一种霍尔开关阀到位检测电路的制作方法

本发明涉及智能燃气表领域，尤其涉及一种霍尔开关阀到位检测电路。

背景技术：

随着人们生活水平和生活质量的提高，现代化家庭所需要的智能化产品需求，将促使智能燃气表朝着安全性、可靠性、智能方便性方向发展。目前国内的智能燃气表主要有ic卡智能燃气表、cpu卡智能燃气表、射频卡智能燃气表、有线远传表、无线远传表、物联网智能燃气表等这几大类。而实现燃气表智能化的应用不只有单片机芯片，有线、无线通信模组，还有一个关键零部件是“燃气表电机阀门”。智能燃气表可通过远程控制其阀门开或关，实现远程控制异常用户家庭天然气使用的开通与关断，从而保证天然气的安全、合理的使用。

为提高智能燃气表的安全性和可靠性，对燃气表电机阀门的开或关到位信号检测至关重要。如果阀门关阀不到位，将会导致出现漏气的情况，给国家和人民财产带来重大损失；阀门开阀不到位，将会导致不能满足用户家庭的正常使用。所以智能燃气表阀门的开或关到位与否，直观影响了智能燃气表的产品性能质量。

当前的工商业及家庭民用燃气表使用的到位检测装置及其电子电路霍尔传感器电路，多与电机阀门做成一体，以保证检测的准确性、时效性。目前使用的霍尔开关阀到位检测电路，是应用电机阀门运转时一起带动连杆上磁钢组件运动，当磁钢运转至霍尔传感器的磁性运行工作点(bop)时，触发霍尔传感器输出低电平信号反馈给单片机处理，并判定电机阀门关阀到位，而无法实现阀门的开阀到位检测。此外，现有的霍尔传感器电路使用的电源与参考地，与主控电路板都是使用单独的导线连接，再加上霍尔传感器输出的一根信号线，以及电机阀门开关阀两根控制导线，共使用5根导线。电机阀门与主控电路板通过线束连接，电机阀门的驱动信号线和传感器检测电路与主控电路板部分都是分离设计，与主控电路板的连接使用多根外置导线连接与进行数据交互；而对于电子产品来说，外置导线连接交互的信号线的数量越多，导致产品失效的变量因素也将增多；对于大批量生产的产品而言，连接导线越多，接插件的成本也会逐针增加，从而增加了生产成本，与此同时也降低了产品生产的效率。

技术实现要素：

为解决上述问题，本发明提出一种霍尔开关阀到位检测电路，以实现阀门关阀、开阀到位检测，同时连接导线少，成本低。

一种霍尔开关阀到位检测电路，包括：

霍尔传感器，用于检测设置在阀门上的磁钢所发出的磁信号，并根据检测到的磁信号输出到位信号；

与霍尔传感器电路连接的微处理器，用于发出开阀驱动信号或者关阀驱动信号驱动阀门的行进，还用于接收霍尔传感器发出的到位信号，根据到位判断信号判断阀门是否开阀到位或者关阀到位；

与微处理器以及霍尔传感器电路连接的电源适配电路，用于接收微处理器发出的开阀驱动信号或者关阀驱动信号，所述微处理器通过电源适配电路为霍尔传感器供电，同时为霍尔传感器电路提供参考地连接。

优选的，所述电源适配电路包括：三极管q1、q2、二极管d1、d2，

所述三极管q1的基极连接微处理器，三极管q1的发射极连接微处理器，三极管q1的集电极连接参考地，所述三极管q2的基极连接微处理器，三极管q2的发射极连接微处理器，三极管q2的集电极连接参考地，所述二极管d1的正极连接微处理器，二极管d1的负极连接参考地以及霍尔传感器电路的电源输入端，所述二极管d2的正极连接微处理器，二极管d2的负极连接参考地以及霍尔传感器电路的电源输入端。

优选的，所述电源适配电路还包括：电阻r1、r2、r3，

所述电阻r1的一端连接微处理器，电阻r1的另一端连接三极管q1的基极，所述电阻r2的一端连接微处理器，电阻r2的另一端连接三极管q2的基极，所述电阻r3的一端连接二极管d1的负极以及二极管d2的负极，电阻r3的另一端连接霍尔传感器电路。

优选的，所述霍尔传感器电路包括：霍尔传感器以及电容c1，

所述霍尔传感器的电源输入端连接电源适配电路的输出端，霍尔传感器的接地端连接参考地，霍尔传感器的输出端连接微处理器，电容c1的一端连接霍尔传感器的电源输入端，电容c1的另一端连接霍尔传感器的接地端。

优选的，所述霍尔传感器电路包括：至少两个安装在不同方位霍尔传感器以及与霍尔传感器数量相同的电容，

所述霍尔传感器的电源输入端均连接电源适配电路的输出端，霍尔传感器的接地端均连接参考地，霍尔传感器的输出端均连接微处理器，霍尔传感器电源输入端与霍尔传感器的接地端之间连接有电容。

优选的，还包括：连接在霍尔传感器电路的输出端，用于霍尔传感器电路输出到位信号电平转换的电平转换模块，所述电平转换模块的输出端连接微处理器。

优选的，所述电平转换模块包括：与霍尔传感器数量相同的第一电平转换电路，所述第一电平转换电路连接在霍尔传感器的输出端，用于霍尔传感器输出到位信号的电平转换，所述第一电平转换电路的输出端连接微处理器。

优选的，所述第一电平转换电路包括：电阻r4以及二极管d3，

所述电阻r4的一端连接电源端，电阻r4的另一端连接微处理器以及二极管d3的正极，所述二极管d3的负极连接霍尔传感器的输出端。

优选的，所述电平转换模块包括：第二电平转换电路，所述第二电平转换电路连接在霍尔传感器的输出端，用于霍尔传感器输出到位信号的电平转换，所述第二电平转换电路的输出端连接微处理器，

所述第二电平转换电路包括：二极管d4、d5以及电阻r5，所述二极管d4的负极连接霍尔传感器的输出端，二极管d5的正极连接微处理器、电阻r5的一端以及二极管d5的正极，所述电阻r5的另一端连接电源端，所述二极管d5的负极连接霍尔传感器的输出端。

优选的，还包括：与霍尔传感器数量相同的输出电路，所述输出电路连接在霍尔传感器的输出端，包括：电阻r6以及电容c2，

所述电阻r6的一端连接霍尔传感器的输出端，另一端连接微处理器以及电容c2的一端，所述电容c2的另一端连接参考地。

本发明具备以下有益效果：

1.电路运行安全、可靠，实现较少的与主控板之间的连接导线数量，只需要两根驱动信号线以及与阀门开、关到位后，霍尔传感器检测输出的一根输出信号线，并接入微处理器中进行信号处理，不需要再单独从主控板接入vcc电源线和gnd参考地线，降低了产品失效变量因素，降低了产品的成本。同时使用浮地设计，抑制了主控板上干扰信号的接入，提升了电路抗干扰性能。

2.对于阀门的开阀、关阀到位都可以实现独立检测，微处理器输出的驱动信号在高低电平转换中，总会有一个高电平信号导通正向二极管，为后面霍尔传感器电路提供电源使其工作；

3.霍尔传感器电路由于直接取用电源适配电路的高电平电压而供电工作，可保证霍尔传感器的动作响应时间，同时当没有驱动信号时，霍尔传感器没有工作电源，此时霍尔开关阀到位检测电路的静态功耗为零功耗，提升了使用寿命；

4.在霍尔传感器电路中增加多个霍尔传感器，霍尔传感器置于不同方位来实现对磁钢磁性的检测，从多个空间方位的检测来提高检测的灵敏度，还可以实现对长行程阀门开通或关断到位信号的判断；

5.第二电平转换电路对霍尔传感器电路输出的信号进行多次判断，以实现对于阀门到位信号两次判断，以防止误判。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例一一种霍尔开关阀到位检测电路的模块连接示意图；

图2是本发明实施例一一种霍尔开关阀到位检测电路中电源适配电路和霍尔传感器电路的电路原理图；

图3是本发明实施例二一种霍尔开关阀到位检测电路的电路原理图；

图4是本发明实施例三一种霍尔开关阀到位检测电路的电路原理图；

图5是本发明实施例四一种霍尔开关阀到位检测电路的电路原理图；

图6是本发明实施例五一种霍尔开关阀到位检测电路的电路原理图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

实施例一

本发明实施例一的基本思想是通过电源适配电路为霍尔传感器电路提供电源以及参考地连接，只保留微处理器输出的第一驱动信号、第二驱动信号以及霍尔传感器电路输出信号对应的3根导线，降低了产品失效变量因素，降低了产品的成本；微处理器输出的驱动信号在高低电平转换中，总会有一个高电平信号导通正向二极管，为后面霍尔传感器电路提供电源使其工作，从而实现对于阀门的开阀、关阀到位都可以实现独立检测。

基于上述构想，本发明实施例一提出一种霍尔开关阀到位检测电路，如图1所示，包括：霍尔传感器，用于检测设置在阀门上的磁钢所发出的磁信号，并根据检测到的磁信号输出到位信号；与霍尔传感器电路连接的微处理器，用于发出开阀驱动信号或者关阀驱动信号驱动阀门的行进，还用于接收霍尔传感器发出的到位信号，根据到位判断信号判断阀门是否开阀到位或者关阀到位；与微处理器以及霍尔传感器电路连接的电源适配电路，用于接收微处理器发出的开阀驱动信号或者关阀驱动信号，所述微处理器通过电源适配电路为霍尔传感器供电，同时为霍尔传感器电路提供参考地连接。

当需要开通阀门或者关断阀门时，微处理器给电源适配电路发送开阀或关阀的驱动信号；电源适配电路接收微处理器发出的驱动信号并将驱动信号的电平电压作为霍尔传感器的电源，同时为霍尔传感器电路提供参考地连接；而此时的霍尔传感器电路，直接使用电源适配电路输出的开通或关断驱动信号的电平电压作为电源；当阀门行进至可以感应到磁钢的磁场时，并达到霍尔传感器的磁性工作点时，霍尔传感器电路输出到位信号，并反馈到微处理器处理，微处理器根据到位信号判断阀门是否开阀到位或者关阀到位，同时微处理器停止给电源适配电路发送开阀或关阀指令，从而驱动信号也消失，阀门的开通或关断动作停止，最终完成阀门开阀或关阀的到位检测工作。

下面结合附图2分别对霍尔传感器电路以及电源适配电路进行详细说明。

电源适配电路包括：三极管q1、q2、二极管d1、d2、电阻r1、r2、r3。三极管q1的基极连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端连接微处理器输出的第一驱动信号fa_on，三极管q1的发射极连接微处理器输出的第二驱动信号fa_off，三极管q1的集电极连接参考地gnd。三极管q2的基极连接电阻r2的一端，所述电阻r2的另一端连接处理器输出的第二驱动信号fa_off，三极管q2的发射极连接处理器输出的第一驱动信号fa_on，三极管q2的集电极连接参考地gnd。二极管d1的正极连接处理器输出的第一驱动信号fa_on，二极管d1的负极连接电阻r3的一端，电阻r3的另一端连接霍尔传感器电路。二极管d2的正极连接处理器输出的第二驱动信号fa_off，二极管d2的负极连接电阻r3的一端。

霍尔传感器电路包括霍尔传感器u1、电容c1。霍尔传感器u1的电源输入端vcc连接电阻r3的输出端，霍尔传感器的接地端gnd连接参考地gnd，霍尔传感器u1的输出端vout连接微处理器。电容c1的一端连接霍尔传感器的电源输入端，电容c1的另一端连接霍尔传感器的接地端，用于滤波。

当微处理器输出开阀驱动信号时：第一驱动信号fa_on输出为高电平，经限流电阻r1，接入三极管q1的基极；第二驱动信号fa_off输出为低电平，故三极管q1发射极为低电平信号；由于第一驱动信号fa_on为高电平时，二极管d1导通，第一驱动信号fa_on继续经过限流电阻r3与滤波电容c1接入到参考地gnd，并连通至三极管q1的集电极，此时三极管q1的集电极电压信号由于第一驱动信号fa_on高电平信号在通过二极管d1时存在导通压降，故其电压低于三极管q1基极电压值，但高于三极管q1发射极电压值，从而三极管q1三极管为饱和导通态；三极管q2发射极电压由于是第一驱动信号fa_on为高电平信号，三极管q2的基极电压由于是第二驱动信号fa_off为低电平信号，所以三极管q2为截止态。故第一驱动信号fa_on网络为高电平、第二驱动信号fa_off网络为低电平时，二极管d1导通，二极管d2不导通，高电平信号经限流电阻r3，以及滤波电容c1还给霍尔传感器u1供电。此时若阀门未运转至，因感应磁钢的磁场而达到霍尔传感器u1的磁性工作点时，霍尔传感器u1输出的高电平信号；若阀门运转至，因感应磁钢磁场而达到霍尔传感器u1的磁性工作点时，霍尔传感器u1输出低电平信号，也就是到位信号，微处理器根据霍尔传感器u1输出的信号并判断阀门是否开阀到位及控制驱动信号的发出。

相反，当微处理器输出阀门关阀驱动信号时：与当微处理器输出阀门开阀驱动信号时的区别之处是：第一驱动信号fa_on输出为低电平，第二驱动信号fa_off输出为高电平，从而三极管q1截止，三极管q2饱和导通；二极管d1截止，二极管d2正向导通，并为其后级电路供电，由微处理器进行信号处理后，作出关阀到位信号判断与控制工作。

本实施例一种霍尔开关阀到位检测电路的电路设计简单，电路运行安全、可靠，实现较少的与主控板之间的连接导线数量，只需要第一驱动信号fa_on、第二驱动信号fa_off的两根驱动信号线以及与阀门开、关到位后，霍尔传感器u1检测到的一根输出信号线，并接入微处理器中进行信号处理，不需要再单独从主控板接入vcc电源线和gnd参考地线，降低了产品失效变量因素，降低了产品的成本。同时使用浮地设计，抑制了主控板上干扰信号的接入，提升了电路抗干扰性能。

本实施例一种霍尔开关阀到位检测电路根据第一驱动信号fa_on、第二驱动信号fa_off可以实现对于阀门的开阀、关阀动作都可以独立检测，第一驱动信号fa_on、第二驱动信号fa_off的高低电平转换中，总会有一个高电平信号导通正向二极管，为后面霍尔传感器电路提供电源使其工作。

本实施例一种霍尔开关阀到位检测电路中的霍尔传感器电路由于直接取用电源适配电路的高电平电压而供电工作，可保证霍尔传感器的动作响应时间。同时当没有驱动信号时，霍尔传感器u1没有工作电源，此时霍尔开关阀到位检测电路的静态功耗为零功耗，提升了使用寿命。

实施例二

实施例二在实施例一的基础上，在霍尔传感器电路中增加多个霍尔传感器。霍尔传感器置于不同方位来实现对磁钢磁性的检测，从多个空间方位的检测来提高检测的灵敏度。此外，针对长行程阀门开、关行程较长，超出了霍尔传感器的磁特性工作点检测范围的情况，可以将至少两个霍尔传感器置于阀门全行程中的开始和结尾等处，最终实现对长行程阀门开通或关断到位信号的判断。

在本实施例中，以霍尔传感器电路包括两个霍尔传感器为例进行说明。如图3所示，霍尔传感器电路包括：两个安装在不同方位霍尔传感器u1和u1’以及与霍尔传感器数量相同的电容c1和c1’，霍尔传感器u1和u1’的电源输入端vcc均连接电源适配电路的输出端，霍尔传感器u1和u1’的接地端gnd均连接参考地，霍尔传感器的输出端vout均连接微处理器，霍尔传感器电源输入端vcc与霍尔传感器的接地端gnd之间连接有电容。

本实施例未描述的其他内容可参考上述实施例一。

实施例三

实施例三在实施例二的基础上，在霍尔传感器电路的输出端，连接用于霍尔传感器电路输出到位信号电平转换的电平转换模块，电平转换模块的输出端连接微处理器。电平转换模块包括：与霍尔传感器数量相同的第一电平转换电路，所述第一电平转换电路连接在霍尔传感器的输出端，用于霍尔传感器输出到位信号的电平转换，第一电平转换电路的输出端连接微处理器。霍尔传感器的输出端设计有电平转换电路，可直接应用于阀门驱动信号电压值与微处理器工作电压不同的电路中，扩展了应用范围。

如图4示，一第一电平转换电路包括：电阻r4以及二极管d3，所述电阻r4的一端连接电源端，电阻r4的另一端连接微处理器以及二极管d3的正极，所述二极管d3的负极连接霍尔传感器的输出端。另一第一电平转换电路包括：电阻r4’以及二极管d3’，电阻r4’的一端连接电源端，电阻r4’的另一端连接微处理器以及二极管d3’的正极，二极管d3’的负极连接霍尔传感器的输出端。

当微处理器输出阀门开通驱动信号时：若阀门未运转至，因感应磁钢磁场而达到霍尔传感器u1的磁性工作点时，霍尔传感器u1输出的高电平信号，二极管d3反向截止，但由于电源端vcc使用电阻r3上拉，故电平转换电路输出高电平信号，输入至微处理器；若阀门运转至，因感应磁钢磁场而达到霍尔传感器u1的磁性工作点时，霍尔传感器u1输出的低电平信号，二极管d3导通，从而电平转换电路输出低电平信号，并输入至微处理器，微处理器进行信号处理并作出开阀到位判断信号与控制工作。

当微处理器输出阀门关断驱动信号时，电平转换电路的输出信号与当微处理器输出阀门开通驱动信号时所输出的信号相反，其具体工作过程不再赘述。

本实施例未描述的其他内容可参考上述实施例二。

实施例四

实施例四在实施例二的基础上，在霍尔传感器电路的输出端，连接用于霍尔传感器电路输出到位信号电平转换的电平转换模块，电平转换模块的输出端连接微处理器。电平转换模块包括：第二电平转换电路，所述第二电平转换电路连接在霍尔传感器的输出端，用于霍尔传感器输出到位信号的电平转换，所述第二电平转换电路的输出端连接微处理器。

如图5所示，第二电平转换电路包括：二极管d4、d5以及电阻r5，二极管d4的负极连接霍尔传感器u1的输出端，二极管d5的正极连接微处理器、电阻r5的一端以及二极管d5的正极，电阻r5的另一端连接电源端，二极管d5的负极连接霍尔传感器u1’的输出端。

在本实施例中，第二电平转换电路对霍尔传感器电路输出的信号进行两次判断，也就是对霍尔传感器u1和u1’输出的信号分别进行判断，以实现对于阀门到位信号两次判断，以防止误判。

本实施例未描述的其他内容可参考上述实施例二。

实施例五

实施例五在实施例二的基础上，在霍尔传感器电路的输出端连接输出电路。输出电路与霍尔传感器数量相同。本实施例中不使用电平转换电路，直接将多组霍尔传感器输出的检测信号经过电阻r6以及电容c2组成的滤波电路，输入至微处理器进行信号处理。

如图6所示，一输出电路连接在霍尔传感器u1的输出端，包括：电阻r6以及电容c2，电阻r6的一端连接霍尔传感器u1的输出端，另一端连接微处理器以及电容c2的一端，电容c2的另一端连接参考地gnd；另一输出电路连接在霍尔传感器u1’的输出端，包括：电阻r6’以及电容c2’，电阻r6’的一端连接霍尔传感器u1’的输出端，另一端连接微处理器以及电容c2’的一端，电容c2’的另一端连接参考地gnd。

本实施例未描述的其他内容可参考上述实施例二。

本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。