型双喷嘴侧射流流量测量机构,提高了测量精度。流量传感部分采用霍尔传感器,水流开启关闭控制采用隔膜阀控制机构,实现IC卡水表水电完全隔离,解决了水电隔离的难题。