CN102706483A - 一种热量表 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种热量表，包括电路板和罩住所述电路板的壳体，所述电路板上集成有光敏式按键的各个部件，所述光敏式按键包括光接收装置和光控制装置，所述光接收装置设置在所述电路板上并与电路板的印刷电路电连接，所述光接收装置为光敏感应元件，所述电路板的表面设有由固体材料固化封装形成的固化层，所述电路板上的电子元器件的金属管脚嵌在所述固化层中，所述光接收装置的顶部露出固化层外。本发明的热量表采用集成在电路板上的光敏按键，且电路板的表面涂覆一层固化层用以保护电路板上的元器件，这种热量表不仅便于运输而且能适应热量表所处的恶劣的工作环境，克服了现有技术中采用磁感应按键的热量表易损坏不利于运输的缺陷。

Description

一种热量表

技术领域

本发明涉及节能技术领域，具体涉及一种热量表。

背景技术

近年来，我国大力推进节能减排工作，其中建筑耗能占据社会总能耗的40%，所以建筑节能是节能减排工作的重头戏。在建筑节能中，用于热计量的热量表产品逐渐被广大供热单位和用热用户接受，有效地推动了供热管理工作，也促进了用热单位的节能意识。

热量表通常由测量管、流量传感器、温度传感器、积分仪、外壳等组成。积分仪一般包括计算、通讯、显示、存储、查询功能。查询功能通过按键实现，查询结果在显示屏上显示，按键和显示屏构成了用户与热量表交互信息的平台。目前市面上的热量表防护等级多在B类IP54和C类IP65，但是有些场合需要达到IP68的防护等级，此类热量表产品很少。

供热行业使用的热量表产品按键是直接安装在积分仪电路板上的，多为机械式按键，另外也有一些防护性等级较高的热量表产品，采用磁感应按键，以便表体的封装满足防护要求。例如，专利号为CN201945408U的发明专利公开了一种采用磁感应键的热量表，该热量表采用一个干簧管和一块磁铁构成一个非接触式按键，密封时可以将干簧管密封，不影响按键功能，达到了对热量表测量电路的IP68防护要求。

但是，干簧管外部封装一般为玻璃材质，两端又有金属插针与玻璃管连接，因此非常脆弱，一旦有强烈的震动或摔落，都很容易导致干簧管损坏，不利于运输；这导致采用这种磁感应按键的热量表只能应用于一般不经常移动且非震动的仪器仪表。

热量表出厂检测中，需要将每个热量表的ID表号和校正参数通过光电收发接口发送给热量表，热量表予以保存；在计量监督部门的检测中，也要用到光电收发接口。该接口的技术标准已被写入热量表相关行业标准CJ/T188-2004中，即《户用计量仪表行业数据传输技术条件》，所以目前国内热量表厂家的热量表都具有光电收发接口。光电收发接口由一对红外感应二极管/三极管（以下简称为“红外感应管”）和红外线发射二极管构成。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种热量表，以克服现有技术中热量表容易损坏不利于运输的缺陷。

为实现上述目的，本发明的一个实施例提供一种热量表，包括电路板和罩住所述电路板的壳体，

所述电路板上集成有光敏式按键的各个部件，所述光敏式按键包括光接收装置和光控制装置，所述光接收装置设置在所述电路板上并与电路板的印刷电路电连接，所述光接收装置为光敏感应元件，所述电路板的表面设有由固体材料固化封装形成的固化层，所述电路板上的电子元器件的金属管脚嵌在所述固化层中，所述光接收装置的顶部露出固化层外。

优选地，所述壳体为密封壳体，所述壳体正对所述光接收装置的位置设有透光部件，所述透光部件的透光率的范围为：70-93%,所述透光部件的辐照度Ee/r的值在0.35mW/m2< Ee/r<20000mW/m2。

优选地，所述光接收装置的的顶部露出固化层外的高度范围为：1.5mm-3mm，所述光接收装置可接受的光线频率范围为：900nm-1000nm。

优选地，所述光控制装置为：设置于光发射装置上的控制开关，所述开关控制所述光发射装置是否向所述光接收装置发射光，所述光接收装置为红外光敏感应管；所述光发射装置为红外发光二极管。

优选地，所述光接收装置为热量表的光电收发接口中的红外光敏感应管。

优选地，所述红外发光二极管的正极通过电阻与电池的正极相连，所述红外发光二极管的负极通过开关与所述电池的负极相连；所述红外光敏感应管的正极接地，所述红外光敏感应管的负极通过电阻与电源相连。

优选地，所述电路板还包括：

接收单元，用于接收光信号；

转换单元，用于将所述光接收单元接收的光信号转换成电信号，所述电信号由数据报文组成；

确定单元，用于将所述转换单元转换的所述电信号确定为有效按键信号；

处理单元，用于依据所述确定单元确定的所述有效按键信号处理按键信息。

优选地，所述电路板还包括：

中断信号接收单元，用于接收中断信号，所述中断信号是由与所述光敏感应管相连的电路板的光电收发接口的通讯引脚的电平发生突变而产生的。

优选地，所述电路板还包括：

第一判断单元，用于判断所述数据报文的开头字节是否为通讯字节；

第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断所述数据报文的开头字节是通讯字节后，进一步判断所述数据报文是否为按键字节或者与按键命令协议一致；

第三判断单元，用于在所述第一判断单元判断所述数据报文的开头字节不是通讯字节后，进一步判断所述电路板的光电收发接口的通讯引脚的电平是否保持不变。

优选地，所述电路板还包括：

计数单元，用于在所述第二判断单元判断所述数据报文是按键字节后，记录所述数据报文的字节数；

第四判断单元，用于判断所述计数单元记录的所述字节数是否不小于预定字节数。

优选地，所述电路板还包括：

计时单元，用于在所述第三判断单元判断所述电路板的光电收发接口的通讯引脚的电平保持不变后，记录所述电平持续的时间；

第五判断单元，用于判断所述计时单元记录的所述电平持续的时间是否不小于预定时间。

本发明实施例提供一种热量表，热量表采用光敏式按键，按键的所有元器件集成在热量表的电路板上。电路板的表面设有由固体材料固化封装形成的固化层，电路板上的电子元器件的金属管脚嵌在固化层中，因此按键的强度较高、不易损坏。克服了现有技术中采用磁感应按键的热量表容易损坏不利于运输的缺陷；同时，将热量表的电路板采用固化层密闭封装，满足了热量表防水防尘的要求，使热量表的防护等级达到了IP68的级别。

本发明的优选实施例中，热量表的光敏式按键的光接收装置为热量表的光电收发接口中的红外光敏感应管。不仅克服了现有技术中采用磁感应按键的热量表容易损坏不利于运输的缺陷，满足了热量表防水防尘的要求，还利用了现有的热量表中的标准接口中的红外光敏感应元件，节省了热量表的成本。在不影响热量表光电收发接口正常通讯的情况下，采用热量表的光电收发接口中的光敏感应管实现光敏式按键的功能，不但实现了对热量表采用光敏式按键进行操作的同时，并没有对热量表增加新的部件，简化了硬件设计。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例的热量表的原理示意图；

图2是本发明实施例1的热量表的原理图的主视图；

图3是本发明实施例1的热量表的原理图的俯视图；

图4是本发明实施例1的热量表的原理图的左视图；

图5是本发明实施例2的热量表的原理图的左视图；

图6是本发明实施例2的热量表的原理图的主视图；

图7是本发明实施例2的热量表的原理图的俯视图；

图8是本发明实施例1和实施例2的热量表的光发射装置的电路结构图；

图9是本发明实施例1的热量表的光接收装置的电路结构图；

图10是本发明实施例2的热量表的光接收装置的电路结构图。

图11是本发明的热量表的电路板的原理示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中，将利用磁感应原理采用干簧管和磁铁设计的磁感应按键应用于热量表，该磁感应按键与固化密封技术相结合实现了对热量表测量电路的IP68级别的防护要求。干簧管通常具有两个或三个由软磁性材料做成的簧片触点，被封装在真空或者充有惰性气体(如氮、氦等)或玻璃管中，玻璃管内平行封装的簧片端部重叠，并留有一定间隙或相互接触以构成开关的常开或常闭触点，干簧管的外部采用玻璃管封装，所以干簧管强度较低，非常容易损坏，不利于运输；从而导致采用这种结构的磁感应按键的热量表容易损坏，不利于运输。

针对上述情况，本发明的一个实施例提供一种热量表，其结构示意图如图1-7所示，热量表包括电路板2和罩住电路板2的壳体210，光敏式按键的各个部件集成在电路板2上，电路板2的表面设有由固体材料固化封装形成的固化层200，电路板2上的电子元器件的金属管脚嵌在固化层200中，光接收装置的顶部露出固化层外。壳体210为密封壳体，壳体210正对光接收装置的位置设有透光部件101，透光部件101的透光率的范围为：70-93%，透光部件101的辐照度Ee/r的值在0.35mW/m2< Ee/r<20000mW/m2。

本发明实施例提供的采用用于热量表的光敏式按键的热量表，通过将热量表上的按键设置为采用固化层密闭封装的用于热量表的光敏式按键，使得热量表具有较高的强度，且不易损坏便于运输，克服了现有技术中采用磁感应按键的热量表容易损坏不利于运输的缺陷；同时，将热量表的电路板采用外壳密闭封装，满足了热量表防水防尘的要求，使热量表的防护等级达到了IP68的级别。

本发明的所有实施例中，光控制装置为：设置于光发射装置上的控制开关，所述开关控制光发射装置是否向所述光接收装置发射光。本发明的实施例中，光发射装置为红外发光二级管，光接收装置为红外光敏感应管。

图8所示为光发射装置的电路结构图：红外发光二极管301的正极通过电阻R与电池V的正极相连，红外发光二极管301的负极通过开关302与电池V的负极相连。

与由采用玻璃管封装的干簧管组成的磁感应式按键相比，本发明实施例提供的热量表的强度比较高、不易损坏；另外，由于采用固化层密闭封装，本发明实施例提供的热量表可以应用在有防水防尘等要求的装置中。

实施例一

图2、图3和图4是本发明实施例1的原理示意图其中，2为光敏式按键所在的电路板，光敏式按键的所有电子元器件均集成在如图所示的电路板2上，200为涂覆在电路板表面并包裹住电路板上的电子元器件的金属管脚的固化层，202为热量表上的光电收发接口。本实施例中的光接收装置101为红外光敏感应管。

本发明实施例提供的热量表的热量表，通过将热量表上的按键设置为采用固化层将电子元器件的金属管脚密闭封装的光敏式按键，使得热量表具有较高的强度，且不易损坏便于运输，克服了现有技术中采用磁感应按键的热量表容易损坏不利于运输的缺陷；满足了热量表防水防尘的要求，使热量表的防护等级达到了IP68的级别。

图9所示为本发明实施例1热量表的光接收装置的电路结构图。

红外光敏感应管401的正极接地，红外光敏感应管401的负极通过电阻R与电源相连。另外，红外光敏感应管401的两端还可以并联一个电容C，这是由于红外光敏感应管接收到红外信号的瞬间导通，会产生信号抖动，该电容C可以去除信号抖动。

该结构的热量表的工作原理如下：图8中所示的红外发光二极管301对图9中所示的红外光敏感应管401发射一个持续一定时间的红外信号，当红外光敏感应管401接收到该红外信号时，红外光敏感应管401导通，有电流流过，相当于按键被按下。红外发光二极管301停止发射红外信号后，红外光敏感应管401截止，没有电流流过，这个过程相当于按键弹起。也就是红外光敏感应管401接收到红外信号就相当于按键被按下，停止接收红外信号就相当于按键抬起，其本质的按键原理与普通按键并无太大差别，不同的是按键的媒介改变了，普通的按键操作是一个机械动作，而本发明实施例提供的热量表的按键操作是一个红外信号。

如图11所示，为本发明实施例提供的热量表的电路板2的结构示意图，该电路板2包括：

光接收单元901，用于接收光信号；

转换单元902，用于将光接收单元901接收的光信号转换成电信号，该电信号由数据报文组成；

确定单元903，用于将转换单元902转换的电信号确定为有效按键信号；

处理单元904，用于依据确定单元903确定的有效按键信号处理按键信息。

本发明实施例提供的热量表的电路板，通过光接收单元、转换单元、确定单元以及处理单元完成接收光信号、将光信号转换为电信号以及处理按键信息等步骤，由此实现非接触式按键；另外，热量表的电路板采用固化层密闭封装，满足了热量表防水防尘的要求，使热量表的防护等级达到了IP68的级别。

本发明实施例提供的热量表包括红外光敏感应管和红外发光二极管，可以应用在大多数的应用环境中；并且，由于采用固化层将电路板上的电子元器件的金属管脚密闭封装，该热量表可以应用在有防水防尘等特殊要求的装置和环境中。

基于上述描述，本发明实施例中热量表的按键系统可以具有光发射装置，也可以没有特定的光发射装置，比如手机或者相机的闪光灯、遥控器等都可以适用。并且，该热量表的按键系统还可以采用热量表的光电收发接口的发光二极管和光敏感应管实现，基于此，本发明实施例中的热量表按键系统的控制方法可以有多种方式，下面以一些具体方式为例进行说明。需要说明的是，下面这些方式只用于解释本发明实施例，而不是对本发明实施例的限制，除了下面这些方式以外，本发明实施例的热量表的按键系统的控制方法还可以有其他实现方式。

实施例2

前述的背景技术中提到了热量表中设有符合行业标准的光电收发接口。光电收发接口的基本原理是：

（1）数据接收。红外光敏感应管在接受到一定强度的红外线照射时导通，其原理类似于光敏二极管收到一定强度的普通光照时的导通特性。导通和截止时分别输出低或高电平，对应为数字信号中的0或1，由于数字通讯数据都由0和1构成，所以通讯电路可以通过识别红外光敏感应管的导通和截止实现接受数据的功能，给其发送红外信号的为另一通讯设备的红外线发射二极管。

（2）数据发送。红外线发射二级管在正向加上一个电压时二极管导通，有电流流过并发射出红外线。正向电压撤离，恢复截止，停止发射红外线。通讯电路可以通过控制红外线发射二极管的导通和截止实现数据发送功能，其发送对象为另一通讯设备的红外光敏感应管。

红外发射管对红外感应管发射红外线，当红外接收器接收到红外线时，红外感应管导通，有电流流过，与红外感应管连接的单片机通讯引脚电平发生变化，高电平时代表数字1，低电平代表数字0。通过控制红外发射管的亮灭达到发送数字数据的目的；红外光敏管对红外线的截止/导通响应，直接影响到了单片机通讯引脚数字电平，从而达到数据接收的目的。

本实施例的核心目标为将每个热量表产品都具备的光电收发接口加以通讯程序上的改造，并设计一款便携式红外信号发射器用于发射按键信号，在不影响正常通讯功能的情况下，使热量表原本具备的光电收发接口兼备按键功能。

图5、图6和图7是本发明实施例2的原理示意图其中，2为光敏式按键所在的电路板，光敏式按键的所有电子元器件均集成在如图所示的电路板上，200为涂覆在电路板表面并包裹住电路板上的电子元器件的金属管脚的，202为热量表上的光电收发接口。本实施例中的光接收装置101为如图所示的光电收发接口202中的红外光敏感应管。

本发明实施例提供的热量表的热量表，通过将热量表上的按键设置为采用固化层将电子元器件的金属管脚密闭封装的热量表，使得热量表具有较高的强度，且不易损坏便于运输，克服了现有技术中采用磁感应按键的热量表容易损坏不利于运输的缺陷；满足了热量表防水防尘的要求，使热量表的防护等级达到了IP68的级别

图10所示为本发明实施例光接收装置的电路结构图：光电收发接口202中的红外光敏感应管501的正极通过限流电阻R接地GND，并且与光电收发接口202的中端引脚502相连，红外光敏感应管501的负极与电源相连。

光电接口在闲置状态下，与红外感应管连接的单片机IO口电平不变，当有非0数据接收时，单片机通讯IO口电平发生变化，促发中断事件。在中断事件中做两件事：

（1）识别通讯数据的开始字节，如果为热力表的通讯协议开始字节，则不作按键判断，此时热量表在与其上位机进行数据通讯；如果首开始字节不是热量表通讯协议规定的字节，而是按键操作固定的字节，比如FF，则继续接收后续字节，并记录FF字节的个数，超过按键通讯协议规定的个数N（为一整数），热量表自动进入检定流程，该按键方式主要用于生产检定流程，提高检定效率。

（2）如果无法识别开始字节并且红外感应管一直处于导通状态（即对应单片机管脚电平也一直处于与中断发生前相反的电平状态），那么说明引发中断事件的信号不是来自通讯，而是红外按键操作，此时开启一个计时程序，只要接收信号的单片机管脚一直处于该电平，则一直计时，直到电平反向。停止计时的计时数据如果大于按键最小设定时长值，则认为是一次有效的按键操作。

如图11所示，为本发明实施例2提供的热量表的电路板的结构示意图，该电路板2包括：

光接收单元901，用于接收光信号；

转换单元902，用于将光接收单元901接收的光信号转换成电信号，该电信号由数据报文组成；

确定单元903，用于将转换单元902转换的电信号确定为有效按键信号；

处理单元904，用于依据确定单元903确定的有效按键信号处理按键信息。

在本发明实施例中，电路板2还可以包括：

中断信号接收单元，用于接收中断信号，所述中断信号是由与光敏感应管相连的电路板的光电收发接口的通讯引脚的电平发生突变而产生的；

第一判断单元，用于判断数据报文的开头字节是否为通讯字节；

第二判断单元，用于在第一判断单元判断数据报文的开头字节是通讯字节后，进一步判断数据报文是否为按键字节或者与按键命令协议一致；

第三判断单元，用于在第一判断单元判断数据报文的开头字节不是通讯字节后，进一步判断电路板的光电收发接口的通讯引脚的电平是否保持不变；

计数单元，用于在第二判断单元判断数据报文是按键字节后，记录数据报文的字节数；

第四判断单元，用于判断计数单元记录的字节数是否不小于预定字节数；

计时单元，用于在第三判断单元判断电路板的光电收发接口的通讯引脚的电平保持不变后，记录电平持续的时间；

第五判断单元，用于判断计时单元记录的电平持续的时间是否不小于预定时间。

本发明实施例提供的热量表的电路板，通过光接收单元、转换单元、确定单元以及处理单元完成接收光信号、将光信号转换为电信号以及处理按键信息等步骤，由此实现非接触式按键；另外，热量表的电路板采用固化层外壳密闭封装，满足了热量表防水防尘的要求，使热量表的防护等级达到了IP68的级别。

本发明实施例中的红外光敏感应管和红外发光二极管采用固化层密闭封装，相对于干簧管的玻璃管封装强度更高，更为结实可靠，不易损坏便于运输；同时，由于上述结构的热量表结实耐用，不易损坏，从而减少了按键的维修成本，所以由于按键故障导致的仪表故障率降低，从而降低了热量表的维修费用，此外，相对于干簧管，红外光敏感应管的制造成本更低，可以节约热量表的制造成本。

本发明实施例提供的采用热量表的热量表不但可以应用于一般不经常移动且非震动的仪器仪表，还可以应用在经常运输或进场移动的仪器仪表中，扩大了热量表的应用范围。

需要说明是的，本发明的上述实施例中的光敏感应管均可以是光敏二极管或者光敏三极管，也可以是光电二极管或者光电三极管。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (11)

1.一种热量表，其特征在于，包括电路板和罩住所述电路板的壳体，所述电路板上集成有光敏式按键的各个部件，所述光敏式按键包括光接收装置和光控制装置，所述光接收装置设置在所述电路板上并与电路板的印刷电路电连接，所述光接收装置为光敏感应元件，所述电路板的表面设有由固体材料固化封装形成的固化层，所述电路板上的电子元器件的金属管脚嵌在所述固化层中，所述光接收装置的顶部露出固化层外。

2.根据权利要求1所述的热量表，其特征在于，所述壳体为密封壳体，所述壳体正对所述光接收装置的位置设有透光部件，所述透光部件的透光率的范围为：70-93%,所述透光部件的辐照度Ee/r的值在0.35mW/m2< Ee/r<20000mW/m2。

3.根据权利要求1或2所述的热量表，其特征在于，所述光接收装置的的顶部露出固化层外的高度范围为：1.5mm-3mm，所述光接收装置可接受的光线频率范围为：900nm-1000nm。

4.根据权利要求1或3所述的热量表，其特征在于，所述光控制装置为：设置于光发射装置上的控制开关，所述开关控制所述光发射装置是否向所述光接收装置发射光，所述光接收装置为红外光敏感应管；所述光发射装置为红外发光二极管。

5.根据权利要求4所述的热量表，其特征在于，所述光接收装置为热量表的光电收发接口中的红外光敏感应管。

6.根据权利要求4或5所述的热量表，其特征在于，所述红外发光二极管的正极通过电阻与电池的正极相连，所述红外发光二极管的负极通过开关与所述电池的负极相连；所述红外光敏感应管的正极接地，所述红外光敏感应管的负极通过电阻与电源相连。

7.根据权利要求1-6其中任一所述的热量表，其特征在于，所述电路板还包括：

接收单元，用于接收光信号；

转换单元，用于将所述光接收单元接收的光信号转换成电信号，所述电信号由数据报文组成；

确定单元，用于将所述转换单元转换的所述电信号确定为有效按键信号；

处理单元，用于依据所述确定单元确定的所述有效按键信号处理按键信息。

8.根据权利要求7所述的热量表，其特征在于，所述电路板还包括：

中断信号接收单元，用于接收中断信号，所述中断信号是由与所述光敏感应管相连的电路板的光电收发接口的通讯引脚的电平发生突变而产生的。

9.根据权利要求8所述的热量表，其特征在于，所述电路板还包括：

第一判断单元，用于判断所述数据报文的开头字节是否为通讯字节；

第二判断单元，用于在所述第一判断单元判断所述数据报文的开头字节是通讯字节后，进一步判断所述数据报文是否为按键字节或者与按键命令协议一致；

第三判断单元，用于在所述第一判断单元判断所述数据报文的开头字节不是通讯字节后，进一步判断所述电路板的光电收发接口的通讯引脚的电平是否保持不变。

10.根据权利要求9所述的热量表，其特征在于，所述电路板还包括：

计数单元，用于在所述第二判断单元判断所述数据报文是按键字节后，记录所述数据报文的字节数；

第四判断单元，用于判断所述计数单元记录的所述字节数是否不小于预定字节数。

11.根据权利要求10所述的热量表，其特征在于，所述电路板还包括：

计时单元，用于在所述第三判断单元判断所述电路板的光电收发接口的通讯引脚的电平保持不变后，记录所述电平持续的时间；

第五判断单元，用于判断所述计时单元记录的所述电平持续的时间是否不小于预定时间。

Images