專利名稱：高速公路專用自動收發(fā)卡機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及交通領(lǐng)域中的設(shè)施或設(shè)備，具體涉及一種高速公路收費專用的自動收發(fā)卡機。
現(xiàn)有很多高速公路收費站的收費還是采用原始的發(fā)給票據(jù)、交回票據(jù)并收取現(xiàn)金的方法，工作效率低，影響交通的暢通，這種紙質(zhì)票據(jù)只能一次性使用，公路出口的收費站工作人員要根據(jù)司機遞交的票據(jù)判斷車輛何處進入高速公路才能確定收費，工作繁鎖、差錯率大，而且這種原始落后的收費方式不能實行嚴格的科學(xué)管理，給貪污竊取公路征費以可趁之機。
本實用新型之目的旨在提供一種實現(xiàn)IC卡自動收費、智能化程度高、管理科學(xué)嚴密、使用簡單方便、工作可靠、性能優(yōu)良的高速公路專用自動收發(fā)卡機。
本實用新型的技術(shù)解決方案是這種高速公路專用自動收發(fā)卡機在機殼內(nèi)安裝有可放置IC卡的卡箱、IC卡讀寫器無線、收發(fā)IC卡的傳動機構(gòu)、電氣控制盒，本實用新型在機殼內(nèi)還安裝有恒力控制升降傳動機構(gòu)以及與之配合的電磁鐵控制裝置，恒力控制升降傳動機構(gòu)包括補償彈簧、鋼絲繩、配重塊、升降桿，升降桿一端活動套裝在頂升導(dǎo)軌上、而頂升導(dǎo)軌設(shè)置在卡箱后側(cè)，補償彈簧、鋼絲繩、配重塊、鋼絲繩依次串接，并且與設(shè)置在機架上的定滑輪相聯(lián)，補償彈簧一端固定在機架上，鋼絲繩末端固定在升降桿上，配重塊活動套裝在配重導(dǎo)向桿上。
本實用新型的卡箱還具有帶孔的蓋板，蓋板與卡箱制作成一體，成為半封閉式結(jié)構(gòu)。
本實用新型設(shè)置在高速公路出口或入口處車道，作為高速公路收費站實現(xiàn)IC卡收費系統(tǒng)的一部分，與計算機相聯(lián)以完成對IC卡的相關(guān)信息讀寫，在入口處自動向車輛司機發(fā)出機動車車類、車型、入口日期與時間、入口車道等相關(guān)信息的IC卡，在出口處將司機交回的IC卡插入收發(fā)卡機并讀出IC卡的信息，確定收費金額，如遇廢卡，計算機指令，IC卡從收發(fā)卡機內(nèi)退出，實現(xiàn)統(tǒng)一的收費管理。本實用新型由于設(shè)計安裝了恒力控制升降傳動機構(gòu)，將以前的絲桿、螺母升降傳動機械對IC卡的鋼性接觸變?yōu)槿嵝赃B接，避免了對IC卡片的沖擊，有效地保護了IC卡，最大限度地減少了IC卡的磨損程度，延長了IC卡的使用奉命；又由于本實用新型設(shè)計安裝了電磁鐵控制裝置，避免了一次發(fā)兩張卡的操作失誤，而且這種電磁鐵控制裝置還可微調(diào)與IC卡的間距，實現(xiàn)最佳控制狀態(tài)；特別是本實用新型將卡箱設(shè)計為具有蓋板的半封閉結(jié)構(gòu)，防止人為取走IC卡片，進出的IC卡必須由計算機操作，并進行計數(shù)，存入信息，避免了作弊和偷竊，為科學(xué)嚴格管理提供了保障。因此，本實用新型構(gòu)思巧妙、設(shè)計合理，智能化程度高，操作使用方便，性能可靠，廣泛適用于高速公路的收費系統(tǒng)。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型電氣控制盒電路原理圖
以下結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案作進一步詳細說明，并給出最佳實施例本實用新型包括放置非接觸IC卡的卡箱，非接觸IC卡讀寫器及天線，用以將IC卡收回卡箱和發(fā)出卡箱的收發(fā)卡傳動機構(gòu)、用以完成收發(fā)卡過程控制并避免一次發(fā)兩張卡的電磁鐵控制裝置、用以控制IC卡讀寫與收發(fā)卡的電氣控制盒、收發(fā)卡傳動機構(gòu)分別與機架相聯(lián)，在收發(fā)卡傳動機構(gòu)出口處設(shè)有一導(dǎo)軌，在該導(dǎo)軌下設(shè)置IC卡讀寫器天線；含有微處理器和通訊接口的電氣控制盒分別連接IC卡讀寫器、收發(fā)卡傳動機構(gòu)之電機和升降傳動機構(gòu)之配重塊、彈簧，實現(xiàn)對IC卡的讀寫控制、以及對收發(fā)卡傳動機構(gòu)開關(guān)控制，電氣控制盒中包括與計算機相聯(lián)的通訊接口。非接觸IC卡是一種集成度很高的卡式存儲器，在公路入口處發(fā)給司機，IC卡中已寫入來往機動車輛類型、車型、入口日期和時間、入口車道標識號等信息，本實用新型之IC卡讀寫器通過其天線實現(xiàn)對非接觸IC卡的讀寫操作，并通過微處理器、通訊接口，輸入至計算機。
本實用新型的收發(fā)卡傳動機構(gòu)包括電機、齒形皮帶傳動裝置和用于傳送IC卡的橡膠收發(fā)卡輪，齒形皮帶傳送裝置位于卡箱之IC卡出入口處，收發(fā)卡輪設(shè)置在導(dǎo)軌附近的入口處。收卡由電機帶動齒形皮帶傳動裝置將IC卡由入口的導(dǎo)軌之上輸入，傳送至卡箱內(nèi)。發(fā)卡由電機帶動齒形皮帶傳動裝置將IC卡由卡箱輸出由導(dǎo)軌之上傳送至卡箱外。
本實用新型將IC卡箱設(shè)計為半封閉狀態(tài)，頂部出卡口為1.2-1.4mm(每張IC卡厚0.8mm)，頂上留有兩小方口，便于傳動橡膠輪撥卡及輸送橡膠輪輸送IC卡，人工不能隨意取出IC卡，防止作弊，卡箱總?cè)萘繛?50張至600張。
本實用新型的升降傳動機構(gòu)包括配重塊、鋼絲繩、彈簧、恒力控制傳動裝置和升降桿。
本實用新型的電氣控制盒中包括微處理器、電機驅(qū)動電路、數(shù)字顯示電路、過流保護電路、電源、輸入電路接口和標準通訊接口，其中，微處理器分別與電機驅(qū)動電路、顯示驅(qū)動電路、過流保護電路、電源、輸入電路接口和通訊接口相聯(lián)并實現(xiàn)統(tǒng)一的控制，IC卡讀寫器聯(lián)接在通訊接口上。
本實用新型在收發(fā)卡傳動機構(gòu)入口處前后設(shè)有一光電計數(shù)器，用于對所收回或發(fā)放的IC卡計數(shù)。每次完成收回或發(fā)放一張IC卡，光電計數(shù)器會自動進行累加計數(shù)。
本實用新型必須由結(jié)算中心的授權(quán)卡進行授權(quán)后方能正常工作。本實用新型安裝在高速公路之出口、入車道處的收費控制臺內(nèi)，收費員在出、入口車道使用本實用新型進行收發(fā)卡操作，將IC卡內(nèi)所含來往機動車輛類型、車型、入口日期和時間、入口車道標識(ID)號等信號讀出，并覆蓋IC卡入口內(nèi)容，完成對非接觸IC卡快速讀寫、收卡操作，完整地記錄每一次的操作過程。這些操作是由本實用新型配合收費專用鍵盤、車道工控機來完成。讀畢后的IC卡被收回至卡箱；由于整個系統(tǒng)的計算機，包括入口處的計算機與出口處的計算機均聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)，每一出入高速公路的車輛信息均被系統(tǒng)計算機保存。
最佳實施例如附圖所示圖1反映了本研制的收發(fā)卡機基本結(jié)構(gòu)。本機是一種技術(shù)含量較高的機電一體化設(shè)備。如圖1，收發(fā)卡傳動機構(gòu)包括電機16、齒形皮帶19、撥卡橡膠輪10、傳動橡膠輸送輪8、光電外限位器6、光電內(nèi)限位器7、輸送導(dǎo)軌4、讀寫器天線5、電磁鐵18、電磁鐵行程控制彈簧17、數(shù)據(jù)顯示器1，數(shù)據(jù)顯示器1安裝在機頭殼2上，圖1中3為機頭。
發(fā)卡每次操作由機頭電機16通過齒形皮帶19帶動橡膠撥卡輪，將一張非接觸IC從卡箱14內(nèi)撥出，輸送輪8輸送至外光電限位器6，電磁鐵18動作，壓住卡箱內(nèi)下一張IC卡，IC卡移出內(nèi)光電限位器7，定時器啟動，讀寫器天線5開始寫入，電磁鐵斷電，IC卡從導(dǎo)軌輸出。
收卡每次操作將司機交回的非接觸IC卡，從出入口插入導(dǎo)軌導(dǎo)槽，IC卡到外限位器6時讀卡，合法IC卡，電機反轉(zhuǎn)，傳動橡膠輸送輪8轉(zhuǎn)動，IC卡到內(nèi)限位器7，電磁鐵動作，壓住卡箱內(nèi)的IC卡，定時器動作0.3秒，電磁鐵斷電，定時器動作，撥卡橡膠輪10將IC卡帶入卡箱。
非法身份卡或廢止，卡到外光電限位器6時，經(jīng)過讀卡、識別，指令電動正轉(zhuǎn)，非法身份卡或廢卡自動吐出。
IC卡的恒力控制升降傳動機構(gòu)，由配重塊23、補償彈簧12、鋼絲繩13、24、定滑輪15、配重導(dǎo)向桿22、升降桿11、頂升導(dǎo)向輪20、頂升導(dǎo)軌21、相聯(lián)在機架組成一個升降結(jié)構(gòu)整體，補償彈簧12、鋼絲繩13、配重塊23、鋼絲繩24依次串接，并且與設(shè)置在機架上的定滑輪15活動聯(lián)接，補償彈簧12的一端掛在機架上固定，鋼絲繩24末端固定在升降桿上，配重塊23活動套裝在配重導(dǎo)向桿22上，升降桿11一端活動套裝在頂升導(dǎo)軌21上，而頂升導(dǎo)軌21設(shè)置在卡箱14后側(cè)，當(dāng)卡箱不斷裝進IC卡時，配重塊隨著上升，補償彈簧起作用，補償IC卡重量，當(dāng)卡箱不斷減少IC卡時，配重塊隨著下降，補償彈簧受力不斷減小，直至零界狀態(tài)，整個IC卡的升降動作均是一種恒力控制方式，其結(jié)構(gòu)簡單。
圖1中9為外殼，IC卡讀寫器天線5安裝在導(dǎo)軌4下方，當(dāng)導(dǎo)軌4上(處于讀寫器天線區(qū)內(nèi))出現(xiàn)有效IC卡時，IC卡讀寫器根據(jù)工控機發(fā)出的指令對IC卡進行讀寫。電氣控制盒中的數(shù)字顯示電路，采用LED顯示屏1，可自動顯示卡箱14內(nèi)現(xiàn)有的IC卡之?dāng)?shù)量?？ㄏ淙萘繛?50-600張IC卡。如果卡箱中的卡裝滿或發(fā)放完畢，車道控制機會收到本機發(fā)出的告警信息提示收費員，本機停止工作，收費員打開上部機殼，抽出IC卡的卡箱，互換使用。每次更換均記錄在車道控制機內(nèi)。
收發(fā)IC卡的傳動機構(gòu)與恒力控制升降傳動機構(gòu)，全部與機架相聯(lián)，成為一整體，其高度隨用戶需要，調(diào)節(jié)機構(gòu)嵌在機殼內(nèi)，外形美觀。
參見圖2為本實用新型電氣控制盒電路原理圖該電路為已有技術(shù)。
本實用新型微處理器電氣控制外殼上設(shè)有兩支手動按鈕，其一為收卡按鈕，其二為發(fā)卡按鈕。
電氣控制盒安裝在機箱內(nèi)，它有兩個RS232通訊接口，其中一個與工控機相連，用于微處理器與工控機的雙向通訊，另一個RS232接口用于工控機與非接觸式IC卡讀寫器間的通訊。
電源轉(zhuǎn)換電路，輸入AC220V經(jīng)開關(guān)電源電路轉(zhuǎn)換成+5V、+12V和+24作為工作電源，其中+5V供電氣控制盒的微處理器及外圍電路工作，+12V為IC卡讀寫器及繼電器電路的工作電源，+24V為電機及電磁鐵的工作電源。RS232/TTL轉(zhuǎn)換電路由一片MAX232串行接口芯片IC1和四個電容組成，其功能是將工控機發(fā)出的RS232標準信號轉(zhuǎn)換成TTL信號并送至微處理器，或?qū)⑽⑻幚砥飨蚬た貦C返回的TTL信號轉(zhuǎn)換成標準的RS232信號，傳送至工控機，實現(xiàn)微處理器與工控機的雙向通信，另一路RS232/TTL轉(zhuǎn)換電路則實現(xiàn)工控機與IC卡讀寫器的雙向數(shù)據(jù)傳輸。工控機與微處理器的通信速率為9600bps，微處理器受工控機指令控制，完成對電機的工作控制和顯示電路的數(shù)據(jù)設(shè)置，并將各部位的手動按鈕、光電開關(guān)、過流保護電路的狀態(tài)入時送至工控機。
過流保護電路，是自電機工作電流中取一微電壓信號與一基準微電壓經(jīng)比較器進行比較，在正常工作狀態(tài)下取樣電壓信號電平低于基準電壓，該保護電路不工作，當(dāng)電機工作電流由于某種原因造成電流過大時，取樣微電壓信號電平高于基準高壓，該保護電路輸出高電平送至微處理器經(jīng)處理后切斷各路輸出，此時微處理器不接受工控機指令，直到故障排除，以達到保護的目的。過流保護電路由一電壓比較器將電機電流采樣、比較、放大、轉(zhuǎn)換電平后送至微處理器，當(dāng)由于機械、電路等原因?qū)е码姍C負載加重，工作電流過大時，該電路向微處理器提供高電平，經(jīng)處理后，繼電器系統(tǒng)斷電，從而防止故障范圍擴大。AT89C51芯片IC6、4060芯片IC7及外圍電路構(gòu)成電機驅(qū)動及繼電器驅(qū)動電路。
AT89C51芯片IC2、4060芯片IC3組成串行一并行轉(zhuǎn)換電路，IC6接收IC2發(fā)送的并行信號指令轉(zhuǎn)換成電平輸出，用于驅(qū)動各繼電器的吸合與斷開，以控制收卡電機及電磁鐵的啟動和停止。
輸入接口電路是微處理器的接口，微處理器輸出的電平信號經(jīng)其緩沖反向放大后，驅(qū)動繼電器動作，光電開關(guān)的即時狀態(tài)，經(jīng)耦合、反向，將標準TTL信號送入微處理器。電機驅(qū)動電路及繼電器輸出電路，是由繼電器常開觸頭控制接通直流24V，以驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，電磁鐵吸合或釋放。
4060芯片IC3及外圍電路組成自動復(fù)位電路；IC2正常工作時，軟件程序保證定時輸出方波作為IC3復(fù)位信號，如出現(xiàn)干擾等意外情況，程序不能正常輸出方形復(fù)位信號時，IC3在延時后輸出高電平，強行IC2復(fù)位，使程序重新運轉(zhuǎn)，從而保證系統(tǒng)運行的抗干擾性。AT89C51芯片IC4、4060芯片IC5及外圍電路構(gòu)成數(shù)字顯示電路，由D1～D7輸出低電位段選信號。D8～D10輸出高電位片選區(qū)信號，依據(jù)指令點亮3位LED七段數(shù)碼管。
設(shè)有兩個隔光開關(guān)，作用是檢測IC卡狀態(tài)；當(dāng)有卡通過時，向IC6輸出高電平，平時輸出低電平。收、發(fā)卡計數(shù)，系統(tǒng)故障送卡超時等現(xiàn)象和二個隔光開關(guān)的狀態(tài)一并通過IC6轉(zhuǎn)換成串行信號送至IC1饋至PC機，由PC機軟件分析后發(fā)送指令控制系統(tǒng)工作。
權(quán)利要求1.一種高速公路專用自動收發(fā)卡機，在機殼內(nèi)安裝有可放置IC卡的卡箱、IC卡讀寫器無線、收發(fā)IC卡的傳動機構(gòu)、電氣控制盒，其特征在于在機殼內(nèi)還安裝有恒力控制升降傳動機構(gòu)以及與之配合的電磁鐵控制裝置，恒力控制升降傳動機構(gòu)包括補償彈簧、鋼絲繩、配重塊、升降桿，升降桿一端活動套裝在頂升導(dǎo)軌上、而頂升導(dǎo)軌設(shè)置在卡箱后側(cè)，補償彈簧、鋼絲繩、配重塊、鋼絲繩依次串接，并且與設(shè)置在機架上的定滑輪相聯(lián)，補償彈簧一端固定在機架上，鋼絲繩末端固定在升降桿上，配重塊活動套裝在配重導(dǎo)向桿上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路專用自動收發(fā)卡機，其特征在于所述的卡箱具有帶方口的蓋板，蓋板與卡箱制作成一體，成為半封閉式結(jié)構(gòu)，
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速公路專用自動收發(fā)卡機，其特征在于卡箱總?cè)萘繛?50張至600張，頂部出卡口為1.2-1.4mm，頂上留有供傳動橡膠輪撥卡及輸送橡膠輪輸送IC卡的兩個小方口。
專利摘要一種高速公路專用自動收發(fā)卡機,具有卡箱、IC卡讀寫器天線、收發(fā)卡傳動機構(gòu)、電氣控制盒,本實用新型的發(fā)明特征是還安裝有恒力控制升降傳動機構(gòu)以及與之配合的電磁鐵控制裝置,同時,卡箱還設(shè)計為具有蓋板的半封閉式結(jié)構(gòu),避免了對IC卡的沖擊,減少磨損,延長使用壽命,管理嚴密、科學(xué),防止作弊。本機設(shè)計合理,智能化程度高,性能優(yōu)良,是一項應(yīng)用廣泛的高科技產(chǎn)品。
文檔編號G07B15/06GK2480926SQ0123483
公開日2002年3月6日 申請日期2001年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月10日
發(fā)明者劉海明, 賀地求, 盛明鈞, 蘇長漢, 朱建初, 沈曙明 申請人:湖南網(wǎng)路信息技術(shù)有限責(zé)任公司