CN116545440B - 光电信号采集电路、系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光电信号采集电路、系统及方法，该光电信号采集电路可以基于影响量信号确定基准电压，并向光电转换电路发送基准电压，在电能表指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号至少包括环境光。由于基准电压是随着影响量信号的变化灵活调整，由此可以实现对影响量的补偿，确保比较结果不会随着影响量而发生变化，从而降低影响量对比较结果的影响，确保输出的矩形波信号始终为方波信号。
Description
技术领域
本发明涉及计算机领域，具体涉及一种光电信号采集电路、系统及方法。
背景技术
电能表上设置有指示灯，指示灯可以是有功发光二极管（light emitting diode，LED），或者多功能LED。通常情况下，该指示灯闪烁的次数与电能表统计的用电量正相关。
相关技术中，在指示灯闪烁的过程中，光电采集电路可以将采集的影响量信号所生成的采样电压和固定基准电压的比较结果，向检定器输出矩形波信号，该影响量信号至少包括环境光。
但是，在环境光的强度发生变化的情况下，采样电压也会发生变化，相应的矩形波信号的占空比也发生变化。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种光电信号采集电路、系统及方法，该光电信号采集电路可以基于影响量信号确定基准电压，并向光电转换电路发送基准电压，在电能表指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号至少包括环境光。由于基准电压是随着影响量信号的变化灵活调整，由此可以实现对影响量的补偿，确保比较结果不会随着影响量而发生变化，从而降低影响量对比较结果的影响，确保输出的矩形波信号始终为方波信号。
一方面，提供了一种光电信号采集电路，光电信号采集电路包括：光强采集电路、主控电路和光电转换电路；
光强采集电路与主控电路连接，用于采集环境光的光照强度，并向主控电路发送光照强度；
主控电路与光电转换电路连接，用于基于光照强度确定基准电压，并向光电转换电路发送基准电压，基准电压与光照强度正相关；
光电转换电路，用于在电能表的指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号至少包括环境光。
可选的，光电信号采集电路还包括：温度采集电路；
温度采集电路与主控电路连接，用于采集环境温度，并向主控电路发送环境温度；
主控电路还用于基于光照强度和环境温度确定基准电压，基准电压与环境温度正相关。
可选的，影响量信号还包括环境温度；光电转换电路包括光电二极管，光电二极管用于采集影响量信号；主控电路还用于：
从光强、温度和电流的第一对应关系中，确定与光照强度和环境温度对应的光电二极管的基准电流；
从电流与电压的第二对应关系中，确定与基准电流对应的基准电压。
可选的，光电信号采集电路还包括：分别与主控电路和光电转换电路连接的信号转换电路；
主控电路，还用于基于基准电压生成脉冲宽度调制（pulse width modulation，PWM）信号，并向信号转换电路发送PWM信号，PWM信号的占空比与基准电压正相关；
信号转换电路，用于将PWM信号转换为基准电压，并向光电转换电路发送基准电压。
可选的，信号转换电路包括：充放电子电路和电压跟随器；
其中，充放电子电路分别与主控电路和电压跟随器连接，用于在PWM信号的控制下，向电压跟随器输出基准电压；
电压跟随器还与光电转换电路连接，用于向光电转换电路发送基准电压。
可选的，充放电子电路包括：第一充放电电阻和第一充放电电容；
其中，第一充放电电阻的一端与主控电路连接，第一充放电电阻的另一端与第一充放电电容的一端和电压跟随器连接；
第一充放电电容的另一端接地。
可选的，光电转换电路包括：光电二极管、分压电路和比较器；
光电二极管用于在指示灯闪烁的过程中采集影响量信号；
分压电路与光电二极管串联，且与比较器的同相输入端连接，用于向同相输入端发送目标电压；
比较器的反相输入端与主控电路连接，用于接收基准电压，并基于基准电压和目标电压的比较结果输出方波信号。
可选的，光强采集电路包括：光敏电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻和放大器；
光敏电阻的一端分别与第一电阻一端和放大器的负极输入端连接；
第二电阻的一端分别与第三电阻的一端和放大器的正极输入端连接；
第一电阻的另一端和第二电阻的另一端均与电源端连接，光敏电阻的另一端和第三电阻的另一端均接地；
主控电路与放大器的输出端连接，用于基于放大器输出的参考电压确定光照强度。
可选的，主控电路，用于基于参考电压和环境温度，从电压、温度与光强的第三对应关系中确定与参考电压和环境温度对应的光照强度。
另一方面，提供了一种光电信号采集电路，光电信号采集电路包括：温度采集电路、主控电路和光电转换电路；
温度采集电路与主控电路连接，用于采集环境温度，并向主控电路发送环境温度；
主控电路与光电转换电路连接，用于基于环境温度确定基准电压，并向光电转换电路发送基准电压，基准电压与环境温度正相关；
光电转换电路，用于在电能表的指示灯闪烁的过程中，基于采集的影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号包括环境温度。
再一方面，提供了一种光电信号采集系统，光电信号采集系统包括：上述方面所述的光电信号采集电路。
再一方面，提供了一种光电信号采集方法，方法包括：
采集环境光的光照强度；
基于光照强度确定基准电压，基准电压与光照强度正相关；
在电能表的指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号至少包括环境光。
再一方面，提供了一种光电信号采集方法，方法包括：
采集环境温度；
基于环境温度确定基准电压，基准电压与环境温度正相关；
在电能表的指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号包括环境温度。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种光电信号采集电路的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种光电转换电路的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的一种光强采集电路的结构示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种光电信号采集电路的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种温度采集电路的结构示意图；
图6是本发明实施例提供的再一种光电信号采集电路的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
电能表上设置有指示灯，指示灯可以是有功发光二极管（light emitting diode，LED），或者多功能LED。通常情况下，该指示灯闪烁的次数与电能表统计的用电量正相关。
相关技术中，在指示灯闪烁的过程中，光电采集电路可以将采集的影响量信号所生成的采样电压和固定基准电压的比较结果，向检定器输出矩形波信号，该影响量信号至少包括环境光。由此使得检定器能够基于矩形波信号的个数确定电能表统计的用电量，并基于实际用电量检测电能表统计的用电量是否准确。
但是，在环境光的光强发生变化后，采样电压也会发生变化，相应的，输出的矩形波信号的占空比也发生变化，且该矩形波信号不为方波信号。
为了降低环境光的影响，相关技术中通常会在光电采集电路的光电二极管加一个屏蔽罩，由屏蔽罩来减少环境光带来的影响，但是，屏蔽罩表面距离电能表的表面太近，导致屏蔽罩和电能表之间相互干涉。
电能表的指示灯设置在电能表的外壳上，该指示灯闪烁的次数与电能表统计的用电量正相关。例如，若电能表统计的用电量为1度，则该指示灯闪烁的次数与电能表的外壳上示数一致。
本发明实施例提供了一种光电信号采集系统，该光电信号采集系统可以包括光电信号采集电路。图1是本发明实施例提供的一种光电信号采集电路的结构示意图，如图1所示，光电信号采集电路包括光强采集电路10、主控电路20和光电转换电路30。主控电路20可以是微控制单元(micro controller unit，MCU)。
光强采集电路10与主控电路20连接，用于采集环境光的光照强度，并向主控电路20发送光照强度。
主控电路20与光电转换电路30连接，用于基于光照强度确定基准电压，并向光电转换电路30发送基准电压。其中，基准电压与光照强度正相关，也即是，光照强度越大，基准电压越大；光照强度越小，基准电压越小。
可选的，主控电路20可以从光强与电压的预设对应关系中，确定与光照强度对应的基准电压。
光电转换电路30，用于在指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号。
其中，影响量信号至少可以包括环境光。在指示灯闪烁的过程中，光电转换电路30基于采集的光信号生成目标电压。在指示灯亮的时候，光信号是由环境光和指示灯发出的指示灯光叠加而成，在指示灯灭的时候，光信号是环境光。并且，目标电压与光信号的强度正相关，也即是，光信号的强度越大，目标电压越大；光信号的强度越小，目标电压越小。
在本发明实施例中，若比较结果为目标电压大于基准电压，则光电转换电路30可以输出高电平信号，若比较结果为目标电压小于基准电压，则光电转换电路30可以输出低电平信号。
可以理解的是，指示灯发出的指示灯光的强度是固定不变的。因此目标电压实际是与光照强度正相关，且由于基准电压与光照强度正相关，因此在光照强度增大后，目标电压和基准电压均增大，在光照强度降低后，该目标电压和基准电压均降低。由于基准电压并非是固定不变的，而是随着光照强度的变化灵活调整。因此可以避免出现比较结果随着光照强度发生变化的问题，确保比较结果不会随着光照强度发生变化，从而降低环境光对比较结果的影响，进而降低环境光对输出的矩形波信号的占空比影响，确保输出的矩形波信号为方波信号。
在该技术中，指示灯亮的时候目标电压为环境光和指示灯光的叠加产生，此时目标电压一旦大于基准电压，光电转换电路30输出高电平信号；指示灯灭的时候目标电压仅为环境光产生，此时目标电压一旦小于基准电压，光电转换电路30输出低电平信号。假设在当前的光照强度下，基准电压为2V，光电转换电路30输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）。
以光照强度增大为例，光照强度降低同理。在光照强度增大后，由于指示灯亮的时候目标电压为环境光和指示灯光的叠加产生，目标电压会升高；指示灯灭的时候目标电压仅为环境光产生，目标电压会升高。目标电压和基准电压之间的比较关系仍然为目标电压一旦大于基准电压，光电转换电路30输出高电平信号；目标电压一旦小于基准电压，光电转换电路30输出低电平信号。无论指示灯亮灭，目标电压都升高，所以光照强度增大后，输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）需要的基准电压也应该升高，假设此时基准电压应该为2.1V，主控电路20会根据光照补偿机制增加输出PWM信号的高电平占空比，使得信号转换电路50输出的电压增加到2.1V，最终让光电转换电路30输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）。所以在环境光的光照强度增大后，虽然目标电压会增大，但是该技术中通过适应性增大基准电压实现对环境光的补偿，确保环境光的光照强度增大后，不会影响输出的矩形波信号的占空比，确保输出的矩形波信号为方波信号。
相关技术中，指示灯亮的时候目标电压为环境光和指示灯光的叠加产生，此时目标电压一旦大于固定基准电压，光电采集电路输出高电平信号；指示灯灭的时候目标电压仅为环境光产生，此时目标电压一旦小于固定基准电压，光电采集电路输出低电平信号。假设在当前的光照强度下，固定基准电压为2V，光电采集电路输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）。
以光照强度增大为例，光照强度降低同理。在光照强度增大后，由于指示灯亮的时候目标电压为环境光和指示灯光的叠加产生，目标电压会升高；指示灯灭的时候目标电压仅为环境光产生，目标电压会升高。目标电压和固定基准电压之间的比较关系仍然为目标电压一旦大于固定基准电压，光电采集电路输出高电平信号；目标电压一旦小于固定基准电压，光电采集电路输出低电平信号。无论指示灯亮灭，目标电压都升高，所以光照强度增大后，输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）需要的固定基准电压也应该升高，假设此时固定基准电压应该为2.1V，在相关技术中，由于固定基准电压为2V不能改变，此时光电采集电路最终输出矩形波信号的占空比会发生改变（即非方波信号）。所以在环境光的光照强度增大后，由于目标电压会增大，而固定基准电压又不能改变，直接影响输出的矩形波信号的占空比，输出的矩形波信号为非方波信号。
综上所述，本发明实施例提供了一种光电信号采集电路，该光电信号采集电路可以基于影响量信号确定基准电压，并向光电转换电路发送基准电压，在电能表指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号至少包括环境光。由于基准电压是随着影响量信号的变化灵活调整，由此可以实现对影响量的补偿，确保比较结果不会随着影响量而发生变化，从而降低影响量对比较结果的影响，确保输出的矩形波信号始终为方波信号。
参考图2，光电转换电路30可以包括光电二极管D、分压电路31和比较器A1。其中，分压电路31可以是分压电阻，该分压电阻可以是一个电阻或者串联的多个电阻。
光电二极管D用于在指示灯闪烁的过程中采集光信号。光电二极管D具有单向导电特性，其能够将光能转换成电能。在温度相同的情况下，光信号的强度越大，光电二极管D的电流越大，光信号的强度越小，光电二极管D的电流越小。
分压电路31与光电二极管D串联，且与比较器A1的同相输入端连接，用于向同相输入端发送目标电压。
参考图2，分压电路31的一端分别与光电二极管D的一端和同相输入端连接，分压电路31的另一端接地，光电二极管D的另一端与电源端VCC连接。
由于分压电路31与光电二极管D串联，因此光电二极管D输出电流后，分压电路31所分到的电压为目标电压。随着光信号的强度的变化，光电二极管D的电流也发生变化，进而分压电路31向同相输入端提供的目标电压也发生变化。
比较器A1的反相输入端与主控电路20连接，用于接收主控电路20发送的基准电压，并基于基准电压和目标电压的比较结果输出方波信号H。
比较器A1的输出端还与标定器连接，比较器A1还用于向标定器输出方波波信号H。
参考图2，光电转换电路30还可以包括：第一光电转换电阻Rz1、第一光电转换电容Cz1和第二光电转换电容Cz2。
第一光电转换电阻Rz1的一端与分压电路31的一端连接，第一光电转换电阻Rz1的另一端与同相输入端连接，第一光电转换电阻Rz1用于限流。
第一光电转换电容Cz1的一端与电源端VCC和第二光电转换电容Cz2的一端连接，第一光电转换电容Cz1的另一端和第二光电转换电容Cz2的另一端均接地。第一光电转换电容Cz1和第二光电转换电容Cz2均用于滤波。
参考图3，光强采集电路10可以包括：光敏电阻RL、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第一放大器A2。
其中，光敏电阻RL、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3组成电阻桥。第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3均可以是高精密电阻。第一放大器A2可以是差分放大器。
光敏电阻RL的一端分别与第一电阻R1一端和第一放大器A2的负极输入端连接，第二电阻R2的一端分别与第三电阻R3的一端和第一放大器A2的正极输入端连接，光敏电阻RL用于采集环境光。
第一电阻R1的另一端和第二电阻R2的另一端均与电源端VCC连接，光敏电阻RL的另一端和第三电阻R3的另一端均接地。
第一放大器A2的输出端与主控电路20连接，用于将光敏电阻RL两端的电压放大后传输至主控电路20。可选的，第一放大器A2的输出端可以与主控电路20的AD采集端口连接。
主控电路20用于基于第一放大器A2输出的参考电压U1确定光照强度。第一放大器A2还分别与电源端VCC和接地端连接。
可以理解的是，光敏电阻RL是采用半导体材料制作，利用内光电效应工作的光电元件，在光敏电阻RL两端的金属电极之间加上电压，其中便有电流通过。在温度相同的情况下，光敏电阻RL在受到适当波长的环境光照射时，光敏电阻RL的阻值会随着环境光的光照强度的增加而变小。并且，在光照强度相同的情况下，温度越高，光敏电阻的阻值越大，温度越低，光敏电阻的阻值越小。
参考图3，光强采集电路10还可以包括第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、第一电容C1和第二电容C2。
第四电阻R4的一端与第一电阻R1的一端连接，第四电阻R4的另一端与第一放大器A2的负极输入端和第六电阻R6的一端连接。
第五电阻R5的一端与第二电阻R2的一端和第一电容C1的一端连接，第五电阻R5的另一端与第一放大器A2的正极输入端连接。
第六电阻R6的另一端与第一放大器A2的输出端和第七电阻R7的一端连接，第七电阻的另一端与第二电容C2的一端和主控电路20连接。
第一电容C1的另一端和第二电容C2的另一端均接地。
参考图4，光电信号采集电路还包括温度采集电路40，温度采集电路40与主控电路20连接，用于采集环境温度，并向主控电路20发送环境温度，主控电路20还用于基于光照强度和环境温度确定基准电压，基准电压与环境温度正相关。
温度传感器可以采用单总线、集成电路总线（inter integrated circuit，IIC）、串行外设接口(serial peripheral interface，SPI)、通用异步收发传输器(universalasynchronous receiver/transmitter,UART)、通用同步/异步串行接收/发送器(universal synchronous/asynchronous receiver/transmitter，USART)等与主控电路20的数字端口连接。
参考图5，温度采集电路40可以包括温度传感器41和限流电阻Rw。温度传感器41与限流电阻Rw连接，用于采集环境温度W。
影响量信号还可以包括环境温度，光电二极管D还用于采集环境温度。可以理解的是，在光照强度相同的情况下，环境温度越高，光电二极管D的电流越大，相应的，分压电路31输出的目标电压越大。环境温度越低，光电二极管D的电流越小，相应的，分压电路31输出的目标电压越小。即目标电压与环境温度正相关。
由于基准电压与环境温度正相关，因此在环境温度降低后，目标电压和基准电压均降低，在环境温度升高后，目标电压和基准电压均升高。由于基准电压会随着环境温度灵活调整，由此可以避免出现比较结果随着环境温度发生变化的问题，从而降低环境温度对比较结果的影响，确保输出的矩形波信号为方波信号。
在该技术中，指示灯亮的时候目标电压为环境温度、环境光和指示灯光的叠加产生，此时目标电压一旦大于基准电压，光电转换电路30输出高电平信号；指示灯灭的时候目标电压由环境温度和环境光叠加产生，此时目标电压一旦小于基准电压，光电转换电路30输出低电平信号。假设在当前的光照强度和当前环境温度下，基准电压为2V，光电转换电路30输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）。
以光照强度保持不变，环境温度增大为例，环境温度降低同理。在环境温度增大后，由于指示灯亮的时候目标电压为环境温度、环境光和指示灯光的叠加产生，目标电压会升高；指示灯灭的时候目标电压为环境温度和环境光叠加产生，目标电压会升高。目标电压和基准电压之间的比较关系仍然为目标电压一旦大于基准电压，光电转换电路30输出高电平信号；目标电压一旦小于基准电压，光电转换电路30输出低电平信号。无论指示灯亮灭，目标电压都升高，所以环境温度增大后，输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）需要的基准电压也应该升高，假设此时基准电压应该为2.1V，主控电路20会根据环境温度补偿机制增加输出PWM信号的高电平占空比，使得信号转换电路50输出的电压增加到2.1V，最终让光电转换电路30输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）。所以在环境温度增大后，虽然目标电压会增大，但是该技术中通过适应性增大基准电压实现对环境温度的补偿，确保环境温度增大后，不会影响输出的矩形波信号的占空比，确保输出的矩形波信号为方波信号。
相关技术中，指示灯亮的时候目标电压为环境温度、环境光和指示灯光的叠加产生，此时目标电压一旦大于固定基准电压，光电采集电路输出高电平信号；指示灯灭的时候目标电压为环境温度和环境光叠加产生，此时目标电压一旦小于固定基准电压，光电采集电路输出低电平信号。假设在当前的光照强度和当前的环境温度下，固定基准电压为2V，光电采集电路输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）。
以光照强度保持不变，环境温度增大为例，环境温度降低同理。在环境温度增大后，由于指示灯亮的时候目标电压为环境温度、环境光和指示灯光的叠加产生，目标电压会升高；指示灯灭的时候目标电压为环境温度和环境光叠加产生，目标电压会升高。目标电压和固定基准电压之间的比较关系仍然为目标电压一旦大于固定基准电压，光电采集电路输出高电平信号；目标电压一旦小于固定基准电压，光电采集电路输出低电平信号。无论指示灯亮灭，目标电压都升高，所以环境温度增大后，输出的矩形波信号的占空比为50%（即方波信号）需要的固定基准电压也应该升高，假设此时固定基准电压应该为2.1V，在相关技术中，由于固定基准电压为2V不能改变，此时光电采集电路最终输出矩形波信号的占空比会发生改变（即非方波信号）。所以在环境温度增大后，由于目标电压会增大，而固定基准电压又不能改变，直接影响输出的矩形波信号的占空比，输出的矩形波信号为非方波信号。
可以理解的是，以上仅举例光照强度或者环境温度的变化不会影响输出的矩形波信号的占空比。而在光照强度和环境温度均发生变化的情况下，目标电压会发生变化，相应的，主控电路20也会基于变化后的光照强度和变化后的环境温度，灵活确定出与该变化后的光照强度和变化后的环境温度相匹配的基准电压，由此确保光电信号采集电路输出的矩形波信号不会受到影响。
可选的，主控电路20，还用于从光强、温度和电流的第一对应关系中，确定与光照强度和环境温度对应的光电二极管D的基准电流，并从电流与电压的第二对应关系中，确定与基准电流对应的基准电压。其中，主控电路20中可以预先存储该第一对应关系和第二对应关系。
在本发明实施例中，主控电路20还用于在接收到第一放大器A2输出的参考电压后，还可以基于参考电压和环境温度，从电压、温度与光强的第三对应关系中确定与参考电压和环境温度对应的光照强度。其中，主控电路20中可以预先存储该第三对应关系。
参考图4，光电信号采集电路还可以包括：分别与主控电路20和光电转换电路30连接的信号转换电路50。
主控电路20，还用于基于基准电压U2生成PWM信号，并向信号转换电路50发送PWM信号，PWM信号的占空比与基准电压U2正相关。
信号转换电路50，用于将PWM信号转换为基准电压U2，并向光电转换电路30发送基准电压U2。
参考图2，信号转换电路50可以包括：充放电子电路51和电压跟随器52，其中，充放电子电路51分别与主控电路20和电压跟随器52连接，用于在脉冲宽度调制信号的控制下，向电压跟随器52输出基准电压。
电压跟随器52还与光电转换电路30连接，用于向光电转换电路30发送基准电压。
参考图5，充放电子电路51可以包括第一充放电电阻Rc和第一充放电电容Cc，其中，第一充放电电阻Rc的一端与主控电路20连接，第一充放电电阻Rc的另一端分别与第一充放电电容Cc的一端和电压跟随器52连接，第一充放电电容Cc的另一端接地。第一充放电电阻Rc用于限流。
电压跟随器52可以包括第二放大器A3和跟随电阻r，第二放大器A3的正极输入端与第一充放电电阻Rc的另一端连接，第二放大器A3的负极输入端与跟随电阻r的一端连接，第二放大器A3的输出端与比较器A1的反相输入端连接。跟随电阻r的另一端与第二放大器A3的输出端连接。
基于PWM信号的原理可知，PWM信号是以一种通(ON)状态或断(OFF)状态下的周期性脉冲序列的形式输出的。其中，通状态下的脉冲为高电平，断状态下相当于无脉冲输出。该高电平的脉冲可以对第一充放电电容Cc充电。无脉冲输出时该第一充放电电容Cc放电。
在本发明实施例中，主控电路20输出PWM信号时，能够控制该第一充放电电容Cc进行充电和放电。当该第一充放电电容Cc充电完成后，该第一充放电电容Cc与第二放大器A3的正极输入端连接的一端的电压为基准电压。由此使得充放电子电路51在PWM信号的控制下，向电压跟随器52输出基准电压。
参考图2，信号转换电路50还可以包括信号转换电阻Ra和信号转换电容Ca。其中，信号转换电阻Ra的一端与第二放大器A3的输出端连接，信号转换电阻Ra的另一端与信号转换电容Ca的一端和比较器A1的反相输入端连接。信号转换电容Ca的另一端接地。
本发明实施例提供的光电信号采集电路，一方面可以解决相关技术中光电采集响应较慢,矩形波信号的占空比会随着周围环境的变化（例如环境光的光照强度、环境温度）而变化，不利于矩形波信号的采集的问题，另一方面可以避免相关技术中，屏蔽罩表面距离电能表表面距离太近，容易干涉的问题。
本发明实施例充分利用了光敏电阻的光敏特性和光电二极管响应迅速的优点,通过增加温度采集电路采集环境温度，实现温度补偿，通过采集环境光的光照强度，实现环境光照补偿，从而降低环境光和/或环境温度对矩形波信号的占空比的影响。
通过PWM输出调节比较器反相端电压，实现比较电压的连续调节；通过光电二极管来感应智能物联电能脉冲LED的变化，实现对LED的变化的快速响应；最终达到输出电脉冲信号为方波信号，该信号无论是高电平持续时间、低电平持续时间、电平上升时间、电平下降时间、脉冲延迟时间，都能够很好的适应不同版本的检定器，保障计量检定的准确性。
综上所述，本发明实施例提供了一种光电信号采集电路，该光电信号采集电路可以基于影响量信号确定基准电压，并向光电转换电路发送基准电压，在电能表指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号至少包括环境光。由于基准电压是随着影响量信号的变化灵活调整，由此可以实现对影响量的补偿，确保比较结果不会随着影响量而发生变化，从而降低影响量对比较结果的影响，确保输出的矩形波信号始终为方波信号。
图6是本发明实施例提供的另一种光电信号采集电路的结构示意图。光电信号采集电路包括：温度采集电路40、主控电路20和光电转换电路30。
温度采集电路40与主控电路20连接，用于采集环境温度，并向主控电路20发送环境温度。
主控电路20与光电转换电路30连接，用于基于环境温度确定基准电压，并向光电转换电路30发送基准电压，基准电压与环境温度正相关。
主控电路20可以从温度与电压的对应关系中，确定与环境温度对应的基准电压。
可选的，主控电路20可以从温度和电流的对应关系中，确定与环境温度对应的光电二极管的基准电流，并从电流与电压的第二对应关系中，确定与基准电流对应的基准电压。
光电转换电路30，用于在指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压以及基准电压的比较结果输出方波信号，该影响量信号包括环境温度。
在指示灯闪烁的过程中，光电转换电路30可以基于光信号和影响量信号生成的目标电压。在指示灯亮的时候，该光信号可以包括指示灯发出的指示灯光，在指示灯灭的时候，光信号不包括任何光信号。
该光电信号采集电路的具体实现过程，可以参考上述光电信号采集电路的实现过程，本发明实施例在此不再赘述。
综上所述，本发明实施例提供了一种光电信号采集电路，该光电信号采集电路可以基于影响量信号确定基准电压，并向光电转换电路发送基准电压，在电能表指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号。由于基准电压是随着影响量信号的变化灵活调整，由此可以实现对影响量的补偿，确保比较结果不会随着影响量而发生变化，从而降低影响量对比较结果的影响，确保输出的矩形波信号始终为方波信号。
本发明实施例提供了一种光电信号采集方法，该方法包括：
步骤701、采集环境光的光照强度，并基于光照强度确定基准电压。
其中，基准电压与光照强度正相关。
步骤702、在电能表的指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号至少包括环境光。
综上所述，本发明实施例提供了一种光电信号采集方法，该方法可以基于影响量信号确定基准电压，并向光电转换电路发送基准电压，在电能表指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，影响量信号至少包括环境光。由于基准电压是随着影响量信号的变化灵活调整，由此可以实现对影响量的补偿，确保比较结果不会随着影响量而发生变化，从而降低影响量对比较结果的影响，确保输出的矩形波信号始终为方波信号。
本发明实施例提供了另一种光电信号采集方法，方法包括：
步骤801、采集环境温度，并基于环境温度确定基准电压。
其中，基准电压与环境温度正相关。
步骤802、在电能表的指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号，该影响量信号包括环境温度。
综上所述，本发明实施例提供了一种光电信号采集方法，该方法可以基于影响量信号确定基准电压，并向光电转换电路发送基准电压，在电能表指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及基准电压的比较结果输出方波信号。由于基准电压是随着影响量信号的变化灵活调整，由此可以实现对影响量的补偿，确保比较结果不会随着影响量而发生变化，从而降低影响量对比较结果的影响，确保输出的矩形波信号始终为方波信号。
需要说明的是，上述方法实施例的具体实现过程可以参考上述光电信号采集电路实施例，本发明实施例在此不再赘述。
需要说明的是，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备（如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统）使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例（非穷尽性列表）包括以下：具有一个或多个布线的电连接部（电子装置），便携式计算机盘盒（磁装置），随机存取存储器（RAM），只读存储器（ROM），可擦除可编辑只读存储器（EPROM或闪速存储器），光纤装置，以及便携式光盘只读存储器（CDROM）。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列（PGA），现场可编程门阵列（FPGA）等。
在本说明书的描述中，参考术语“可选的”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
此外，本发明实施例中所使用的“第一”、“第二”等术语，仅用于描述目的，而不可以理解为指示或者暗示相对重要性，或者隐含指明本实施例中所指示的技术特征数量。由此，本发明实施例中限定有“第一”、“第二”等术语的特征，可以明确或者隐含地表示该实施例中包括至少一个该特征。在本发明的描述中，词语“多个”的含义是至少两个或者两个及以上，例如两个、三个、四个等，除非实施例中另有明确具体的限定。
在本发明中，除非实施例中另有明确的相关规定或者限定，否则实施例中出现的术语“安装”、“相连”、“连接”和“固定”等应做广义理解，例如，连接可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体，可以理解的，也可以是机械连接、电连接等；当然，还可以是直接相连，或者通过中间媒介进行间接连接，或者可以是两个元件内部的连通，或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，能够根据具体的实施情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (7)
1.一种光电信号采集电路，其特征在于，所述光电信号采集电路包括：光强采集电路、主控电路和光电转换电路；
所述光强采集电路与所述主控电路连接，用于采集环境光的光照强度，并向所述主控电路发送所述光照强度；
所述主控电路与所述光电转换电路连接，用于基于所述光照强度确定基准电压，并向所述光电转换电路发送所述基准电压，所述基准电压与所述光照强度正相关；
所述光电转换电路，用于在电能表的指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及所述基准电压的比较结果输出方波信号，所述影响量信号至少包括所述环境光；
所述光电信号采集电路还包括：温度采集电路；所述温度采集电路与所述主控电路连接，用于采集环境温度，并向所述主控电路发送所述环境温度；
所述主控电路还用于基于所述光照强度和所述环境温度确定所述基准电压，所述基准电压与所述环境温度正相关；
所述影响量信号还包括所述环境温度，所述光电转换电路包括光电二极管，所述光电二极管用于采集所述影响量信号；所述主控电路还用于：
从光强、温度和电流的第一对应关系中，确定与所述光照强度和所述环境温度对应的所述光电二极管的基准电流；
从电流与电压的第二对应关系中，确定与所述基准电流对应的基准电压；
所述光强采集电路包括：光敏电阻、第一电阻、第二电阻、第三电阻和放大器；
所述光敏电阻的一端分别与所述第一电阻一端和所述放大器的负极输入端连接；所述第二电阻的一端分别与所述第三电阻的一端和所述放大器的正极输入端连接；所述第一电阻的另一端和所述第二电阻的另一端均与电源端连接，所述光敏电阻的另一端和所述第三电阻的另一端均接地；所述主控电路与所述放大器的输出端连接，用于基于所述放大器输出的参考电压确定所述光照强度；
所述主控电路，用于基于所述参考电压和所述环境温度，从电压、温度与光强的第三对应关系中确定与所述参考电压和所述环境温度对应的光照强度。
2.根据权利要求1所述的光电信号采集电路，其特征在于，所述光电信号采集电路还包括：分别与所述主控电路和所述光电转换电路连接的信号转换电路；
所述主控电路，还用于基于所述基准电压生成脉冲宽度调制PWM信号，并向所述信号转换电路发送所述PWM信号，所述PWM信号的占空比与所述基准电压正相关；
所述信号转换电路，用于将所述PWM信号转换为所述基准电压，并向所述光电转换电路发送所述基准电压。
3.根据权利要求2所述的光电信号采集电路，其特征在于，所述信号转换电路包括：充放电子电路和电压跟随器；
其中，所述充放电子电路分别与所述主控电路和所述电压跟随器连接，用于在所述PWM信号的控制下，向所述电压跟随器输出所述基准电压；
所述电压跟随器还与所述光电转换电路连接，用于向所述光电转换电路发送所述基准电压。
4.根据权利要求3所述的光电信号采集电路，其特征在于，所述充放电子电路包括：第一充放电电阻和第一充放电电容；
其中，所述第一充放电电阻的一端与所述主控电路连接，所述第一充放电电阻的另一端与所述第一充放电电容的一端和所述电压跟随器连接；
所述第一充放电电容的另一端接地。
5.根据权利要求1至4任一所述的光电信号采集电路，其特征在于，所述光电转换电路还包括：分压电路和比较器；
所述光电二极管用于在所述指示灯闪烁的过程中采集所述影响量信号；
所述分压电路与所述光电二极管串联，且与所述比较器的同相输入端连接，用于向所述同相输入端发送所述目标电压；
所述比较器的反相输入端与所述主控电路连接，用于接收所述基准电压，并基于所述基准电压和所述目标电压的比较结果输出所述方波信号。
6.一种光电信号采集系统，其特征在于，所述光电信号采集系统包括：权利要求1至5任一所述的光电信号采集电路。
7.一种光电信号采集方法，其特征在于，应用于权利要求1至5任一所述的光电信号采集电路，所述方法包括：
采集环境光的光照强度；
基于所述光照强度确定基准电压，所述基准电压与所述光照强度正相关；
在电能表的指示灯闪烁的过程中，基于影响量信号所生成的目标电压，以及所述基准电压的比较结果输出方波信号，所述影响量信号至少包括所述环境光。
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