CN113029306A - 一种简易的超声波水表红外脉冲输出检表方式 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种简易的超声波水表红外脉冲输出检表方式。所述方法包括：超声波水表的红外发射模块、红外检表的接收模块、以及工控机软件。超声波水表红外发射模块与红外检表的接收模块通过红外协议通信，红外检表的接收模块与工控机软件通过串口通信。超声波水表的发射模块包括超声波水表运算单元STM32F系列MCU1及外围电路、NPN型三极管、LED指示灯、红外发射和接收管；红外接收端包括红外接收和红外发射管、解码单元STM32F系列MCU2以及周围的滤波电路完成，解码后数据通过串行通信上传给上位机。上位机亦可与超声波被检表双向通信。本发明结构简单，可移植性高，通过红外脉冲检表的方式代替传统的人工检表的方法，极大提高了效率，并且减小了人为引起的误差。
Description
技术领域
本发明涉及液体流量计量领域，尤其涉及一种简易的超声波水表红外脉冲输出检表方式。
背景技术
随着现代技术的不断进步和发展，超声波水表也是最新研制的新型智能电子水表，可以检测超声波在上游和下游水传播时由于速度变化而引起的时间差，分析和处理水速，并进一步计算水流量。与传统的机械式水表抄表方式相比，超声波水表这种电子式水表红外脉冲输出方式检表有精度高、高可靠性、便捷的联网和通信方式等优点，但是在传统出厂检定的时候是以人工读数抄表的方式来进行抄表，带入了不必要的人为误差。所以必须需要数据远传或红外脉冲检表的方式电子数据化检表，大大降低了人读数的人为误差，达到提高计量准确度的作用。
超声波水表红外脉冲输出检表方式主要利用红外通信协议方式来计算流量和红外脉冲数检定瞬时流量和累计流量数据，目前传统的人工读数检表的方式渐渐淘汰，而且检表的同时性难以保证，在实际检表过程中就会出现不同步，被检表的精度可能已经达到，但由于人工误差不同步的原因检定后精度达不到的问题出现，所以目前对传统的水表检表台进行升级改造，利用超声波水表新型电子水表的特性运用红外通信方式将数据以脉冲方式发送上来，从而跟水表检定台同步检定流量等信息。
发明内容
本发明实施例要解决的技术问题在于现有的传统式的水表检定中使用人工方式进行检定抄表的方式，其抄读过程费事费力，最重要的难以保证检定台和被检表同步性的问题。
本发明实施例要解决的另一个技术问题在于现有的水表检定设备使用RS485通讯采集数据无法发射通讯命令，无法分析水表支持的通讯命令，造成其检定时抄读效率降低。
在本发明一个较佳实施例中，超声波水表红外发射模块与红外检表的接收模块通过红外协议通信，超声波水表红外发射模块基于Cortex-M3架构进行红外脉冲发射，包括超声波水表运算单元STM32F系列MCU1及外围电路组成控制单元，控制红外发射管发射红外脉冲数据。
在本发明一个较佳实施例中，超声波水表红外发射模块的NPN型三极管作为驱动红外发射管，STM32F系列MCU1控制I/O信号为低电平时，NPN三极管的集电极与发射级电压相等，当MCU1控制I/O信号为高电平时，NPN三极管导通，处于放大工作状态。
在本发明一个较佳实施例中，红外发射管对应单片机I/O控制信号，经过MCU1的38K调制载波信号，加载对应脉冲的连续载波信号，一个逻辑“1”传输需要2.25ms(560us脉冲+1680us低电平)，一个逻辑“0”的传输需要1.125ms(560us脉冲+560us低电平)。红外脉冲输出方式按照一定的协议进行发送，协议格式为：9ms+4.5ms的引导码+16位地址码+16位地址反码+16位数据码+16位数据反码。
在本发明一个较佳实施例中，LED指示灯提醒用户显示，由于红外发射管的红外光具有不可见性，便于检定超声波水表时现场观察通信是否正常。
在本发明一个较佳实施例中，红外接收端模块的红外接收管会对接收过来的红外信号进行监测、放大、滤波、解调等一系列的电路处理，然后输出基带信号。
在本发明一个较佳实施例中，解码单元STM32F系列MCU2以及周围的滤波电路完成，其中MCU2的主要作用就是解码红外接收端的16位的数据帧，并将解码后的数据帧通过串口通信方式传给上位机；另外红外接收头内部放大器的增益非常大，很容易引起干扰，必须在供电引脚上加上滤波电容，值为4.7uf，同时供电引脚与电源串联电阻,阻值为100Ω，进一步降低干扰。
在本发明一个较佳实施例中，红外检表的接收模块与工控机软件通过串口通信，红外接收端解码数据将数据传给工控机软件，然后进行自动读数和检定超声波水表，计算示值误差和累积量重复性，评定准确度等级，同时亦可下发命令通过串口经红外接收模块的发射管红外协议方式与超声波水表的红外接收端通信，再通过MCU2红外发送模块与MCU1的红外接收模块进行红外协议双向通信从而下发命令给超声波水表被检表。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用超声波水表检定过程中遇到的问题利用红外协议通信的方式来解决实际中检表的实时性问题，有效避免了传统的人工抄表的人为误差。通过超声波水表的发射管发射红外脉冲信号，另一端为红外接收端解码超声波水表红外发射端的流量脉冲数据。同时通过串口通信方式上传给现场工控机进行检定实验，另外工控机下发命令通过串口经红外接收模块的发射管红外协议方式与超声波水表的红外接收端实现双向通信。本发明实现方法简便，保证了超声波水表在检定过程的准确度和不必要的测量误差，利用红外脉冲检表的方式代替传统的人工检表的方法，极大提高了效率，并且减小了人为引起的误差。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更好地理解本发明以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本发明的一部分，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定，其中：
图1是本发明方法的超声波水表红外脉冲输出检表方式结构图。
图2是本发明超声波水表红外脉冲输出检表方式硬件示意图。
图3是本发明超声波水表红外通信协议示意图。
具体实施方式
下面结合附图，用实施例来进一步说明本发明。但这个实施例仅是说明性的，本发明的保护范围并不受这个实施例的限制。
如图1所示，一种简易的超声波水表红外脉冲输出检表方式，包括超声波水表的红外发射模块、红外检表的接收模块、以及工控机软件。超声波水表红外发射模块与红外检表的接收模块通过红外协议通信，红外检表的接收模块与工控机软件通过串口通信。超声波水表的发射模块基于Cortex-M3架构进行红外脉冲发射，其中包括超声波水表运算单元STM32F系列MCU1及外围电路、NPN型三极管、LED指示灯、红外发射管、红外接收管；红外检表的接收模块接工控机软件，红外接收端包括红外接收管、红外发射管、解码单元STM32F系列MCU2以及周围的滤波电路完成，解码后数据通过串行通信上传给上位机。
如图1所示，超声波水表控制红外发射管发射红外脉冲数据，红外接收端模块的红外接收管会对接收过来的红外信号进行监测、放大、滤波、解调等一系列的电路处理，然后输出基带信号。解码单元主要是由解码红外接收端的16位的数据帧，并将解码后的数据帧通过串口通信方式传给上位机。
如图1所示，红外检表的接收模块与工控机软件通过串口通信，红外接收端解码数据将数据传给工控机软件，然后进行自动读数和检定超声波水表，同时亦可下发命令通过串口经红外接收模块的发射管红外协议方式与超声波水表的红外接收端通信
步骤一)结合图2说明，超声波水表运算单元STM32F系列MCU1及外围电路组成控制单元，红外发射模块的NPN型三极管作为驱动红外发射管，STM32F系列MCU1控制I/O信号为低电平时，NPN三极管的集电极与发射级电压相等，当MCU1控制I/O信号为高电平时，NPN三极管导通，处于放大工作状态。
步骤二)发送过程：如图2红外脉冲输出检表方式硬件示意图所示，红外发射管对应单片机I/O控制信号，经过MCU1的38K调制载波信号，加载对应脉冲的连续载波信号，一个逻辑“1”传输需要2.25ms(560us脉冲+1680us低电平)，一个逻辑“0”的传输需要1.125ms(560us脉冲+560us低电平)。红外脉冲输出方式按照一定的协议进行发送。红外信号发送成功LED指示灯提醒用户显示，便于检定超声波水表时现场观察通信是否正常。
发送过程：如图3超声波水表红外通信协议示意图所示，协议格式为：9ms+4.5ms的引导码+16位地址码+16位地址反码+16位数据码+16位数据反码。
步骤三)解码处理：红外接收端模块的红外接收管会对接收过来的红外信号进行监测、放大、滤波、解调等一系列的电路处理，然后输出基带信号。MCU2的主要作用就是解码红外接收端的16位的数据帧，并将解码后的数据帧通过串口通信方式传给上位机；另外红外接收头内部放大器的增益非常大，很容易引起干扰，必须在供电引脚上加上滤波电容，值为4.7uf，同时供电引脚与电源串联电阻,阻值为100Ω，进一步降低干扰。
步骤四)命令下发：红外检表的接收模块与工控机软件通过串口通信，红外接收端解码数据将数据传给工控机软件，然后进行自动读数和检定超声波水表工作，计算示值误差和累积量重复性，评定准确度等级，同时亦可下发命令通过串口经红外接收模块的发射管红外协议方式与超声波水表的红外接收端通信。再通过MCU2红外发送模块与MCU1的红外接收模块进行红外协议双向通信从而下发命令给超声波水表被检表。
以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (4)
1.一种简易的超声波水表红外脉冲输出检表方式。所述方法包括：超声波水表的红外发射模块、红外检表的接收模块、以及工控机软件。
2.根据权利要求1所述超声波水表的红外发射模块，其特征在于，超声波水表的发射模块基于Cortex-M3架构进行红外脉冲发射，其中包括超声波水表运算单元STM32F系列单片机MCU1及外围电路、NPN三极管、LED指示灯、红外发射管、红外接收管。
3.根据权利要求1所述的红外检表的接收模块，其特征在于包括红外接收管、红外发射管、解码单元STM32F系列单片机MCU2以及周围的滤波电路完成。
4.根据权利要求1所述的工控机软件，其特征在于，解码后数据通过串行通信上传给上位机，上位机亦可以通过串口通信下发命令给红外检表接收模块，再通过MCU2红外发送模块与MCU1的红外接收模块进行红外协议双向通信从而下发命令给超声波水表被检表。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117573156A (zh) * | 2023-10-19 | 2024-02-20 | 京源中科科技股份有限公司 | 支持红外功能的超声波水表升级方法、系统及装置 |
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