超声波燃气表控制系统的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种超声波燃气表控制系统。该专利由山西省交通科学研究院申请，并于2016年1月11日获得授权公告。

内容说明

本实用新型属于信息技术领域，尤其涉及一种抄表系统。

发明内容

近年来，随着企业信息化建设的推进、IT 技术的发展与创新，人们对IT 系统的依赖性越来越高。单片机是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央单片机CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O 口和中断系统、定时器/ 计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，具有成本低廉、兼容性好、运行速度快等优点，但是单片机在运行中也会出现一些故障，如果单片机发生故障而不能及时发现和处理，则会影响单片机的正常运行，甚至导致单片机的烧毁。对于需要单片机连续不间断工作的行业，工作人员不可能总是保持良好的注意力，如果没有一种预警装置，将会浪费劳动力，同时也影响工作人员的身体健康。

发明内容

鉴于现有技术中存在的上述问题，本实用新型的主要目的在于提供一种超声波燃气表控制系统，可实时监测单片机的运行状态，一旦出现工作异常就会发出报警声，警示工作人员经行处理；还以通过改善超声波燃气表的控制方式来提高超声波燃气表的测量精度，减小超声波燃气表的整体体积和重量。

本实用新型采用的技术方案如下：一种超声波燃气表控制系统，包括控制器，控制器连接有阀门控制电路、调试电路、故障报警电路、燃气泄露监测模块、超声波采样电路、温度采样电路以及4G无线通信模块，超声波采样电路连接有超声波换能器，控制器通过4G无线通信模块依次连接有集中器、4G基站、服务器，服务器电连接有位于监控中心的监控终端。

进一步的，控制器还连接有存储器和显示器。故障报警电路包括继电器J、芯片IC1、芯片IC2 和三极管V1，控制器的VCC 脚连接继电器J 的触点J-1，继电器J 的触点J-1 的另一端连接电源U1，控制器的GND脚接地，控制器的P1 脚连接芯片IC3 的引脚1，芯片IC3 的引脚2 连接芯片IC4 的引脚1，芯片IC3 的引脚3 连接电阻R1 和电容C1，电容C1 的另一端连接电阻R2、电阻R3、芯片IC1的引脚2 和芯片IC1 的引脚6，芯片IC3 的引脚4 连接电阻R2的另一端，电阻R1 的另一端连接电阻R4、芯片IC1 的引脚4、芯片IC1 的引脚8、芯片IC2 的引脚8、喇叭B 和电源U2，电阻R3 的另一端连接电容C2 和芯片IC1 的引脚1 并接地，芯片IC1 的引脚5 连接电容C2的另一端，电阻R4 的另一端连接电阻R5 和芯片IC2 的引脚7，电阻R5 的另一端连接电容C3、芯片IC2 的引脚2 和芯片IC2 的引脚6，电容C3 的另一端连接电容C4、芯片IC2 的引脚1 并接地，芯片IC2 的引脚3 连接电容C5，电容C5 的另一端连接喇叭B 的另一端，芯片IC4的引脚3 连接电阻R6 和电阻R7，电阻R6 的另一端连接电阻R8、电源U3、芯片IC5 的引脚4和芯片IC5 的引脚8，电阻R7 的另一端连接三极管V1 的基极，三极管V1 的集电极连接电阻R8 的另一端和电容C6，电容C6 的另一端连接电阻R10、二极管D1 的阴极、芯片IC5 的引脚2 和芯片IC5 的引脚6，三极管V1 的发射极连接二极管D1 的阳极和电阻R9，芯片IC4 的引脚4 连接电阻R9 的另一端、电阻R10 的另一端、二极管D4 的阳极、二极管D5 的阴极、继电器J 和芯片IC5 的引脚1，芯片IC5 的引脚5 连接电容C7 的另一端，芯片IC5 的引脚3连接二极管D3 的阳极，二极管D3 的阴极连接二极管D2 的阴极、电阻R11、电阻R12 和芯片IC2 的引脚4，电阻R11 的另一端连接二极管D4 的阴极和继电器J的另一端，电阻R12 的另一端连接二极管D5 的阳极。

燃气泄露监测模块包括气敏传感器MQ-4、滑动变阻器W、电阻一R21、电阻二R2 和电容一C21，气敏传感器MQ-4 的电热丝串联滑动变阻器W 后与电源电路连接，气敏传感器MQ-4 的检测端A 与电源电路连接，检测端B 与三极管一T1的基极连接，三极管一T1的集电极与UA555芯片连接，UA555 芯片的输出端依次串接电阻四R4 和二极管一D21后与可控硅整流器SCR的控制端连接。

阀门控制电路包括驱动电路和电机阀MOTA、MOTB，所述驱动电路包括4个三极管，其中第一三极管V41和第二三极管V42为PNP 型三极管，第三三极管V43和第四三极管V44 为NPN 型三极管，所述第一三极管V41的发射极连接电容电源VCC、基极连接第一电阻R41、集电极连接第三三极管V43的集电极，所述第二三极管V42的发射极连接电池电源V-BATT、基极连接第二电阻R42、集电极连接第四三极管V44的集电极，所述第三三极管V43的基极连接第三电阻R43、发射极接地，所述第四三极管V44的基极连接第四电阻R44、集电极接地；所述第一三极管V41的集电极和所述第三三极管V43 的集电极连接于电机阀的阀门MOTA端，所述第二三极管V42的集电极和所述第四三极管V44的集电极连接于电机阀的阀门MOTB端；所述第一电阻R41和所述第二电阻R42分别连接控制器的第一关阀控制线CLOSEA和第二关阀控制线CLOSE-B，所述第三电阻R43和所述第四电阻R44分别连接控制器的第一开阀控制线OPEN-A和第二开阀控制线OPEN-B。

综上所述，与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型采用了故障报警电路，可实时监测单片机的运行状态，一旦出现工作异常就会发出报警声，警示工作人员经行处理；燃气泄露监测模块可监测燃气的泄露，避免燃气泄漏而无法及时处理；同时本实用新型避免通过增加超声波燃气表的体积，而改善超声波燃气表的控制系统，如增加温度采样电路，设置阀门控制电路来进一步提高超声波燃气表的测量精度。