CN106226641B - 一种快速检测红外接收管开路的装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种快速检测红外接收管开路的装置，属于计量行业信息化处理技术领域。本装置包括相对称设置于编码盘两侧的红外阵列一和红外阵列二，红外接收管包括设置于红外阵列一的列一接收管和设置于红外阵列二的列二接收管，红外发射管包括设置于红外阵列一的列一发射管和设置于红外阵列二的列二接收管，列一接收管和列一发射管相互交叉排列，列二接收管和列二发射管相互交叉排列，且列一接收管与列二发射管一一对应，列一发射管与列二接收管一一对应，给红外发射管加电，红外接收管不加电，列一发射管给相邻的列一接收管红外光照射，列二发射管给相邻的列二接收管红外光照射，节电容快速放电。本发明实现了快速检测红外接收管开路的目的。

Description

一种快速检测红外接收管开路的装置

技术领域

本发明属于计量行业信息化处理技术领域，涉及一种快速检测红外接收管开路的装置。

背景技术

智能水表和智能气表的远程抄表方式中，机械字轮读数被转换为电子读数。在机、电读数转换过程中，红外光电直读传感器被广泛应用，在抄电子读数时，需要红外光电对正常工作，而一旦某个红外光电对管开路，信号采样系统无法判断电子读数中该红外光电对管对应位置的无信号时由于开路故障引起，还是由于传感器本身所处实际位置引起的；如果是红外光电对管开路故障引起的，则会导致所抄的电子读数与用户看到的表上的机械字轮读数不一致，并且得不到纠正信息，引起计量纠纷。因此对于红外接收管开路的检测非常的重要。

在光电直觉远传水表上，对红外接收管开路的在线检测是通过采集接收管结电容微分信号实现，如果开路则没有结电容微分信号。如图1所示，现有所有红外接收管P1和所有红外发射管1分别设置于编码盘5的两侧，由于编码盘5的存在，红外发射管1发射的红外光不是每只红外接收管P1都能收到，没有收到红外光的红外接收管P1，其节电容效应产生的充电电压就不能得到快速释放，只能靠内部漏电缓慢释放，特别在低温和暗室情况下，释放的时间更长，可以达到30分钟。由此，想快速进行第二次红外接收管P1开路检测就不可能实现了，即在节电容的电没有释放完之前，VCC不能再接通电源。由此分析可知，现有的检测方式中因接收管排布的影响，第一次采集后，结电容电压不能快速释放，影响第二次结电容充电，导致无法快速采集新的微分信号。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述问题，提出了涉及一种快速检测红外接收管开路的装置。该装置解决了如何实现快速在线检测红外接收管开路的问题。

本发明通过下列技术方案来实现：一种快速检测红外接收管开路的装置，包括红外接收管、红外发射管、相对称设置于编码盘两侧的红外阵列一和红外阵列二，红外接收管的集电极和发射极之间连接有节电容，其特征在于，红外接收管包括设置于红外阵列一上的列一接收管和设置于红外阵列二上的列二接收管，红外发射管包括设置于红外阵列一上的列一发射管和设置于红外阵列二上的列二接收管，所述列一接收管和列一发射管相互交叉排列，所述列二接收管和列二发射管相互交叉排列，且列一接收管与列二发射管一一对应，列一发射管与列二接收管一一对应，当红外发射管接通电源，且红外接收管断开电源时，列一发射管给相邻的列一接收管进行红外光照射，列二发射管给相邻的列二接收管进行红外光照射，节电容快速放电。

红外阵列一和红外阵列二相对应设置，红外阵列一上的列一接收管和红外阵列一列二发射管，同理列一发射管和列二接收管都形成通过编码器的单个红外传感器回路。这样保证了在光电直读远传水表上通过编码器取得光电编码实现远程读数的目的。在不改变原有光电直读远传水表读数系统的基础上，红外阵列一上的列一接收管和列一发射管交叉排列，红外阵列二上的列二接收管和列二发射管交叉排列，在列二发射管和列一发射管通电，且列一接收管和列二接收管不通电，则在红外接收管开路检测前进行一次快速放电能够保证检测的准确性和快速性。同时在一次检测后要想进行第二次检测，在没有用列二发射管和列一发射管对相应的相邻列二接收管与列一接收管进行红外照射时，连接在列二接收管与列一接收管集电极和发射极的节电容不能实现快速放电，在正常靠内部漏电缓慢释放，特别是在低温和暗室情况下，释放的时间更长，可达30分钟，在节电容的电没有释放完之前，给接收管接通电源无法检测出红外接收管开路情况。而通过本装置中红外发射管接通电源给所有的红外接收管无遮挡的进行红外线照射，红外接收管在未接通电源的情况下，被红外发射管进行红外线光照，使分别连接在红外接收管集电极和发射极之间的节电容快速放电。放电完成可以进行二次检测，大大缩短了节电容放电时间从而实现了快速检测红外接收管开路的目的。

在上述的快速检测红外接收管开路的装置中，所述红外接收管和红外发射管的电源输入端都连接有控制器，所述控制器先控制红外接收管不接通电源，且红外发射管接通电源，上述节电容放电完成，再控制红外接收管通电，且同时红外发射管不通电，如红外接收管正常则节电容充电，通过检测节电容的微分信号判断红外接收管是否开路。通过控制器根据检测需求直接统一控制红外接收管和红外发射管是否通电及通电时长，且红外接收管和红外发射管对应的控制通电关系，都能智能流畅的切换控制，使得整个红外接收管开路的控制智能且快速。

在上述的快速检测红外接收管开路的装置中，所述红外接收管的发射极与地线之间串联连接有采样电阻，上述控制器通过对采样电阻进行A/D采样，并根据采样结果进行判断，如果采样得到规定幅值以上的电压，则表明红外接收管正常，如果采样得到的电压为0V，则表明红外接收管开路。通过对采样电阻的电压检测来反映节电容微分信号，用于对红外接收管是否开路的判断，判断依据比较简单，在红外接收管开路的情况下节电容很小则，采样电阻的电压会快速降为0V，该过程在控制器检测反应过来后基本等同于0V，符合控制器判断依据。无需对电压进行延时和模糊化。可以直接进行判断不仅判断更准确不容易出错。而且也加快了红外接收管是否开路的判断过程，实现快速检测红外接收管是否开路的目的。

在上述的快速检测红外接收管开路的装置中，所述控制器在检测完接收管是否开路后设有退偶时序，所述控制器控制红外发射管接通电源0.5ms～1.5ms,对应时间内红外接收管不接通电源。这里通过退偶时序控制红外发射管和红外接收管的通电情况，由于红外接收管和红外发射管交叉排布则，红外发射管相邻的接收管始终能完全接收到红外线照射，不受编码盘的影响，从而使节电容上的电压可以实现快速释放。然后发射管再次接通电源，接收管也加点则，取得光电编码。进行正常的红外远程读数。同时在进行第二次检测时可以不用再进行延时对节电容进行放电就能马上再进行二次检测，从而实现了快速检测红外接收管是否开路的目的。

在上述的快速检测红外接收管开路的装置中，所述退偶时序控制红外发射管接通电源1ms,对应时间内红外接收管不接通电源。这里最佳的退偶时间为1ms。即红外发射管给相邻的红外接收管照射红外线的时间为1ms最佳。保证了节电容的最快速充分放电完成。

在上述的快速检测红外接收管开路的装置中，所述红外接收管和红外发射管设置于PCB板的同一面。红外接收管和红外发射管的正常工作的同时保证所有的红外接收管和红外发射管能相互影响，发射管照射的红外线比较集中保证所有的红外接收管都能接收到足量的红外线照射，使节电容快速、充分的放电。

在上述的快速检测红外接收管开路的装置中，所述控制器为单片机。作为最普遍的控制器控制简单，逻辑方便，价格便宜。合适本装置的控制。

与现有技术相比，本快速检测红外接收管开路的装置具有以下优点：

1、本发明通过在同一面PCB板上对应编码器两侧的阵列上分别进行红外接收管和红外发射管的交叉排布。保证编码器正常读数的同时，在检测红外接收管开路前或在检测后进行红外发射管通电，红外接收管不通电，进行节电容的快速放电。无需等待长时间的节电容放电过程，从而保证实现对红外接收管是否开路进行快速的检测。

附图说明

图1是现有红外传感器排布示意图。

图2是本装置的红外传感器排布示意图。

图3是本装置中红外接收管的电路原理图。

图4是红外接收管正常时，信号衰减波形图。

图5是红外接收管开路时，信号衰减波形图。

图中，1、红外发射管；13、列一发射管；14、列二发射管；2、控制器；P1、红外接收管；23、列一接收管；24、列二接收管；3、红外阵列一；4、红外阵列二；5、编码盘；e、发射极；c、集电极；R1、采样电阻；C1、节电容。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，并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。

如图1-5所示，本装置包括红外接收管P1、红外发射管1、相对称设置于编码盘5两侧的红外阵列一3和红外阵列二4，红外接收管P1和红外发射管1设置于PCB板的同一面。红外接收管P1的集电极c和发射极e之间连接有节电容C1，红外接收管P1包括设置于红外阵列一3上的列一接收管23和设置于红外阵列二4上的列二接收管24，红外发射管1包括设置于红外阵列一3上的列一发射管13和设置于红外阵列二4上的列二接收管24，列一接收管23和列一发射管13相互交叉排列，列二接收管24和列二发射管14相互交叉排列，且列一接收管23与列二发射管14一一对应，列一发射管13与列二接收管24一一对应，当红外发射管1接通电源，且同时红外接收管P1断开电源状态下，列一发射管13给相邻的列一接收管23进行红外光照射，列二发射管14给相邻的列二接收管24进行红外光照射，节电容C1快速放电。

红外接收管P1和红外发射管1的电源输入端都连接有控制器2，控制器2先控制红外接收管P1不接通电源，且同时控制红外发射管1接通电源，节电容C1快速放电；等节电容C1放电完成，再控制红外接收管P1通电，而红外发射管1不通电，如红外接收管P1正常则节电容C1充电，通过检测节电容C1的微分信号判断红外接收管P1是否开路。最佳模式控制器2为单片机。通过控制器2根据检测需求直接统一控制红外接收管P1和红外发射管1是否通电及通电时长，且红外接收管P1和红外发射管1对应的控制通电关系，都能智能流畅的切换控制，使得整个红外接收管P1开路的控制智能且快速。

红外接收管P1的发射极e与地线之间串联连接有采样电阻R1，控制器2通过对采样电阻R1进行A/D采样，并根据采样结果进行判断，如果采样得到规定幅值以上的电压，则表明红外接收管P1正常，如果采样得到的电压为0V，则表明红外接收管P1开路。通过对采样电阻R1的电压检测来反映节电容C1微分信号，用于对红外接收管P1是否开路的判断，判断依据比较简单，在红外接收管P1开路的情况下节电容C1很小则，采样电阻R1的电压会快速降为0V，该过程在控制器2检测反应过来后基本等同于0V，符合控制器2判断依据。无需对电压进行延时和模糊化。可以直接进行判断不仅判断更准确不容易出错。而且也加快了红外接收管P1是否开路的判断过程，实现快速检测红外接收管P1是否开路的目的。

控制器2在检测完接收管是否开路后设有退偶时序，控制器2控制红外发射管1接通电源0.5ms～1.5ms,对应时间内红外接收管P1不接通电源。最佳选择：退偶时序控制红外发射管1接通电源1ms,对于时间内红外接收管P1不接通电源。最佳的退偶时间为1ms。即红外发射管1给相邻的红外接收管P1照射红外线的时间为1ms最佳。通过退偶时序控制红外发射管1和红外接收管P1的通电情况，由于红外接收管P1和红外发射管1交叉排布则，红外发射管1相邻的接收管始终能完全接收到红外线照射，不受编码盘5的影响，从而使节电容C1上的电压可以实现快速释放。然后发射管再次接通电源，接收管也加点则，取得光电编码。进行正常的红外远程读数。同时在进行第二次检测时可以不用再进行延时对节电容C1进行放电就能马上再进行二次检测，从而实现了快速检测红外接收管P1是否开路的目的。

以下是本快速检测红外接收管开路的装置的工作原理：

如图3所示，红外接收管P1的电路结构为，红外接收管P1的集电极c接由单片机控制器2的电源输入，发射机e与地线之间串联链接有采集电阻R1，采样电阻R1与发射极e的连接点形成信号采样点，该点的采样电压在在图中用Vout表示。VCC表示电源电压，GND表示接地线。如图4和5中，首次检测红外接收管P1开路时，节电容C1为新电容即放电完成。则在图中2中给红外接收管P1接通电源VCC，发射管不接电，则进行红外接收管P1的开路检测，控制器2采样电压Vout，在红外接收管P1正常时，其对阶跃信号响应的信号衰减波形如图4所示,红外接收管P1正常则节电容C1微分信号衰减过程大于100us，在检测过程中采样得到规定幅值以上的电压，则表明红外接收管P1正常。在红外接收管P1开路时，其对阶跃信号响应的信号衰减波形如图5所示，红外接收管P1正常则节电容C1微分信号衰减过程小于5us，则如果采样得到的电压为0V，则表明红外接收管P1开路。

在抄表前要对红外接收管P1是否开路进行在线检测，要想实现快速检测，在开路检测前或是后进行节电容C1快速放电处理。最佳模式下本装置的红外发射管和红外接收管分别为5个，至少需两个红外发射管和两个红外接收管。本装置中红外阵列一3和红外阵列二4相对应设置，红外阵列一3上的列一接收管23和红外阵列一3列二发射管14，同理列一发射管13和列二接收管24都形成通过编码器的单个红外传感器回路。这样保证了在光电直读远传水表上通过编码器取得光电编码实现远程读数的目的。在不改变原有光电直读远传水表读数系统的基础上，红外阵列一3上的列一接收管23和列一发射管13交叉排列，红外阵列二4上的列二接收管24和列二发射管14交叉排列，在列二发射管14和列一发射管13通电，即所有红外发射管1进行通电，且列一接收管23和列二接收管24不通电，红外接收管P1不通电，则在红外接收管P1开路检测前进行一次快速放电能够保证检测的准确性和快速性。同时在一次检测后要想进行第二次检测，在没有用列二发射管14和列一发射管13对相应的相邻列二接收管24与列一接收管23进行红外照射时，连接在列二接收管24与列一接收管23集电极c和发射极e的节电容C1不能实现快速放电，在正常靠内部漏电缓慢释放，特别是在低温和暗室情况下，释放的时间更长，可达30分钟，在节电容C1的电没有释放完之前，给接收管接通电源无法检测出红外接收管P1开路情况。而通过本装置中红外发射管1接通电源给所有的红外接收管P1无遮挡的进行红外线照射，红外接收管P1在未接通电源的情况下，被红外发射管1进行红外线光照，使分别连接在红外接收管P1集电极c和发射极e之间的节电容C1快速放电。放电完成可以进行二次检测，大大缩短了节电容C1放电时间从而实现了快速检测红外接收管P1开路的目的。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。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。

Claims (6)

1.一种快速检测红外接收管开路的装置，包括红外接收管(P1)、红外发射管(1)、相对称设置于编码盘(5)两侧的红外阵列一(3)和红外阵列二(4)，红外接收管(P1)的集电极(c)和发射极(e)之间连接有节电容(C1)，其特征在于，红外接收管(P1)包括设置于红外阵列一(3)上的列一接收管(23)和设置于红外阵列二(4)上的列二接收管(24)，红外发射管(1)包括设置于红外阵列一(3)上的列一发射管(13)和设置于红外阵列二(4)上的列二接收管(24)，所述列一接收管(23)和列一发射管(13)相互交叉排列，所述列二接收管(24)和列二发射管(14)相互交叉排列，且列一接收管(23)与列二发射管(14)一一对应，列一发射管(13)与列二接收管(24)一一对应，当红外发射管(1)接通电源，且红外接收管(P1)断开电源时，列一发射管(13)给相邻的列一接收管(23)进行红外光照射，列二发射管(14)给相邻的列二接收管(24)进行红外光照射；

所述红外接收管(P1)和红外发射管(1)的电源输入端都连接有控制器(2)，所述控制器(2)先控制红外接收管(P1)不接通电源，且红外发射管(1)接通电源；上述节电容(C1)放电完成，再控制红外接收管(P1)通电，同时红外发射管(1)不通电，如红外接收管(P1)正常则节电容(C1)充电，通过检测节电容(C1)的微分信号判断红外接收管(P1)是否开路。

2.根据权利要求1所述的快速检测红外接收管开路的装置，其特征在于，所述红外接收管(P1)的发射极(e)与地线之间串联连接有采样电阻(R1)，上述控制器(2)通过对采样电阻(R1)进行A/D采样，并根据采样结果进行判断，如果采样得到规定幅值以上的电压，则表明红外接收管(P1)正常，如果采样得到的电压为0V，则表明红外接收管(P1)开路。

3.根据权利要求1所述的快速检测红外接收管开路的装置，其特征在于，所述控制器(2)在检测完接收管是否开路后设有退偶时序，所述控制器(2)控制红外发射管(1)接通电源0.5ms～1.5ms,对应时间内红外接收管(P1)不接通电源。

4.根据权利要求3所述的快速检测红外接收管开路的装置，其特征在于，所述退偶时序控制红外发射管(1)接通电源1ms,对应时间内红外接收管(P1)不接通电源。

5.根据权利要求1所述的快速检测红外接收管开路的装置，其特征在于，所述红外接收管(P1)和红外发射管(1)设置于PCB板的同一面。

6.根据权利要求1所述的快速检测红外接收管开路的装置，其特征在于，所述控制器(2)为单片机。

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