脉冲信号输出电路及流量计的制作方法

本公开涉及电路技术，尤其涉及一种脉冲信号输出电路及流量计。

背景技术：

在很多应用场景中都需要设置流量计，通过流量计采集被测对象的量值。比如天然气管道中需要安装流量计，再比如自来水管道中也需要安装流量计，通过这些流量计采集天然气或自来水的使用量。

其中，作为能源计量的专用计量器具，尤其是在工、商行业使用的能源计量用的流量计，需要满足国家要求的精度。因此，需要定期对能流量计进行精度检测，而通常对流量计的计量精度进行检测时，需要由流量计以电脉冲的形式输出脉冲信号，再根据输出的脉冲信号做出判定。

现有技术中设置有脉冲信号输出电路的流量计中，电磁兼容防护性差，在进行电磁兼容相关实验测试时，常导致产品死机或复位现象。

技术实现要素：

本公开提供一种脉冲信号输出电路及流量计，以解决现有技术中的流量计电磁兼容防护性差的技术问题。

本公开的第一个方面是提供一种脉冲信号输出电路，包括：

信号接收模块、光电耦合器、信号转换模块；

所述信号接收模块与所述光电耦合器连接，所述光电耦合器与所述信号转换模块连接；

所述信号接收模块用于接收流量计采集的源脉冲信号，并向所述光电耦合器发送所述源脉冲信号；

所述光电耦合器用于对接收的所述源脉冲信号进行电-光-电的转换处理得到电信号，并向所述信号转换模块发送所述电信号；

所述信号转换模块用于对接收到的所述电信号转换处理，得到并输出与所述源脉冲信号对应的输出脉冲信号。

本公开的另一个方面是提供一种流量计，包括：如第一方面所述的脉冲信号输出电路。

本公开提供的脉冲信号输出电路及流量计，包括：信号接收模块、光电耦合器、信号转换模块；信号接收模块与光电耦合器连接，光电耦合器与信号转换模块连接；信号接收模块用于接收流量计采集的源脉冲信号，并向光电耦合器发送源脉冲信号；光电耦合器用于对接收的源脉冲信号进行电-光-电的转换处理得到电信号，并向信号转换模块发送电信号；信号转换模块用于对接收到的光电信号转换处理，得到并输出与源脉冲信号对应的输出脉冲信号。本申请提供的脉冲信号输出电路及流量计中设置有光电耦合器，通过光电耦合器传输脉冲信号，能够隔离流量计的内部处理系统与外部接口电路，从而提高流量计处理系统的外部抗干扰性能。

附图说明

图1为本申请一示例性实施例示出的应用场景图；

图2为本申请第一示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图；

图3为本申请第二示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图；

图4为本申请一示例性实施例示出的逻辑非模块对脉冲信号处理的示意图；

图5为本申请第三示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图；

图6为本申请第四示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图；

图7为本申请第五示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图；

图8为本申请第六示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图；

图9为本申请第七示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图；

图10为本申请第八示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图。

具体实施方式

流量计在统计流量时，根据瞬时工况流量输出脉冲信号，一个脉冲对应于固定的流量，可以根据脉冲数量统计流过的流量。在对流量计的准确性进行校验时，可以使能源经过流量计，并获取流量计输出的脉冲信号，基于该脉冲信号确定流量计的统计结果，再比对流经流量计的能源量与该统计结果，进而确定计量器的精度。

图1为本申请一示例性实施例示出的应用场景图。

如图1所示，可以将计量器11安装在管道12中，该管道能够传输能源，比如可以是自来水，还可以是天然气。

可以将流量计11与外部检测设备连接，从而使外部检测设备接收流量计11输出的脉冲信号，可以通过这种方式确定流量计11的统计结果。也可以直接观看流量计11的显示屏，确定流量计11的统计结果。

可以比对流量计11的统计结果与实际经过流量计11的能源量，从而确定流量计11的精度。

由于流量计11需要向外输出脉冲信号，因此，流量计11中需要设置有脉冲信号输出电路。而现有技术中的脉冲信号输出电路中，电磁兼容防护性差，导致对流量计进行电磁兼容相关实验测试时，比如进行浪涌测试、快速瞬变群脉冲、静电测试等实验时，常导致流量计死机或复位。

为了解决上述技术问题，本申请提供的脉冲信号输出电路中包括信号接收模块、光电耦合器、信号转换模块；信号接收模块与光电耦合器连接，光电耦合器与信号转换模块连接，光电耦合器能够绝缘隔离信号接收模块与信号转换模块，而信号接收模块用于接收流量计的源脉冲信号，因此，光电耦合器能够绝缘隔离信号转换模块与流量计的处理系统，进而可以提高流量计处理系统的外部抗干扰能力。

图2为本申请第一示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图。

如图2所示，本申请提供的脉冲信号输出电路，包括：信号接收模块21、光电耦合器22、信号转换模块23。

其中，信号接收模块21可以接收流量计采集的源脉冲信号。

一种实施方式中，信号接收模块21可以与流量计内部的处理器连接。流量计内部可以设置传感器，用于采集能源的流量。传感器可以向处理器发送传感器信号，处理器可以对该传感器信号进行处理，生成源脉冲信号。处理器可以向信号接收模块21发送该处理后的源脉冲信号。

另一种实施方式中，流量计的传感器可以采集能源的流量，并生成传感器数据，该传感器数据被发送给单片机，由接收的单片机对其进行矫正处理，并向信号接收模块21发送源脉冲信号。

具体的，信号接收模块21还可以同时与上述处理器、传感器连接。还可以设置信号接收模块21的信号接收通道，使其接收处理器发送的源脉冲信号，或者使其接收单片机矫正的源脉冲信号。

进一步的，信号接收模块21可以将接收的源脉冲信号发送给光电耦合器22。

光电耦合器是以光为媒介传输电信号的一种电传输器件。它由发光源和受光器两部分组成。发光源的引脚为输入端，受光器的引脚为输出端。

光电耦合器22能够对接收的源脉冲信号进行电-光-电的转换处理，得到电信号。光电耦合器22与信号转换模块23连接，可以将转换的电信号发送给信号转换模块23。

信号转换模块23可以对接收的电信号进行转换处理，比如，可以将信号转换模块23转换为形状规整的方形波脉冲信号。信号转换模块23可以具有信号输出接口，用于输出转换得到的与源脉冲信号对应的输出脉冲信号。

实际应用时，本申请提供的电路中，通过光电耦合器22传输电信号，从而达到电器隔离信号接收模块21与信号转换模块23。而信号接收模块21与流量计的内部处理系统连接，进而通过光电耦合器22能够隔离流量计的内部处理系统与外部接口，从而提高流量计处理系统的外部抗干扰性能。

本申请提供的脉冲信号输出电路可以设置在流量计中，从而对流量计进行电磁兼容实验时，不会由于电磁兼容防护性差导致流量计的内部处理系统死机或者复位。

本申请提供的脉冲信号输出电路，包括：信号接收模块、光电耦合器、信号转换模块；信号接收模块与光电耦合器连接，光电耦合器与信号转换模块连接；信号接收模块用于接收流量计采集的源脉冲信号，并向光电耦合器发送源脉冲信号；光电耦合器用于对接收的源脉冲信号进行电-光-电转换输出，再向信号转换模块发送电信号；信号转换模块用于对接收到的电信号转换处理，得到并输出与源脉冲信号对应的输出脉冲信号。本申请提供的脉冲信号输出电路中设置有光电耦合器，通过光电耦合器传输脉冲信号，能够隔离流量计的内部处理系统与外部接口电路，从而提高流量计处理系统的外部抗干扰性能。

图3为本申请第二示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图。

如图3所示，本申请提供的脉冲信号输出电路，还包括逻辑非模块31。

信号接收模块21与逻辑非模块31连接，逻辑非模块31与光电耦合器22连接，即可以将逻辑非模块31设置在信号接收模块21与逻辑非模块31之间。

这种实施方式中，信号接收模块21可以向逻辑非模块31发送接收的源脉冲信号，逻辑非模块31可以对接收的源脉冲信号进行处理，得到第一子信号。具体可以对源脉冲信号进行反向处理，比如将源脉冲信号中的幅值0改为1，将脉冲信号的幅值1改为0。例如，可以在逻辑非模块31中设置逻辑非门电路，通过该逻辑非门电路能够对脉冲信号进行反向处理。

图4为本申请一示例性实施例示出的逻辑非模块对脉冲信号处理的示意图。

如图4所示，脉冲信号41输入逻辑非模块后，输出如42所示的第一子信号，逻辑非模块31可以对脉冲信号41进行翻转。

可选的，逻辑非模块31还可以将处理得到的第一子信号发送给光电耦合器22，通过光电耦合器22将第一子信号传输给信号转换模块23。

当信号转换模块23中设置有场效应管转换电路或者三极管转换电路时，由于设置有逻辑非模块31，可以使电路接收的源脉冲信号与输出脉冲信号高低电平的极性一致，比如在t时刻，源脉冲信号为高电平，那么在k时刻输出脉冲信号也为高电平，从而便于涉及电路控制逻辑。

图5为本申请第三示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图。

如图5所示，本申请提供的脉冲信号输出电路50，还包括外部电源采集模块51。外部电源采集模块51连接在外部电源52与流量计的处理器53之间。

其中，外部电源采集模块51能够向处理器53发送外部电源52的供电信号。若外部电源52向外供电时，外部电源采集模块51向处理器53发送第一参考信号，从而使处理器53确定外部电源能够正常供电；当外部电源不供电时，外部电源采集模块51向处理器53发送第二参考信号，从而使处理器53确定外部电源不供电。

具体的，外部电源52还可以与光电耦合器22、信号转换模块23连接，从而向光电耦合器22、信号转换模块23供电。

进一步的，处理器53还可以向信号接收模块21发送控制信号。

当处理器53接收到第一参考信号，则处理器53向信号接收模块21发送第一控制信号。也就是外部电源52正常供电时，处理器53向信号接收模块21发送第一控制信号。当信号接收模块21接收到第一控制信号时，信号接收模块21可以接收流量计采集的源脉冲信号，并向逻辑非模块31或者光电耦合器22发送该源脉冲信号。

实际应用时，当处理器53接收到第二参考信号，则处理器53向信号接收模块21发送第二控制信号。也就是外部电源52不能正常供电时，处理器53向信号接收模块21发送第二控制信号。当信号接收模块21接收到第二控制信号时，信号接收模块21持续输出预设电平。

若设置有逻辑非模块31，则预设电平可以是高电平，该高电平进入逻辑非模块31后，输出持续的低电平，从而使光电耦合器22的输入侧不能工作，进而降低整个传输电路的功耗。

若没有设置逻辑非模块31，则预设电平可以是低电平，信号接收模块21可以持续向光电耦合器22发送低电平信号，从而使光电耦合器22的输入侧不能工作，进而降低整个传输电路的功耗。

图6为本申请第四示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图。

如图6所示，本申请提供的脉冲信号输出电路中，信号接收模块21包括：信号接收芯片211(u1)。

信号接收芯片211具有多个引脚，其中，信号接收芯片211可以具有信号输入引脚，其中，第一信号输入引脚与流量计的工况脉冲输出端连接，信号接收芯片211的第二信号输入引脚与流量计的标况脉冲输出端连接。

比如，第一信号输入引脚(引脚7、9)可以与流量计的传感器连接，用于接收传感器发送的工况脉冲(meas-pulse-in)。再比如，第二信号输入引脚(引脚2、4)可以与流量计的处理器53引脚连接，用于接收处理器53发送标况脉冲(mcu-pulse-out)。

具体的，信号接收芯片211还可以具有设置引脚(引脚1、5)，该设置引脚可以与处理器53的引脚连接，用于接收处理器53发送的通道选择信号(mcu-signal-ctl1)。

进一步的，当信号接收芯片211接收的通道选择信号为第一通道信号时，信号接收芯片211控制第一信号输入引脚开启，第一信号输入引脚用于接收工况脉冲。这种实施方式中，脉冲信号输出电路，能够输出流量计的工况脉冲。

当信号接收芯片211接收的通道选择信号为第二通道信号时，信号接收芯片211控制第二信号输入引脚开启，第二信号输入引脚用于接收标况脉冲。这种实施方式中，脉冲信号输出电路，能够输出流量计的标况脉冲。

流量计统计流量时，可以根据流经的能源直接得到工况脉冲，流量计的处理器可以对工况脉冲进行处理，得到标况脉冲。

在一种可选的实施方式中，若设置有逻辑非模块31，则信号接收芯片211连接于流量计的处理器53与逻辑非模块31之间。

本申请提供的电路中，能够根据需求选择输出工况脉冲或标况脉冲。

请继续参考图6，在一种可选的实施方式中，信号接收模块包括：第一电容c1。

第一电容c1连接在信号接收芯片211的电源引脚(引脚8)和接地引脚(引脚3)之间。该电源引脚可以接+3v的电源，接地引脚可以接地。

第一电容c1可以是贴片电容，具体可以是贴片电容中的去耦电容，设置有第一电容c1，能够对输入电源储能和旁路高频噪声信号的去噪作用。

图7为本申请第五示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图。

如图7所示，本申请提供的脉冲信号输出电路中，逻辑非模块31包括：第一限流子模块311、逻辑非电路312。

第一限流子模块311连接在信号接收模块21与逻辑非电路312之间。第一限流子模块311能够对信号接收模块21发送的源脉冲信号进行限流，得到限流信号。

第一限流子模块311向逻辑非电路312发送限流信号，逻辑非电路312对限流信号进行反向处理，得到第一子信号。

逻辑非电路312连接在第一限流子模块311与光电耦合器32之间，逻辑非电路312可以将第一子信号发送给光电耦合器32，从而通过光电耦合器32传输脉冲信号。

请继续参考图7，其中，第一限流子模块311包括：第一电阻r5、第二电阻r6、第二电容c4。

具体的，第一电阻r5连接在信号接收模块21与逻辑非电路312之间，第二电阻r6连接在逻辑非电路312的输入引脚(引脚2)与地之间。r5、r6形成分压电路，进而降低输入逻辑非电路312的电信号的电流，确保逻辑非电路312输入信号的稳定性。

进一步的，第二电容c4连接在逻辑非电路的输入引脚与地之间，c4与r6并联，能够达到滤波的作用，进一步确保逻辑非电路312输入信号的稳定性。

实际应用时，逻辑非模块31还包括：第三电阻r2、第三电容c3、第四电容c6。

第三电阻r2设置在逻辑非电路312的电源引脚(引脚5)与第一电源之间。该第一电源的输出电压例如可以是3v。r2能够对输入逻辑非电路312的电压进行限流。

第三电容c3设置在第一电源与地之间。第三电容c3可以是贴片电容，具体可以是贴片电容中的去耦电容，设置有第三电容c3，能够对输入电源储能和旁路高频噪声信号的去噪作用。

第四电容c6设置在逻辑非电路312的输出引脚(引脚4)与地之间。第四电容c6可以是贴片电容，具体可以是贴片电容中的去耦电容，设置有第四电容c6，能够对旁路高频噪声信号起去噪作用，使从逻辑非电路312输入到光电耦合器22的信号噪声干扰更小。

图8为本申请第六示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图。

如图8所示，本申请提供的脉冲信号输出电路中，电路还包括：第一限流电阻r3；光电耦合器包括发光组件81、受光组件82。

可选的，光电耦合器的型号例如可以是tlp109。

第一限流电阻r3连接于发光组件81的第一端与第一电源之间。该第一电源例如可以是3v，该第一电源也可以为逻辑非模块31供电。

逻辑非模块31与发光组件81的第二端连接。逻辑非模块31可以将第一子信号发送给发光组件81，使发光组件81发光。发光组件81例如可以是发光二极管。

其中，受光组件82的第一端与外部电源52连接，外部电源52可以为受光组件82提供电能，受光组件82能够感应发光组件81发出的光亮，并产生电信号。

具体的，受光组件82的第二端与信号转换模块23的连接，并将电信号发送给信号转换模块23。

这种实施方式中，通过光电耦合器中的发光组件、受光组件传递电信号，从而能够实现流量计内部处理系统与外部接口电路间的电气隔离，从而提高流量计的内部处理系统的外部抗干扰性能。

请继续参考图8，本申请提供的脉冲信号输出电路还包括：第四电阻r4、第五电阻r7。

进一步的，第四电阻r4的第一端与外部电源52连接，第四电阻r4的第二端分别与第五电阻r7的第一端、受光组件82的第二端、信号转换模块23连接，第五电阻r7的第二端与地连接。

实际应用时，r4与r7为限流分压电阻，分压信号(pulse-outhl)为信号转换模块23的输入信号。

图9为本申请第七示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图。

如图9所示，本申请提供的脉冲信号输出电路中，信号转换模块23包括：转换输出电路231；转换输出电路231与光电耦合器22连接。转换输出电路231接收光电耦合器22输出的电信号。

具体的，光电耦合器22中的受光组件82的第二端可以与转换输出电路231连接，进而通过受光组件82向转换输出电路231发送电信号。

进一步的，转换输出电路231对接收的电信号进行转换处理，得到并输出与源脉冲信号对应的输出脉冲信号。

实际应用时，转换输出电路231可以包括：p型场效应管q1、n型场效应管q2。

光电耦合器22分别与p型场效应管q1的栅极、n型场效应管q2的栅极连接。例如，光电耦合器22中的受光组件82的第二端，与p型场效应管q1的栅极、n型场效应管q2的栅极连接。从而将电信号发送到转换输出电路231中。

p型场效应管q1的漏极与n型场效应管q2的漏极连接，该漏极连接处向外发送输出脉冲信号(pulse-out)。

其中，当两颗场效应管公共端的栅极电平为高电平时，在漏极连接处为低电平；当两颗场效应管的栅极电平为低电平时，在漏极连接处输出与外部电源供电电压一致的高电平。

在一种可选的实施方式中，转换输出电路231包括：p型三极管、n型三极管；光电耦合器分别与p型三极管的基极、n型三极管的基极连接；p型三极管的集电极与n型三极管的集电极连接，连接处向外发送输出脉冲信号。

请继续参考图9，信号转换模块包括：第五电容c5；p型场效应管的漏极与n型场效应管的漏极的连接处，通过第五电容c5接地。

若转换输出电路231包括：p型三极管、n型三极管，则p型三极管的集电极与n型三极管的集电极的连接处，通过第五电容c5接地。

第五电容c5可以是贴片电容，具体可以是贴片电容中的去耦电容，设置有第五电容c5，能够对旁路高频噪声信号起去噪作用，使最终输出的输出脉冲信号噪声干扰更小。

可选的，信号转换模块23还包括：第二限流电阻r1、第六电容c2；

p型场效应管q1的源极通过第二限流电阻r1与外部电源52连接。r1能够降低转换输出电路231中的电流。

第六电容c2连接在外部电源52与地之间。第六电容c2可以是贴片电容，具体可以是贴片电容中的去耦电容，设置有第六电容c2，能够对输入电源储能和旁路高频噪声信号起去噪作用。

可选的，信号转换模块23还包括：第一双向瞬态抑制二极管d2。

第一双向瞬态抑制二极管d2连接在外部电源52与地之间。当外部输入电源过大时，d2能够起到嵌拉电压作用，从而保护电路左侧的所有元器件免受因瞬态高压而损坏。

可选的，信号转换模块23还包括：稳压管d1。稳压管d1连接在外部电源52与地之间。当d2在高压嵌位时，稳压管d1能够进一步稳定外部输入电压，使外部异常输入电压稳定在相应的电压值下。

在一种可选的实施方式中，信号转换模块23还包括：第二双向瞬态抑制二极管d3，第二双向瞬态抑制二极管d3，连接在p型场效应管、n型场效应管的漏极连接处与地之间。d3在外部脉冲信号端口有过大干扰信号或接线错误时起嵌位电压作用，从而保护电路左侧所有元器件免受因外部瞬态高电压而损坏。

图10为本申请第八示例性实施例示出的脉冲信号输出电路结构示意图。

如图10所示，本申请提供的脉冲信号输出电路中，外部电源采集模块51包括外采光电耦合器511、第二分压子模块512；

外部电源52与第二分压子模块512连接。外部电源52能够向第二分压子模块512发送电源信号；第二分压子模块512对接收的电源信号进行分压处理，得到电压信号。

其中，第二分压子模块512中可以包括电阻r9和r10，外部电源52经过电阻r9和r10接地。r10上分得的电信号为电压信号，被输入到外采光电耦合器511中，为光电耦合器提供导通条件。

第二分压子模块512与外采光电耦合器511连接，第二分压子模块512可以向外采光电耦合器511发送电压信号。

外采光电耦合器511与处理器53连接，外采光电耦合器511对电压信号进行处理，生成光信号，并根据该光信号向处理器53发送第一参考信号或第二参考信号。

外采光电耦合器511用于传递外部电源52有无的信号，而且外采光电耦合器511能够起到绝缘隔离的作用，使外部电源52与流量计之间电气隔离，从而提高处理器的抗外部干扰的性能。

在一种可选的实施方式中，外部电源采集模块51还包括：上拉电阻r8；

外采光电耦合器511的输出端通过上拉电阻r8与第一电源连接。该第一电源例如可以是3v的电源。

当外部电源52不供电时，外采光电耦合器511向处理器53发送与第一电源对应的电压信号。

在这种实施方式中，外部电源52不供电时，外采光电耦合器511能够持续向处理器53发送3v的电压信号。外部电源52供电时，外采光电耦合器511能够像处理器53发送根据分流信号产生的电信号。处理器能够根据接收的信号判断外部电源52是否供电。

可选的，外部电源采集模块51还包括：第七电容c7、第八电容c8；

第七电容c7连接在上拉电阻r8与地之间。第七电容c7可以是贴片电容，具体可以是贴片电容中的去耦电容，设置有第七电容c7，能够对旁路高频噪声信号起去噪作用，从而使输入到处理器的信号噪声干扰更下。

第八电容c8连接在外采光电耦合器511与地之间。第八电容c8可以是贴片电容，具体可以是贴片电容中的去耦电容，设置有第八电容c8，能够对输入电源储能和旁路高频噪声信号起去噪作用。

本申请还提供一种流量计，流量计包括上述任一项所述的脉冲信号输出电路。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于方便描述不同的部件，而不能理解为指示或暗示顺序关系、相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸的连接，或一体成型，可以是机械连接，也可以是电连接或者彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。