一种计量仪表低功耗光电开关取样电路的制作方法

本实用新型属于燃气计量技术领域，特别涉及一种计量仪表低功耗光电开关取样电路。

背景技术：

燃气表作为工、商业、居民用户使用天然气能源的计量器具，其计量的准确性、与可靠性一直是各类用户与能源公司最关心的问题。当前市场上使用的燃气表信号采集方式多使用磁感应元件取样，以霍尔传感器、隧道磁阻传感器或者更早期的干簧管作为主要信号采集元件。当用户使用天然气时，天然气气体经过燃气表基表内部，推动基表内皮膜往复运动，皮膜的往复运动又带动曲柄连杆组件及机械齿轮运转，而机械齿轮上的磁性器件磁钢也一同运转，当磁钢运转至燃气表电路板上霍尔传感器、隧道磁阻传感器或干簧管所覆盖的磁性工作点时，此类磁感应传感器元件被触发工作，输出脉冲信号给到电路板上mcu微处理进行信号处理与累积量累加，最终实现对用户使用天然气的计量。

当前使用霍尔传感器、隧道磁阻传感器或者干簧管这一类磁感应传感器，为燃气表信号采集方式的电子产品。实际使用中，比较容易受到外部磁性器件(如磁铁)的干扰而影响产品的计量准确性，甚至影响产品的正常工作。同时由于燃气表内、外机械联动，是通过基表内磁钢带动嵌套的外磁钢及齿轮运转，同时由于内、外磁钢套件生产公差或装配不良等因素，长期使用时，偶尔也会出现运转噪声，而影响用户的使用体验。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种计量仪表低功耗光电开关取样电路。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种计量仪表低功耗光电开关取样电路，包括主控单元，所述主控单元包括微处理器及比较器，还包括与微处理器电连接的开关电路及开关电路控制的光电开关元件，所述光电开关元件输出端连接有信号输出电路，所述微处理器还连接有外部基准电压电路，所述的比较器用于对比信号输出电路的输出电压值与基准电压值并输出比较结果的脉冲信号，所述微处理器累积统计比较结果的脉冲信号。

本实用新型的工作原理：利用比较器，通过微处理器控制开关电路的打开时间及占空比，配合光电开关元件结构中发射端对接收端发射信事情的遮挡与释放，将信号输出电路的输出电压值与外部基准电压电路的基准电压值进行对比，每当光电开关元件输出状态发生跳变时，就会导致比较器输出的结果发生跳变，计量的脉冲个数就累加，通过计算累加的脉冲当量就可实现累积量统计。本电路通过对输出电压值的跳变次数实现天然气的计量，不会受外部磁性器件干扰的技术问题，且同时不会产生噪声。

在上述的一种计量仪表低功耗光电开关取样电路中，所述的外部基准电压电路包括电阻r3、电阻r5，所述的电阻r3的第一端与微处理器连接，所述的电阻r3的第二端与比较器连接，所述的电阻r5的第一端连接于电阻r3与比较器之间，所述电阻r5的第二端接地。

在上述的一种计量仪表低功耗光电开关取样电路中，所述的光电开关包括发射端与接收端，所述的发射端用发射光谱信号，所述的接收端通过接收发射端发射的光谱信号并实现通断。

在上述的一种计量仪表低功耗光电开关取样电路中，所述的开关电路包括电源端vcc、晶体三极管q1、接地端gnd，所述的发射端的两端连接于开关电路上，所述的晶体三极管q1的基极与微处理器连接，所述的微处理器通过向晶体三极管q1输入电平信号控制发射端的通断。

在上述的一种计量仪表低功耗光电开关取样电路中，所述的晶体三极管q1为npn型三极管，所述的晶体三极管q1的基极与微处理器之间设置有电阻r4，所述的晶体三极管q1的集电极与发射端连接，所述的晶体三极管q1的发射极与接地端gnd连接，所述电源端vcc与发射端之间设置有电阻r1。

在上述的一种计量仪表低功耗光电开关取样电路中，所述的晶体三极管q2为pnp型三极管，所述的晶体三极管q2的基极与微处理器之间设置有电阻r4，所述的晶体三极管q2的集电极与发射端连接，所述的晶体三极管q2的发射极与发射端连接，所述的发射端与接地端gnd之间设置有有电阻r1。

在上述的一种计量仪表低功耗光电开关取样电路中，所述的电阻r4与晶体三极管q2之间还设置辅助三极管q3和电阻r6，辅助三极管q3为npn型三极管，所述的辅助三极管q3的基极与电阻r4连接，所述的辅助三极管q3的发射极接地，所述的辅助三极管q3的集电极与电阻r6连接，所述的电阻r6与晶体三极管q2的基极连接。

在上述的一种计量仪表低功耗光电开关取样电路中，所述的信号输出电路包括电阻r2，所述的电阻r2的第一端连接电源端vcc，所述的电阻r2的第二端分别连接比较器和接收端，所述的接收端与接地端gnd连接。

在上述的一种计量仪表低功耗光电开关取样电路中，所述的开关电路为mos场效应管开关电路。

与现有技术相比，本实用新型具有功耗低、不会受外部磁性器件干扰、不会产生噪声等优点。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理框图。

图2是本实用新型实施例一的电路原理示意图。

图3是本实用新型实施例二的电路原理示意图。

图中，1、微处理器；2、开关电路；3、光电开关元件；4、外部基准电压电路；5、信号输出电路；6、比较器；7、主控单元。

具体实施方式

以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。

实施例一：

如图1、图2所示，本计量仪表低功耗光电开关取样电路包括主控单元7，主控单元7包括微处理器1及比较器6，还包括与微处理器1电连接的开关电路2及开关电路2控制的光电开关元件3，光电开关元件3输出端连接有信号输出电路5，微处理器1还连接有外部基准电压电路4，比较器6用于对比信号输出电路的输出电压值与基准电压值并输出比较结果的脉冲信号，微处理器1累积统计比较结果的脉冲信号。

进一步细说，外部基准电压电路4包括电阻r3、电阻r5，电阻r3的第一端与微处理器1连接，电阻r3的第二端与比较器6连接，电阻r5的第一端连接于电阻r3与比较器6之间，电阻r5的第二端接地。

进一步细说，光电开关包括发射端与接收端，发射端用发射光谱信号，接收端通过接收发射端发射的光谱信号并实现通断。

进一步细说，开关电路2包括电源端vcc、晶体三极管q1、接地端gnd，发射端的两端连接于开关电路2上，晶体三极管q1的基极与微处理器1连接，微处理器1通过向晶体三极管q1输入电平信号控制发射端的通断。

进一步细说，晶体三极管q1为npn型三极管，晶体三极管q1的基极与微处理器1之间设置有电阻r4，晶体三极管q1的集电极与发射端连接，晶体三极管q1的发射极与接地端gnd连接，电源端vcc与发射端之间设置有电阻r1。

进一步细说，信号输出电路5包括电阻r2，电阻r2的第一端连接电源端vcc，电阻r2的第二端分别连接比较器6和接收端，接收端与接地端gnd连接。

在本实施方式中，当微处理器1向电阻r3、电阻r4输入高电平信号时，外部基准电压电路4中电阻r3、电阻r5串联分压，并向比较器6输出基准电压值，输入到比较器6的基准引脚，同时，开关电路2中，输入的高电平信号经电阻r4接到晶体三极管q1的基极，晶体三极管q1的集电极由于一直有电平存在，所以晶体三极管q1饱和导通，这时光电开关元件3发射端导通并发射光谱信号，接收端因接收到发射端的光谱信号而饱和导通，此时信号输出电路5输出的输出电压值由原来的供电电平下降到较低电平值，输入到微处理器1内比较引脚，进行信号处理。电阻r1为发射端导通时的限流电阻，电阻r2为接收端导通时的限流电阻。

当微处理器1向电阻r3、电阻r4输入低电平信号时，外部基准电压电路4无电平信号，经电阻r3、电阻r5并联分压，没有输出基准电压值输入到微处理器1的比较器6基准引脚，同时开关电路2中晶体三级管的基极没有电平存在，所以晶体三极管q1不能饱和导通，这时光电开关元件3发射端因没有电流回路而不导通，接收端因接收不到发射端的光谱信号而不能导通，输电电压值由电阻r2上拉电阻接收到电源端vcc，输出高电平信号输入到微处理器1内比较器6引脚，进行信号处理。电阻r1为发射端导通时的限流电阻。

每当光电开关输出状态发生跳变时，就会导致比较器6输出的结果发生跳变，计量的脉冲个数就累加，通过计算累加的脉冲当量就可实现累积量统计。

比较器6，对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序。能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器6。比较器6是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器6的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号0或1，当输入电压的差值增大或减小且正负符号不变时，其输出保持恒定。

实施例二：

如图1、图3所示，本计量仪表低功耗光电开关取样电路包括主控单元7，主控单元7包括微处理器1及比较器6，还包括与微处理器1电连接的开关电路2及开关电路2控制的光电开关元件3，光电开关元件3输出端连接有信号输出电路5，微处理器1还连接有外部基准电压电路4，比较器6用于对比信号输出电路的输出电压值与基准电压值并输出比较结果的脉冲信号，微处理器1累积统计比较结果的脉冲信号。进一步细说，外部基准电压电路4包括电阻r3、电阻r5，电阻r3的第一端与微处理器1连接，电阻r3的第二端与比较器6连接，电阻r5的第一端连接于电阻r3与比较器6之间，电阻r5的第二端接地。

进一步细说，光电开关包括发射端与接收端，发射端用发射光谱信号，接收端通过接收发射端发射的光谱信号并实现通断。

进一步细说，开关电路2包括电源端vcc、晶体三极管q2、接地端gnd，发射端的两端连接于开关电路2上，晶体三极管q2的基极与微处理器1连接，微处理器1通过向晶体三极管q2输入电平信号控制发射端的通断。

进一步细说，晶体三极管q2为pnp型三极管，晶体三极管q2的基极与微处理器1之间设置有电阻r4，晶体三极管q2的集电极与发射端连接，晶体三极管q2的发射极与发射端连接，发射端与接地端gnd之间设置有有电阻r1。

进一步细说，电阻r4与晶体三极管q2之间还设置辅助三极管q3和电阻r6，辅助三极管q3为npn型三极管，辅助三极管q3的基极与电阻r4连接，辅助三极管q3的发射极接地，辅助三极管q3的集电极与电阻r6连接，电阻r6与晶体三极管q2的基极连接。

进一步细说，信号输出电路5包括电阻r2，电阻r2的第一端连接电源端vcc，电阻r2的第二端分别连接比较器6和接收端，接收端与接地端gnd连接。

在本实施方式中，在开关电路2调整开关导通形式，使用npn型三极管控制pnp型三级管的导通和关断，实现光电开关的开启或关闭。

实施例三：

如图1所示，本计量仪表低功耗光电开关取样电路包括主控单元7，主控单元7包括微处理器1及比较器6，还包括与微处理器1电连接的开关电路2及开关电路2控制的光电开关元件3，光电开关元件3输出端连接有信号输出电路5，微处理器1还连接有外部基准电压电路4，比较器6用于对比信号输出电路的输出电压值与基准电压值并输出比较结果的脉冲信号，微处理器1累积统计比较结果的脉冲信号。

进一步细说，外部基准电压电路4包括电阻r3、电阻r5，电阻r3的第一端与微处理器1连接，电阻r3的第二端与比较器6连接，电阻r5的第一端连接于电阻r3与比较器6之间，电阻r5的第二端接地。

进一步细说，光电开关包括发射端与接收端，发射端用发射光谱信号，接收端通过接收发射端发射的光谱信号并实现通断。

进一步细说，信号输出电路5包括电阻r2，电阻r2的第一端连接电源端vcc，电阻r2的第二端分别连接比较器6和接收端，接收端与接地端gnd连接。

进一步细说，开关电路2为mos场效应管开关电路。mos场效应管为普遍应用的开关元件。mos场效应管具有噪声低、截止频率高、开关特性好、抗干扰能力强、增益高、功耗低、不会二次热击穿等优点。

本实用新型中的电路中使用的电子元件均为现在技术，本实用新型的技术方案通过各电子元件的连接实现的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型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，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用大量的术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。