CN105277245A - 一种自发电传感启动工作装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自发电传感启动工作装置，包括自发电传感启动电路单元、单片机工作电路、电压稳定电路和传输电路。自发电传感启动电路中发电、启动和传感是同一装置，三种功能同时发生，发出的电为脉冲电压，经过稳压电路稳压后供给单片机工作，将发电电源作为传感信号，同时作为单片机的启动信号，命令单片机启动工作，单片机中记录自发电传感启动电路单元发出的传感脉冲信号，信号经单片机处理后由传输电路发送出去。具有以下优点：发电、启动和传感是同一装置、三种功能同时发生，将发电电源作为传感信号，无需独立电源、无需传感器，对单片机间断性的脉冲供电，计量数据准确无误。

Description

一种自发电传感启动工作装置

技术领域

本发明涉及一种自发电传感启动工作装置,属于电子技术领域。

背景技术

随着社会的发展和科技的进步，计量器具向着自动化、智能化、电子化方向发展。目前工业和民用水表都是机械式水表，用水量是通过一组指针表来累积指示的，由于数据不直观，抄表比较麻烦；企事业单位使用的水表常被安装在地下管道上，给抄表工作带来诸多不便；机械式水表不能直接输出用水量电信号，也给城镇供水系统采用计算机监控管理工作造成困难。各种水表逐渐向电控式、智能化方向发展，其较传统的各种纯机械式流体度量表在结构上已经有了实质性的改变。其与传统的各种纯机械式流体度量表最大的区别是其要消耗电能。

目前，大部分电子计量表存在以下弊病：1、发电电路和传感电路是分开的，发电和传感电路不能同时发生；2、计量表的电路中需要另外设置电源、传感器，增加了成本；3、计量表的电路的稳定性、可靠性、使用寿命等都较低；4、计量表电路中电源持续对单片机供电，功耗大，单片机易受外界干扰，影响单片机计量数的准确性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种自发电传感启动工作装置，具有改变了过去通过原有电源工作的方式，发电、启动和传感是同一装置、三种功能同时发生，将发电电源作为传感信号，用发出的电供给单片机工作，同时作为单片机的启动信号，命令单片机启动工作，无需独立电源、无需传感器，单片机间断性的供电，计量数据准确无误的优点。

为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：一种自发电传感启动工作装置，包括自发电传感启动电路。

进一步的，所述自发电传感启动电路中发电、启动和传感是同一装置，三种功能同时发生，发电电路用来产生脉冲电压，脉冲电压作为单片机的启动信号，控制单片机启动工作，单片机记录自发电传感启动电路发出脉冲信号的数量，经处理后发送出去。

进一步的，所述自发电传感启动电路包括水表转轮和压电陶瓷发电片，水表转轮接触压电陶瓷发电片其中一端，压电陶瓷发电片另一端两个电极与电压稳定电路连接，水表转轮拨动压电陶瓷发电片发电启动，单片机工作，同时作为传感脉冲信号，由单片机累加，记录所发生的转数。

进一步的，所述自发电传感启动电路包括水表转轮和发电线圈，水表转轮上设置有发电磁钢和吸引磁钢的S极，水表转轮外部设有吸引磁钢的N极，发电磁钢穿过发电线圈切割磁力线产生电流，发电线圈连接电压稳定电路；水表转轮穿过发电线圈圈切割磁力线发电，单片机工作，同时作为传感脉冲信号，由单片机累加，记录所发生的转数。

进一步的，所述自发电传感启动工作装置还包括电压稳定电路。

进一步的，所述电压稳定电路包括三端稳压芯片U4、电容C4和电容C5，三端稳压芯片U4输入端引脚I连接自发电传感启动电路和电容C4的一端，电容C4的另一端接地，三端稳压芯片U4接地端引脚G接地，三端稳压芯片U4输出端引脚O连接电容C5的一端，电容C5的另一端接地。

进一步的，所述自发电传感启动工作装置还包括单片机工作电路。

进一步的，所述单片机工作电路包括MC80F0604单片机U1，MC80F0604单片机U1的11号引脚连接三端稳压芯片U4输出端引脚O，MC80F0604单片机U1的1号引脚接入电源VCC，MC80F0604单片机U1的1号引脚连接有电容C6的一端、二极管D3负极和二极管D4正极，电容C6的另一端接地，二极管D3正极连接MC80F0604单片机U1的2号引脚，二极管D4的负极连接三端稳压芯片U4输出端引脚O，MC80F0604单片机U1的14号引脚接地。

进一步的，所述自发电传感启动工作装置还包括传输电路。

进一步的，所述传输电路包括TSS721A仪表总线收发器U3，TSS721A仪表总线收发器U3的8号引脚连接MC80F0604单片机U1的5号引脚，TSS721A仪表总线收发器U3的12号引脚连接MC80F0604单片机U1的6号引脚；TSS721A仪表总线收发器U3的11号引脚连接二极管D3正极，TSS721A仪表总线收发器U3的11号引脚连接有电容C3一端和电阻R6一端，电容C3另一端接地，电阻R6另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的4号引脚连接有电阻R4一端，电阻R4另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的3号引脚连接有电容C2一端，电容C2另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的15号引脚接地；TSS721A仪表总线收发器U3的6号引脚连接有电容C1一端，电容C1另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的14号引脚连接有电阻R3一端，电阻R3另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的9号引脚连接有电阻R5一端，电阻R5另一端接入电源VCC；TSS721A仪表总线收发器U3的16号引脚连接有电阻R1一端，电阻R1另一端连接有瞬变电压抑制二极管TVS一端和远程抄表通讯转换器MBUS一端，瞬变电压抑制二极管TVS另一端和远程抄表通讯转换器MBUS另一端连接有电阻R2一端，电阻R2另一端连接TSS721A仪表总线收发器U3的1号引脚。

本发明一种自发电传感启动工作装置，其具有如下优点：

1、本发明中发电和传感电路为同一电路，将发电电源作为记录转轮转数的传感信号，同时作为单片机的启动信号，命令单片机启动工作；

2、本发明一改过去通过独立电源工作的方式，发电、传感和启动是同一装置、同时发生，无需独立电源、无需传感器；

3、本发明中电路的稳定性、可靠性、成本、使用寿命等均得到了优化，成本降低了50%以上，使用寿命可增加3倍以上，可广泛应用于自动计数、记录、报警、监控等智能化应用场合。

4、本发明中自发电传感启动电路对单片机工作电路的供电方式是脉冲间断性的供电，使得单片机平时不耗电，功耗低；本装置的功耗为微安级微功耗，总功耗是10微安，一般最低功耗的单片机电路最少要200微安，功耗降低了20倍以上。

5、本发明中单片机瞬时启动并计数，完成计数后单片机即处于断电状态，等待下次瞬时启动并计数，单片机断电状态下不受外界干扰，计数准确，且无需供电。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图1是本发明实施例1和实施例2中自发电传感启动工作装置各单元框图；

附图2是本发明实施例1中自发电传感工作装置的示意图；

附图3是本发明实施例2中自发电传感工作装置的示意图。

具体实施方式

实施例1，如图1、图2所示，一种自发电传感启动工作装置，包括自发电传感启动电路、单片机工作电路、电压稳定电路和传输电路。

自发电传感启动电路与电压稳定电路电连接，电压稳定电路与单片机工作电路电连接，单片机工作电路与传输电路电连接，自发电传感启动电路中发电、启动和传感是同一装置，三种功能同时发生，发电电路用来产生脉冲电压，发出的电经过稳压电路稳压后供给单片机工作，将发电电源作为传感脉冲信号，同时作为单片机的启动信号，命令单片机启动工作，单片机中记录自发电传感启动电路发出的传感信号，信号经由传输电路发送出去。

所述自发电传感启动电路包括水表转轮和压电陶瓷发电片，水表转轮接触压电陶瓷发电片其中一端，压电陶瓷发电片另一端两个电极与电压稳定电路连接。水表转轮拨动压电陶瓷发电片发电并启动，单片机工作，同时作为传感脉冲信号，由单片机累加，记录所发生的转数。

所述电压稳定电路包括三端稳压芯片U4、电容C4和电容C5，三端稳压芯片U4输入端引脚I连接压电陶瓷发电片另一端1脚和电容C4的一端，电容C4的另一端接地，三端稳压芯片U4接地端引脚G接地，三端稳压芯片U4输出端引脚O连接单片机工作电路和电容C5的一端，电容C5的另一端接地。

所述单片机工作电路包括MC80F0604单片机U1，MC80F0604单片机U1的11号引脚连接三端稳压芯片U4输出端引脚O，MC80F0604单片机U1的1号引脚接入电源VCC，MC80F0604单片机U1的1号引脚连接有电容C6的一端、二极管D3负极和二极管D4正极，电容C6的另一端接地，二极管D3正极连接MC80F0604单片机U1的2号引脚和传输电路，二极管D4的负极连接三端稳压芯片U4输出端引脚O，MC80F0604单片机U1的14号引脚接地，MC80F0604单片机U1的5号引脚和MC80F0604单片机U1的6号引脚连接传输电路。

所述传输电路包括TSS721A仪表总线收发器U3，TSS721A仪表总线收发器U3的8号引脚连接MC80F0604单片机U1的5号引脚，TSS721A仪表总线收发器U3的12号引脚连接MC80F0604单片机U1的6号引脚；TSS721A仪表总线收发器U3的11号引脚连接二极管D3正极，TSS721A仪表总线收发器U3的11号引脚连接有电容C3一端和电阻R6一端，电容C3另一端接地，电阻R6另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的4号引脚连接有电阻R4一端，电阻R4另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的3号引脚连接有电容C2一端，电容C2另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的15号引脚接地；TSS721A仪表总线收发器U3的6号引脚连接有电容C1一端，电容C1另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的14号引脚连接有电阻R3一端，电阻R3另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的9号引脚连接有电阻R5一端，电阻R5另一端接入电源VCC；TSS721A仪表总线收发器U3的16号引脚连接有电阻R1一端，电阻R1另一端连接有瞬变电压抑制二极管TVS一端和远程抄表通讯转换器MBUS一端，瞬变电压抑制二极管TVS另一端和远程抄表通讯转换器MBUS另一端连接有电阻R2一端，电阻R2另一端连接TSS721A仪表总线收发器U3的1号引脚。

工作原理：水表凸轮顺时针转动，拨动具有发电特性的压电陶瓷片弯曲，当凸轮顶尖转过后，压电陶瓷弹片自然弹回并反复震荡，这个过程中压电陶瓷片就连续发电，发出的电经过稳压电路稳压后启动单片机瞬间工作，记录水表凸轮转动一周所计量的用水量后关闭。之后每转一周，单片机工作并记录一次，由此周而复始不断记录，并累计在单片机中，形成用水总量，由传输电路发送出去。

实施例2，如图1和图3所示，一种自发电传感启动工作装置，包括自发电传感启动电路、单片机工作电路、电压稳定电路和传输电路。

自发电传感启动电路与电压稳定电路电连接，电压稳定电路与单片机工作电路电连接，单片机工作电路与传输电路电连接，自发电传感启动电路中发电电路和传感电路为同一电路，发出的电经过稳压电路稳压后供给单片机工作，将发电电源作为传感信号，同时作为单片机的启动信号，命令单片机启动工作，单片机中记录自发电传感启动电路发出的传感信号，信号经由传输电路发送出去。所述自发电传感启动电路包括水表转轮和发电线圈，水表转轮上设置有发电磁钢和吸引磁钢的S极，水表转轮外部设有吸引磁钢的N极，发电磁钢穿过发电线圈切割磁力线产生电流，发电线圈连接电压稳定电路。水表转轮穿过发电线圈切割磁力线发电并启动，单片机工作，同时作为传感脉冲信号，由单片机累加，记录所发生的转数。

所述电压稳定电路包括三端稳压芯片U4、电容C4和电容C5，三端稳压芯片U4输入端引脚I连接发电线圈和电容C4的一端，电容C4的另一端接地，三端稳压芯片U4接地端引脚G接地，三端稳压芯片U4输出端引脚O连接单片机工作电路和电容C5的一端，电容C5的另一端接地。

所述单片机工作电路包括MC80F0604单片机U1，MC80F0604单片机U1的11号引脚连接三端稳压芯片U4输出端引脚O，MC80F0604单片机U1的1号引脚接入电源VCC，MC80F0604单片机U1的1号引脚连接有电容C6的一端、二极管D3负极和二极管D4正极，电容C6的另一端接地，二极管D3正极连接MC80F0604单片机U1的2号引脚和传输电路，二极管D4的负极连接三端稳压芯片U4输出端引脚O，MC80F0604单片机U1的14号引脚接地，MC80F0604单片机U1的5号引脚和MC80F0604单片机U1的6号引脚连接传输电路。

所述传输电路包括TSS721A仪表总线收发器U3，TSS721A仪表总线收发器U3的8号引脚连接MC80F0604单片机U1的5号引脚，TSS721A仪表总线收发器U3的12号引脚连接MC80F0604单片机U1的6号引脚；TSS721A仪表总线收发器U3的11号引脚连接二极管D3正极，TSS721A仪表总线收发器U3的11号引脚连接有电容C3一端和电阻R6一端，电容C3另一端接地，电阻R6另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的4号引脚连接有电阻R4一端，电阻R4另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的3号引脚连接有电容C2一端，电容C2另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的15号引脚接地；TSS721A仪表总线收发器U3的6号引脚连接有电容C1一端，电容C1另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的14号引脚连接有电阻R3一端，电阻R3另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的9号引脚连接有电阻R5一端，电阻R5另一端接入电源VCC；TSS721A仪表总线收发器U3的16号引脚连接有电阻R1一端，电阻R1另一端连接有瞬变电压抑制二极管TVS一端和远程抄表通讯转换器MBUS一端，瞬变电压抑制二极管TVS另一端和远程抄表通讯转换器MBUS另一端连接有电阻R2一端，电阻R2另一端连接TSS721A仪表总线收发器U3的1号引脚。

工作原理：在水表转轮上设置发电磁钢和吸引磁钢的S极，当水表转轮转动到接近吸引磁钢的N极的时候，吸引力突然拉动转轮往前快速转动，使发电磁铁快速穿过发电线圈，使发电线圈切割磁力线产生电流。发出的电经过稳压电路稳压后启动单片机瞬间工作，记录水表转轮转动一周所计量的用水量后关闭。之后每转一周，单片机工作并记录一次，由此周而复始不断记录，并累计在单片机中，形成用水总量，由传输电路发送出去。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：包括自发电传感启动电路。

2.如权利要求1所述的一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：所述自发电传感启动电路中发电、启动和传感是同一装置，三种功能同时发生，发电电路用来产生脉冲电压，脉冲电压作为单片机的启动信号，控制单片机启动工作，单片机记录自发电传感启动电路发出脉冲信号的数量，经处理后发送出去。

3.如权利要求1所述的一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：所述自发电传感启动电路包括水表转轮和压电陶瓷发电片，水表转轮接触压电陶瓷发电片其中一端，压电陶瓷发电片另一端两个电极与电压稳定电路连接，水表转轮拨动压电陶瓷发电片发电启动，单片机工作，同时作为传感脉冲信号，由单片机累加，记录所发生的转数。

4.如权利要求1所述的一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：所述自发电传感启动电路包括水表转轮和发电线圈，水表转轮上设置有发电磁钢和吸引磁钢的S极，水表转轮外部设有吸引磁钢的N极，发电磁钢穿过发电线圈切割磁力线产生电流，发电线圈连接电压稳定电路；水表转轮穿过发电线圈圈切割磁力线发电，单片机工作，同时作为传感脉冲信号，由单片机累加，记录所发生的转数。

5.如权利要求1所述的一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：所述自发电传感启动工作装置还包括电压稳定电路。

6.如权利要求5所述的一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：所述电压稳定电路包括三端稳压芯片U4、电容C4和电容C5，三端稳压芯片U4输入端引脚I连接自发电传感启动电路和电容C4的一端，电容C4的另一端接地，三端稳压芯片U4接地端引脚G接地，三端稳压芯片U4输出端引脚O连接电容C5的一端，电容C5的另一端接地。

7.如权利要求1所述的一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：所述自发电传感启动工作装置还包括单片机工作电路。

8.如权利要求7所述的一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：所述单片机工作电路包括MC80F0604单片机U1，MC80F0604单片机U1的11号引脚连接三端稳压芯片U4输出端引脚O，MC80F0604单片机U1的1号引脚接入电源VCC，MC80F0604单片机U1的1号引脚连接有电容C6的一端、二极管D3负极和二极管D4正极，电容C6的另一端接地，二极管D3正极连接MC80F0604单片机U1的2号引脚，二极管D4的负极连接三端稳压芯片U4输出端引脚O，MC80F0604单片机U1的14号引脚接地。

9.如权利要求1所述的一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：所述自发电传感启动工作装置还包括传输电路。

10.如权利要求9所述的一种自发电传感启动工作装置，其特征在于：所述传输电路包括TSS721A仪表总线收发器U3，TSS721A仪表总线收发器U3的8号引脚连接MC80F0604单片机U1的5号引脚，TSS721A仪表总线收发器U3的12号引脚连接MC80F0604单片机U1的6号引脚；TSS721A仪表总线收发器U3的11号引脚连接二极管D3正极，TSS721A仪表总线收发器U3的11号引脚连接有电容C3一端和电阻R6一端，电容C3另一端接地，电阻R6另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的4号引脚连接有电阻R4一端，电阻R4另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的3号引脚连接有电容C2一端，电容C2另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的15号引脚接地；TSS721A仪表总线收发器U3的6号引脚连接有电容C1一端，电容C1另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的14号引脚连接有电阻R3一端，电阻R3另一端接地；TSS721A仪表总线收发器U3的9号引脚连接有电阻R5一端，电阻R5另一端接入电源VCC；TSS721A仪表总线收发器U3的16号引脚连接有电阻R1一端，电阻R1另一端连接有瞬变电压抑制二极管TVS一端和远程抄表通讯转换器MBUS一端，瞬变电压抑制二极管TVS另一端和远程抄表通讯转换器MBUS另一端连接有电阻R2一端，电阻R2另一端连接TSS721A仪表总线收发器U3的1号引脚。