CN107860412B - 一种光电收发管自检电路及自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种光电收发管自检电路及自检方法。本发明包括多个光电收发电路、模拟开关切换电路和主控电路。多个光电收发电路、模拟开关切换电路均与主控电路连接。每个光电收发电路均包括五个光电发射管、五个光电接收管和一个补光发射管；并基于上述自检电路提出一种光电收发管自检方法。本发明安装在光电直读计数器上，实现收发对管自检功能，在读取数据的同时检测器件，有器件损坏，直接在读取的数据中反映出来，无论在生产中，还是后期维护时，都能提供便利。同时被测发射管和补光发射管共用控制脚，在电路中两者处于反接状态，避免了相互干扰。能在补光发射管导通时检测模拟开关芯片COM脚的电流值，判断补光器件是否良好，避免遗漏。

Description

一种光电收发管自检电路及自检方法

技术领域

本发明属于电学技术领域，具体涉及一种光电收发管自检电路及自检方法。

背景技术

无线远传表具、物联网表具越来越多的使用光电直读计数器读取数据，因此对计数器的稳定性及准确性有很高的要求。现有的光电直读计数器一般使用光电收发对管获取字轮读数信息。读取一位数据需使用5对光电收发对管。民用表具上一般使用5位光电直读计数器，工商业表具则为6位。则一个光电直读计数器至少需要使用25到30对光电收发对管。使用的光电收发对管数量较多，且任意一颗收发管的损坏，都可能影响光电直读计数器读取数据的准确性。然而由于装配限制，光电直读计数器收发对管器件损坏很难及时的检测到，在后续使用中很可能出现质量隐患。本设计提供了一种在光电直读计数器上实现收发对管器件自检的方法，能在读取数据的同时，检测器件是否完好。在生产过程中，能更有效的筛检出由于光电对管损坏造成的不良品。有效地提高了生产效率，提升了产品的稳定性及准确性，节约成本。

发明内容

本发明的目的就是提供一种光电收发管自检电路及自检方法。

本发明中一种光电收发管自检电路，包括多个光电收发电路、模拟开关切换电路和主控电路。多个光电收发电路、模拟开关切换电路均与主控电路连接。所述的每个光电收发电路均包括五个光电发射管、五个光电接收管和一个补光发射管B1。五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5在电路板上沿同一圆周分布，在另一电路板对应位置安装光电接收电路上的光电接收管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，在光电接收管之间放置一个补光发射管B1，相对设置的光电发射管、光电接收管与补光发射管组成一个光电收发电路。五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5的阴极连接后接模拟开关芯片U2的输出脚，五个光电接收管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的共射级连接后接模拟开关芯片U3的输出脚。将五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5的阳极分别与五个光电接收管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的集电极连接后分别接主控芯片U1的19脚、20脚、23脚、24脚、25脚。光电收发电路安装时，成对相对设置，第一块电路板与最后一块电路板上安装五个光电发射管或五个光电接收管和补光发射管B1，其余电路板一侧设置有五个光电发射管，另一侧设置五个光电接收管和补光发射管B1；补光发射管B1的阳极与同一电路板上的五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5的阴极连接，仅安装五个光电接收管和补光发射管B1的电路板上的补光发射管B1的阳极接模拟开关芯片U2的Y7脚，补光发射管B1的阴极接主控芯片U1的2脚。

所述的模拟开关切换电路包括模拟开关芯片U2和模拟开关芯片U3。模拟开关芯片U2和模拟开关芯片U3均采用型号为74LV4051的16脚芯片。模拟开关芯片U2的COM脚通过电阻R1接主控芯片U1的14脚；模拟开关芯片U2的INH脚接地，模拟开关芯片U2的接地脚接地，模拟开关芯片U2的电源脚接VCC输入电源。模拟开关芯片U2的A脚接主控芯片U1的17脚，模拟开关芯片U2的B脚接主控芯片U1的16脚，模拟开关芯片U2的C脚接主控芯片U1的15脚。模拟开关芯片U3的COM脚与电阻R2的一端连接；模拟开关芯片U3的INH脚接地，模拟开关芯片U3的接地脚接地，模拟开关芯片U3的Y7脚接地，模拟开关芯片U3的电源脚接VCC输入电源。电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容C4的一端连接后接主控芯片U1的9脚。电阻R3的另一端、电容C4的另一端连接后接地。模拟开关芯片U3的A脚接主控芯片U1的3脚，模拟开关芯片U3的B脚接主控芯片U1的4脚，模拟开关芯片U3的C脚接主控芯片U1的5脚。

所述的主控电路包括主控芯片U1，主控芯片采用28脚的STM8L151G4芯片。主控芯片U1的1脚通过电容C1接地；主控芯片U1的6脚接地，主控芯片U1的7脚接VCC输入电源。电阻R4的一端接模拟开关芯片U3的COM脚；电阻R4的另一端与电容C2的一端连接后接主控芯片U1带AD采样功能的10脚；电阻R5的一端接模拟开关芯片U2的COM脚；电阻R5的另一端与电容C3的一端连接后接主控芯片U1带AD采样功能的11脚。电容C2的另一端、电容C3的另一端接地。主控芯片U1的1脚与28脚接程序下载接口的两个管脚，主控芯片U1的26脚与27脚接通讯接口的两个管脚，其余管脚空置。

基于上述自检电路的一种光电收发管自检方法，包括如下步骤：

步骤一：在接收电路板上放置了一颗补光发射管，计数器正常工作时，每次点亮一个光电收发电路的一对光电收发管，该对光电收发管作为被测光电收发管。

步骤二：检测光电发射管，主控芯片14脚输出低电平，19脚输出高电平，主控芯片9脚输出低电平，此时只有电阻R2接入接收电路。主控芯片3脚，4脚，5脚输出高低电平，这三个引脚与模拟开关芯片U3的地址线A,B,C相连，当这三个引脚输出不同的高低电平时，选择接通不同的模拟开关输出脚到模拟开关芯片U3的COM脚；此时模拟开关芯片U3的输出脚通过电阻R1与主控芯片的14脚接通；主控芯片的17脚，16脚，15脚输出高低电平，使得主控芯片17脚，16脚，15脚输出电平状态与主控芯片3脚，4脚，5脚输出电平状态一致，此时模拟开关芯片U2对应的输出脚与模拟开关芯片U2的COM脚接通，被测光电收发管处于导通状态，通过主控芯片U1带AD采样功能的11脚读取模拟开关芯片U2的COM脚的电流值，由此检测到被测发射管是否完好。被测发射管导通时，补光发射管B1处于反接状态，不影响正常读取数据。

步骤三：检测光电接收管，主控芯片9脚悬空输出，此时电阻R3作为分压电阻接入接收管电路，主控芯片19脚输出高电平，主控芯片14脚输出高电平，主控芯片2脚输出低电平，主控芯片的3脚，4脚，5脚输出高低电平，此时模拟开关芯片U3的对应输出脚与模拟开关芯片U3的COM脚接通。通过程序控制主控芯片的17脚，16脚，15脚输出高低电平，选通负责控制与被测接收管处于同一电路板上的补光发射管B1的输出脚，此时模拟开关芯片U2的对应输出脚与拟开关芯片U2的COM脚接通，使得被测接收管和补光发射管处于导通状态。通过检测模拟开关芯片U3的COM脚的电压值，可以判断接收管是否完好。当接收管工作正常时，接收管电路中通过微小的电流，被测接收管和电阻R3进行分压。此时在模拟开关芯片U3的COM脚检测到较大的电压值。当接收管损坏时，接收管电路处于断路状态，电路中没有电流流过，模拟开关芯片U3的COM脚检测不到电压。由此判断被测接收管是否完好。同样的能在补光发射管导通时检测模拟开关芯片U2的COM脚的电流值，判断补光器件是否良好，避免遗漏。

所述的光电收发电路有4～6个。

作为优选，所述的相邻两个光电发射管间隔36°设置。

作为优选，所述的补光发射管B1设置在光电接收管Q2、Q3或Q3、Q4之间。

本发明安装在光电直读计数器上，实现收发对管自检功能，在读取数据的同时检测器件，如果有器件损坏，可以直接在读取的数据中反映出来，无论在生产中，还是后期维护时，都能提供便利。同时由于被测发射管和补光发射管共用控制脚，在电路中两者处于反接状态，即任意一方导通时，另一方为截止状态，避免了相互干扰。能在补光发射管导通时检测模拟开关芯片COM脚的电流值，判断补光器件是否良好，避免遗漏。

附图说明

图1为本发明光电收发电路的电路图；

图2为本发明光电收发管与补光发射管安装结构示意图；

图3为本发明模拟开关切换电路的电路图；

图4为本发明主控电路的电路图。

具体实施方式

一种光电收发管自检电路包括4～6个光电收发电路、模拟开关切换电路和主控电路。光电收发电路、模拟开关切换电路均与主控电路连接。

如图1所示，每个光电收发电路包括五个光电发射管、五个光电接收管和一个补光发射管B1。如图2所示，五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5在电路板上分别沿同一圆周分布，相邻两个光电发射管间隔36°设置，在另一电路板对应位置安装光电接收电路上的光电接收管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，在光电接收管Q2、Q3或Q3、Q4之间放置一个补光发射管B1，相对设置的光电发射管、光电接收管和补光发射管组成一个光电收发电路。五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5的阴极连接后接模拟开关芯片U2的输出脚，五个光电接收管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的共射级连接后接模拟开关芯片U3的输出脚。将五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5的阳极分别与五个光电接收管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的集电极连接后分别接主控芯片U1的19脚、20脚、23脚、24脚、25脚。由于光电收发电路安装时，成对相对设置，第一块电路板与最后一块电路板上安装五个光电发射管或五个光电接收管和补光发射管B1，其余电路板一侧设置有五个光电发射管，另一侧设置五个光电接收管和补光发射管B1；补光发射管B1的阳极与同一电路板上的五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5的阴极连接，仅安装五个光电接收管和补光发射管B1的电路板上的补光发射管B1的阳极接模拟开关芯片U2的Y7脚，补光发射管B1的阴极接主控芯片U1的2脚。

如图3所示，模拟开关切换电路包括模拟开关芯片U2和模拟开关芯片U3。模拟开关芯片U2和模拟开关芯片U3均采用型号为74LV4051的16脚芯片。模拟开关芯片U2的COM脚通过电阻R1接主控芯片U1的14脚；模拟开关芯片U2的INH脚接地，模拟开关芯片U2的接地脚接地，模拟开关芯片U2的电源脚接VCC输入电源。模拟开关芯片U2的A脚接主控芯片U1的17脚，模拟开关芯片U2的B脚接主控芯片U1的16脚，模拟开关芯片U2的C脚接主控芯片U1的15脚。

模拟开关芯片U3的COM脚与电阻R2的一端连接；模拟开关芯片U3的INH脚接地，模拟开关芯片U3的接地脚接地，模拟开关芯片U3的Y7脚接地，模拟开关芯片U3的电源脚接VCC输入电源。电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容C4的一端连接后接主控芯片U1的9脚。电阻R3的另一端、电容C4的另一端连接后接地。模拟开关芯片U3的A脚接主控芯片U1的3脚，模拟开关芯片U3的B脚接主控芯片U1的4脚，模拟开关芯片U3的C脚接主控芯片U1的5脚。

如图4所示,主控电路包括主控芯片U1，主控芯片采用28脚的STM8L151G4芯片。主控芯片U1的1脚通过电容C1接地；主控芯片U1的6脚接地，主控芯片U1的7脚接VCC输入电源。电阻R4的一端接模拟开关芯片U3的COM脚；电阻R4的另一端与电容C2的一端连接后接主控芯片U1带AD采样功能的10脚；电阻R5的一端接模拟开关芯片U2的COM脚；电阻R5的另一端与电容C3的一端连接后接主控芯片U1带AD采样功能的11脚。电容C2的另一端、电容C3的另一端接地。主控芯片U1的1脚与28脚接程序下载接口的两个管脚，主控芯片U1的26脚与27脚接通讯接口的两个管脚，其余管脚空置。

采用上述电路，有如下自检方法：

步骤一：当计数器正常工作时，每次点亮一个光电收发电路的一对光电收发管，该对光电收发管作为被测光电收发管；由于光电接收管为光敏器件，当工作环境处于黑暗状态时，接收管暗电流为nA级别，很难检测到，为了能更精准的检测光电接收管，在接收电路板上放置了一颗补光发射管。

步骤二：检测光电发射管，主控芯片14脚输出低电平，19脚输出高电平，主控芯片9脚输出低电平，此时只有电阻R2接入接收电路。主控芯片控制3脚，4脚，5脚输出高低电平，这三个引脚与模拟开关地址线A,B,C相连，当这三个引脚输出不同的高低电平时，选择接通不同的输出脚(Y0～Y7)到模拟开关芯片COM脚，例如主控芯片3,4,5脚全输出低电平，此时模拟开关U3输出脚Y0接通到模拟开关U3的COM脚。通过程序控制主控芯片的17脚，16脚，15脚输出高低电平，要求主控芯片17脚，16脚，15脚输出电平状态与主控芯片3脚，4脚，5脚输出电平状态一致，此时模拟开关芯片U2的对应输出脚与U2的COM脚接通，被测光电收发管处于导通状态，通过主控芯片U1带AD采样功能的11脚读取模拟开关芯片U2的COM脚的电流值，检测电流在指定范围内，表示器件是完好的，由此可以检测到被测发射管是器件否完好。当被测发射管导通时，补光发射管B1处于反接状态，不会影响正常读取数据。

步骤三：检测光电接收管，主控芯片9脚悬空输出，此时电阻R3作为分压电阻接入接收管电路(由于接收管电流很小，需要接入一个大电阻，才能检测到电压值)，控制主控芯片19脚输出高电平，控制主控芯片14脚输出高电平，主控芯片2脚输出低电平，通过程序控制主控芯片的3脚，4脚，5脚输出高低电平，此时模拟开关芯片U3的对应输出脚与U3的COM脚接通。通过程序控制主控芯片的17脚，16脚，15脚输出高低电平，选通负责控制与被测接收管处于同一电路板上的补光发射管B1的输出脚，此时模拟开关芯片U2的对应输出通道与U2的COM脚接通，使得被测接收管和补光发射管处于导通状态。通过检测模拟开关芯片U3的COM脚的电压值，可以判断接收管是否完好。当接收管工作正常时，接收管电路中通过微小的电流，被测接收管和电阻R3进行分压。由于R3阻值很大，此时在U3的COM脚可以检测到较大的电压值。当接收管损坏时，接收管电路处于断路状态，电路中没有电流流过，此时U3的COM脚几乎检测不到电压。由此可以判断被测接收管是否完好。由于被测发射管和补光发射管共用控制脚，在电路中两者处于反接状态，即任意一方导通时，另一方为截止状态，避免了相互干扰。同样的可以在补光发射管导通时检测模拟开关芯片U2的COM脚的电流值，判断补光器件是否良好，避免遗漏。

Claims (4)

1.一种光电收发管自检电路，包括多个光电收发电路、模拟开关切换电路和主控电路；多个光电收发电路、模拟开关切换电路均与主控电路连接；其特征在于：所述的每个光电收发电路均包括五个光电发射管、五个光电接收管和一个补光发射管B1；五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5在电路板上沿同一圆周分布，在另一电路板对应位置安装光电接收电路上的光电接收管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5，在光电接收管之间放置一个补光发射管B1，相对设置的光电发射管、光电接收管与补光发射管组成一个光电收发电路；五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5的阴极连接后接模拟开关芯片U2的输出脚，五个光电接收管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的共射级连接后接模拟开关芯片U3的输出脚；将五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5的阳极分别与五个光电接收管Q1、Q2、Q3、Q4、Q5的集电极连接后分别接主控芯片U1的19脚、20脚、23脚、24脚、25脚；光电收发电路安装时，成对相对设置，第一块电路板与最后一块电路板上安装五个光电发射管或五个光电接收管和补光发射管B1，其余电路板一侧设置有五个光电发射管，另一侧设置五个光电接收管和补光发射管B1；补光发射管B1的阳极与同一电路板上的五个光电发射管S1、S2、S3、S4、S5的阴极连接，仅安装五个光电接收管和补光发射管B1的电路板上的补光发射管B1的阳极接模拟开关芯片U2的Y7脚，补光发射管B1的阴极接主控芯片U1的2脚；

所述的模拟开关切换电路包括模拟开关芯片U2和模拟开关芯片U3；模拟开关芯片U2和模拟开关芯片U3均采用型号为74LV4051的16脚芯片；模拟开关芯片U2的COM脚通过电阻R1接主控芯片U1的14脚；模拟开关芯片U2的INH脚接地，模拟开关芯片U2的接地脚接地，模拟开关芯片U2的电源脚接VCC输入电源；模拟开关芯片U2的A脚接主控芯片U1的17脚，模拟开关芯片U2的B脚接主控芯片U1的16脚，模拟开关芯片U2的C脚接主控芯片U1的15脚；模拟开关芯片U3的COM脚与电阻R2的一端连接；模拟开关芯片U3的INH脚接地，模拟开关芯片U3的接地脚接地，模拟开关芯片U3的Y7脚接地，模拟开关芯片U3的电源脚接VCC输入电源；电阻R2的另一端、电阻R3的一端、电容C4的一端连接后接主控芯片U1的9脚；电阻R3的另一端、电容C4的另一端连接后接地；模拟开关芯片U3的A脚接主控芯片U1的3脚，模拟开关芯片U3的B脚接主控芯片U1的4脚，模拟开关芯片U3的C脚接主控芯片U1的5脚；

所述的主控电路包括主控芯片U1，主控芯片采用28脚的STM8L151G4芯片；主控芯片U1的1脚通过电容C1接地；主控芯片U1的6脚接地，主控芯片U1的7脚接VCC输入电源；电阻R4的一端接模拟开关芯片U3的COM脚；电阻R4的另一端与电容C2的一端连接后接主控芯片U1带AD采样功能的10脚；电阻R5的一端接模拟开关芯片U2的COM脚；电阻R5的另一端与电容C3的一端连接后接主控芯片U1带AD采样功能的11脚；电容C2的另一端、电容C3的另一端接地；主控芯片U1的1脚与28脚接程序下载接口的两个管脚，主控芯片U1的26脚与27脚接通讯接口的两个管脚，其余管脚空置。

基于上述电路有如下光电收发管自检方法，包括如下步骤：

步骤一：在接收电路板上放置了一颗补光发射管，计数器正常工作时，每次点亮一个光电收发电路的一对光电收发管，该对光电收发管作为被测光电收发管；

步骤二：检测光电发射管，主控芯片14脚输出低电平，19脚输出高电平，主控芯片9脚输出低电平，此时只有电阻R2接入接收电路；主控芯片3脚，4脚，5脚输出高低电平，这三个引脚与模拟开关芯片U3的地址线A,B,C相连，当这三个引脚输出不同的高低电平时，选择接通不同的模拟开关输出脚到模拟开关芯片U3的COM脚；此时模拟开关芯片U3的输出脚通过电阻R1与主控芯片的14脚接通；主控芯片的17脚，16脚，15脚输出高低电平，使得主控芯片17脚，16脚，15脚输出电平状态与主控芯片3脚，4脚，5脚输出电平状态一致，此时模拟开关芯片U2对应的输出脚与模拟开关芯片U2的COM脚接通，被测光电收发管处于导通状态，通过主控芯片U1带AD采样功能的11脚读取模拟开关芯片U2的COM脚的电流值，由此检测到被测发射管是否完好；被测发射管导通时，补光发射管B1处于反接状态，不影响正常读取数据；

步骤三：检测光电接收管，主控芯片9脚悬空输出，此时电阻R3作为分压电阻接入接收管电路，主控芯片19脚输出高电平，主控芯片14脚输出高电平，主控芯片2脚输出低电平，主控芯片的3脚，4脚，5脚输出高低电平，此时模拟开关芯片U3的输出脚与模拟开关芯片U3的COM脚接通；通过程序控制主控芯片的17脚，16脚，15脚输出高低电平，选通负责控制与被测接收管处于同一电路板上的补光发射管B1的输出脚，此时模拟开关芯片U2的对应输出脚与模拟开关芯片U2的COM脚接通，使得被测接收管和补光发射管处于导通状态；通过检测模拟开关芯片U3的COM脚的电压值，可以判断接收管是否完好；当接收管工作正常时，接收管电路中通过微小的电流，被测接收管和电阻R3进行分压；此时在模拟开关芯片U3的COM脚检测到较大的电压值；当接收管损坏时，接收管电路处于断路状态，电路中没有电流流过，模拟开关芯片U3的COM脚检测不到电压；由此判断被测接收管是否完好；同样的能在补光发射管导通时检测模拟开关芯片U2的COM脚的电流值，判断补光器件是否良好，避免遗漏。

2.如权利要求1所述的一种光电收发管自检电路，其特征在于：所述的光电收发电路有4～6个。

3.如权利要求1所述的一种光电收发管自检电路，其特征在于：所述的相邻两个光电发射管间隔36°设置。

4.如权利要求1所述的一种光电收发管自检电路，其特征在于：所述的补光发射管B1设置在光电接收管Q2、Q3或Q3、Q4之间。