CN117849445A - 智能水表的电流检测电路及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种智能水表的电流检测电路及其控制方法，包括：采样电阻、差分放大电路、ADC转化电路和控制器；采样电阻的一端与智能水表的监控远传模块相连，另一端与智能水表的供电电源相连；监控远传模块用于监控和传输上述智能水表的计量信息；采样电阻用于导通供电电源输出的供电电压，并产生压降，输出待测电压；差分放大电路用于将待测电压差分放大，得到放大后的待测电压；ADC转化电路用于将放大后的待测电压进行模数转化，得到待测电压数据；控制器用于根据待测电压数据，计算监控远传模块的运行电流。该电路通过将采样电阻串接进监控远传模块和供电电源之间，以在该采样电阻上产生压降，从而根据压降实时检测智能水表的电流。

Description

智能水表的电流检测电路及其控制方法

技术领域

本发明涉及电流检测技术领域，尤其是涉及一种智能水表的电流检测电路及其控制方法。

背景技术

目前，智能水表电路中针对供电电池的检测仅有电压检测，但由于电池电压与电量不成线性比，电池电压不能反映电池剩余电量，当电压低于正常输出电压值时，往往表示电池电量即将耗尽。当智能水表出现元件损坏、环境温度影响、自放电以及参数设置异常等因素引起的电量损耗异常情况时，如果未及时排查发现功耗异常，电池会持续异常放电，直至电量过低，即输出电压低于电压阈值时，电路才能检测到异常，此时已造成了电池电量损耗，导致电池寿命达不到预计使用年限，从而增加了企业更换电池的成本。

整体而言，如何实时检测智能水表的电流的技术问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能水表的电流检测电路及其控制方法，以缓解了由于电池电压与电量不成线性比，电池电压不能反映电池剩余电量，当电压低于正常输出电压值时，往往表示电池电量即将耗尽的技术问题，以解决实时检测智能水表的电流的技术问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种智能水表的电流检测电路，包括：依次相连的采样电阻、差分放大电路、ADC转化电路以及控制器；上述采样电阻的一端与智能水表的监控远传模块相连，另一端与上述智能水表的供电电源相连；上述监控远传模块用于监控和传输上述智能水表的计量信息；上述采样电阻用于导通上述供电电源输出的供电电压，并产生压降，输出待测电压；上述差分放大电路用于将上述待测电压进行差分放大，得到放大后的待测电压；上述ADC转化电路用于将上述放大后的待测电压进行模数转化，得到待测电压数据；上述控制器用于根据上述待测电压数据，计算上述监控远传模块的运行电流。

在本发明较佳的实施方式中，上述电流检测电路还包括：第一开关以及第二开关；上述采样电阻包括：第一采样电阻、第二采样电阻以及第三采样电阻；上述第一采样电阻与上述第一开关并联；上述第二采样电阻与上述第一采样电阻串联后再与上述第二开关并联；上述第一采样电阻的电压输出端与上述差分放大电路中的第一差分放大电路相连；上述第二采样电阻的电压输出端与上述差分放大电路中的第二差分放大电路相连；第三采样电阻的电压输出端与上述差分放大电路中的第三差分放大电路相连；上述控制器用于如果检测到上述智能水表的监控远传模块运行，控制关闭上述第一开关以及上述第二开关，以使上述供电电源输出的供电电压经过上述采样电阻输出第一待测电压；上述第一差分放大电路用于将上述第一待测电压进行差分放大，得到放大后的第一待测电压；上述ADC转化电路中的第一ADC转化电路用于将上述放大后的第一待测电压进行模数转化，得到第一待测电压数据；上述控制器还用于根据上述第一待测电压数据，计算上述监控远传模块的第一运行电流；判断上述第一运行电流是否小于第一预设阈值；如果是，控制上述第一开关导通、上述第二开关断开，以使上述供电电压经过上述第三采样电阻和第二采样电阻，得到第二待测电压；上述第二差分放大电路用于将上述第二待测电压进行差分放大，得到放大后的第二待测电压；上述ADC转化电路中的第二ADC转化电路用于将上述放大后的第二待测电压进行模数转化，得到第二待测电压数据；上述控制器还用于根据上述第二待测电压数据，计算上述监控远传模块的第二运行电流；判断上述第二运行电流是否小于第二预设阈值；如果是，控制上述第二开关导通，以使上述供电电压经过上述第三采样电阻，得到第三待测电压；上述第二预设阈值大于上述第一预设阈值；上述第三差分放大电路用于将上述第三待测电压进行差分放大，得到放大后的第三待测电压；上述ADC转化电路中的第三ADC转化电路用于将上述放大后的第三待测电压进行模数转化，得到第三待测电压数据；上述控制器还用于根据上述第三待测电压数据，计算上述监控远传模块的第三运行电流。

在本发明较佳的实施方式中，上述智能水表的电流检测电路还包括与上述供电电源的输出端相连的第三开关；上述第三开关与ADC转化电路中的第四ADC转化电路相连；上述控制器还用于如果接收到电池电压采样请求，控制上述第三开关闭合，以通过上述第四ADC转化电路将上述供电电压转化为第四待测电压数据；根据第四待测电压数据，确定上述供电电压。

在本发明较佳的实施方式中，上述第一开关、上述第二开关以及上述第三开关均为mos开关。

在本发明较佳的实施方式中，上述第一采样电阻的阻值为100Ω；上述第二采样电阻的阻值为1Ω；上述第三采样电阻的阻值为0.1Ω。

在本发明较佳的实施方式中，上述智能水表的类型为NB-IoT水表。

在本发明较佳的实施方式中，上述控制器还用于判断上述运行电流是否满足预设的预警条件；如果是，控制指定报警终端进行报警操作。

在本发明较佳的实施方式中，上述供电电源的类型为电池。

第二方面，本发明实施例提供了一种智能水表的电流检测电路的控制方法，应用于上述智能水表的电流检测电路；上述方法包括：通过上述采样电阻导通上述供电电源输出的供电电压，并产生压降，输出待测电压；通过上述差分放大电路用于将上述待测电压进行差分放大，得到放大后的待测电压；通过上述ADC转化电路将上述放大后的待测电压进行模数转化，得到待测电压数据；根据上述待测电压数据，计算上述监控远传模块的运行电流。

在本发明较佳的实施方式中，根据上述待测电压数据，计算上述监控远传模块的运行电流的步骤之前，上述方法包括：获取预设的电流检测周期；根据上述待测电压数据，计算上述监控远传模块的运行电流的步骤，包括：在每个上述电流检测周期内，计算一次上述监控远传模块的运行电流。

本发明实施例具有下述有益技术效果：

本发明实施例提供了一种智能水表的电流检测电路及其控制方法，包括：依次相连的采样电阻、差分放大电路、ADC转化电路以及控制器；上述采样电阻的一端与智能水表的监控远传模块相连，另一端与上述智能水表的供电电源相连；上述监控远传模块用于监控和传输上述智能水表的计量信息；上述采样电阻用于导通上述供电电源输出的供电电压，并产生压降，输出待测电压；上述差分放大电路用于将上述待测电压进行差分放大，得到放大后的待测电压；上述ADC转化电路用于将上述放大后的待测电压进行模数转化，得到待测电压数据；上述控制器用于根据上述待测电压数据，计算上述监控远传模块的运行电流。该电路通过将采样电阻串接进监控远传模块和供电电源之间，以在该采样电阻上产生压降，从而根据压降实时检测智能水表的电流。

本实施例公开的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本公开的上述技术即可得知。

为使本公开的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种智能水表的电流检测电路的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的另一种智能水表的电流检测电路的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种智能水表的电流检测电路的控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例提供的另一种智能水表的电流检测电路的控制方法的流程示意图。

图标：11-采样电阻；12-差分放大电路；13-ADC转化电路；14-控制器；15-监控远传模块；16-供电电源；111-第一采样电阻；112-第二采样电阻；113-第三采样电阻；121-第一差分放大电路；122-第二差分放大电路；123-第三差分放大电路；131-第一ADC转化电路；132-第二ADC转化电路；133-第三ADC转化电路；134-第四ADC转化电路；21-第一开关；22-第二开关；23-第三开关。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

智能水表电路中针对供电电池的检测仅有电压检测，但由于电池电压与电量不成线性比，电池电压不能反映电池剩余电量，当电压低于正常输出电压值时，往往表示电池电量即将耗尽。当智能水表出现元件损坏、环境温度影响、自放电以及参数设置异常等因素引起的电量损耗异常情况时，如果未及时排查发现功耗异常，电池会持续异常放电，直至电量过低，即输出电压低于电路电压阈值时，电路才能检测到异常，此时已造成了电池电量损耗，导致电池寿命达不到预计使用年限，从而增加了企业更换电池的成本。

基于此，本发明实施例提供了一种智能水表的电流检测电路及其控制方法，该电路通过将采样电阻串接进监控远传模块和供电电源之间，以在该采样电阻上产生压降，从而根据压降实时检测智能水表的电流。为便于对本发明实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种智能水表的电流检测电路进行详细介绍。

实施例1

在本实施例中，图1为本发明实施例提供的一种智能水表的电流检测电路的结构示意图。

由图1所见，该智能水表的电流检测电路包括：依次相连的采样电阻11、差分放大电路12、ADC转化电路13以及控制器14；上述采样电阻11的一端与智能水表的监控远传模块15相连，另一端与上述智能水表的供电电源16相连。

其中，上述监控远传模块15用于监控和传输上述智能水表的计量信息；上述采样电阻11用于导通上述供电电源16输出的供电电压，并产生压降，输出待测电压；上述差分放大电路12用于将上述待测电压进行差分放大，得到放大后的待测电压；上述ADC转化电路13用于将上述放大后的待测电压进行模数转化，得到待测电压数据；上述控制器14用于根据上述待测电压数据，计算上述监控远传模块15的运行电流。

为了便于理解，图2为本发明实施例提供的另一种智能水表的电流检测电路的结构示意图。

由图2所见，上述电流检测电路还包括：第一开关21以及第二开关22；上述采样电阻包括：第一采样电阻111、第二采样电阻112以及第三采样电阻113；上述第一采样电阻111与上述第一开关21并联；上述第二采样电阻112与上述第一采样电阻111串联后再与上述第二开关22并联；上述第一采样电阻111的电压输出端与上述差分放大电路12中的第一差分放大电路121相连；上述第二采样电阻112的电压输出端与上述差分放大电路12中的第二差分放大电路122相连；第三采样电阻113的电压输出端与上述差分放大电路12中的第三差分放大电路123相连。

进一步的，上述控制器14用于如果检测到上述智能水表的监控远传模块15运行，控制关闭上述第一开关21以及上述第二开关22，以使上述供电电源16输出的供电电压经过上述采样电阻11输出第一待测电压；上述第一差分放大电路121用于将上述第一待测电压进行差分放大，得到放大后的第一待测电压；上述ADC转化电路13中的第一ADC转化电路131用于将上述放大后的第一待测电压进行模数转化，得到第一待测电压数据；上述控制器14还用于根据上述第一待测电压数据，计算上述监控远传模块15的第一运行电流；判断上述第一运行电流是否小于第一预设阈值；如果是，控制上述第一开关21导通、上述第二开关22断开，以使上述供电电压经过上述第三采样电阻113和第二采样电阻112，得到第二待测电压；上述第二差分放大电路122用于将上述第二待测电压进行差分放大，得到放大后的第二待测电压；上述ADC转化电路13中的第二ADC转化电路132用于将上述放大后的第二待测电压进行模数转化，得到第二待测电压数据；上述控制器14还用于根据上述第二待测电压数据，计算上述监控远传模块15的第二运行电流；判断上述第二运行电流是否小于第二预设阈值；如果是，控制上述第二开关22导通，以使上述供电电压经过上述第三采样电阻113，得到第三待测电压；上述第二预设阈值大于上述第一预设阈值；上述第三差分放大电路123用于将上述第三待测电压进行差分放大，得到放大后的第三待测电压；上述ADC转化电路13中的第三ADC转化电路133用于将上述放大后的第三待测电压进行模数转化，得到第三待测电压数据；上述控制器14还用于根据上述第三待测电压数据，计算上述监控远传模块15的第三运行电流。

进一步的，该智能水表的电流检测电路还包括与上述供电电源16的输出端相连的第三开关23；上述第三开关23与ADC转化电路中的第四ADC转化电路134相连；上述控制器14还用于如果接收到电池电压采样请求，控制上述第三开关23闭合，以通过上述第四ADC转化电路134将上述供电电压转化为第四待测电压数据；根据第四待测电压数据，确定上述供电电压。

在本实施例中，上述第一开关21、上述第二开关22以及上述第三开关23均为mos开关。

进一步的，上述第一采样电阻111的阻值为100Ω；上述第二采样电阻112的阻值为1Ω；上述第三采样电阻113的阻值为0.1Ω。

在实际的操作中，上述智能水表的类型为NB-IoT水表。

进一步的，上述控制器14还用于判断上述运行电流是否满足预设的预警条件；如果是，控制指定报警终端进行报警操作。

在本实施例中，上述供电电源16的类型为电池。

本发明实施例提供了一种智能水表的电流检测电路，包括：依次相连的采样电阻、差分放大电路、ADC转化电路以及控制器；上述采样电阻的一端与智能水表的监控远传模块相连，另一端与上述智能水表的供电电源相连；上述监控远传模块用于监控和传输上述智能水表的计量信息；上述采样电阻用于导通上述供电电源输出的供电电压，并产生压降，输出待测电压；上述差分放大电路用于将上述待测电压进行差分放大，得到放大后的待测电压；上述ADC转化电路用于将上述放大后的待测电压进行模数转化，得到待测电压数据；上述控制器用于根据上述待测电压数据，计算上述监控远传模块的运行电流。该电路通过将采样电阻串接进监控远传模块和供电电源之间，以在该采样电阻上产生压降，从而根据压降实时检测智能水表的电流。

实施例2

在本实施例中，图3为本发明实施例提供的一种智能水表的电流检测电路的控制方法的流程示意图。其中，上述智能水表的电流检测电路的控制方法应用于实施例1中的智能水表的电流检测电路。

由图3所见，该方法包括：

步骤S301：通过上述采样电阻导通上述供电电源输出的供电电压，并产生压降，输出待测电压。

步骤S302：通过上述差分放大电路用于将上述待测电压进行差分放大，得到放大后的待测电压。

步骤S303：通过上述ADC转化电路将上述放大后的待测电压进行模数转化，得到待测电压数据。

步骤S304：根据上述待测电压数据，计算上述监控远传模块的运行电流。

在其中的一种实施方式中，在上述步骤S304之前，上述方法包括下述步骤A1：

步骤A1：获取预设的电流检测周期。

进一步的，上述步骤S304包括下述步骤A2：

步骤A2：在每个上述电流检测周期内，计算一次上述监控远传模块的运行电流。

为了便于理解，图4为本发明实施例提供的另一种智能水表的电流检测电路的控制方法的流程示意图。

在实际的操作中，该方法还包括：判断运行电流对应流量数据采集、数据离散上报或休眠待机状态中的具体何种工作状态；若不是流量数据采集状态或数据上报状态，则判断为休眠待机状态；判断运行电流是否在流量数据采集状态理论电流区间内，若在理论电流区间内则表示当前状态确认为流量数据采集状态，功耗正常；若不在理论电流区间内则表示电流异常，输出流量数据采集电流异常信号；判断为数据上报状态，接着判断运行电流是否在数据上报状态理论电流区间内，若在数据上报状态理论电流内则表示当前状态确认为数据上报状态；若不在数据上报状态理论电流内则表示电流异常，输出数据上报电流异常信号；如果判断为休眠待机状态，接着判断运行电流是否在休眠待机状态理论电流区间内，若在休眠待机状态理论电流区间内则表示当前状态确认为休眠待机状态，若不在休眠待机状态理论电流区间内则表示电流异常，输出休眠待机电流异常信号。

本发明实施例提供的作业人员的智能水表的电流检测电路的控制方法，其实现原理及产生的技术效果和前述智能水表的电流检测电路实施例相同，为简要描述，上述智能水表的电流检测电路的控制方法的实施例部分未提及之处，可参考前述智能水表的电流检测电路实施例中相应内容。

最后应说明的是：以上上述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以上述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种智能水表的电流检测电路，其特征在于，包括：依次相连的采样电阻、差分放大电路、ADC转化电路以及控制器；所述采样电阻的一端与智能水表的监控远传模块相连，另一端与所述智能水表的供电电源相连；所述监控远传模块用于监控和传输所述智能水表的计量信息；

所述采样电阻用于导通所述供电电源输出的供电电压，并产生压降，输出待测电压；

所述差分放大电路用于将所述待测电压进行差分放大，得到放大后的待测电压；

所述ADC转化电路用于将所述放大后的待测电压进行模数转化，得到待测电压数据；

所述控制器用于根据所述待测电压数据，计算所述监控远传模块的运行电流。

2.根据权利要求1所述的智能水表的电流检测电路，其特征在于，所述电流检测电路还包括：第一开关以及第二开关；所述采样电阻包括：第一采样电阻、第二采样电阻以及第三采样电阻；所述第一采样电阻与所述第一开关并联；所述第二采样电阻与所述第一采样电阻串联后再与所述第二开关并联；所述第一采样电阻的电压输出端与所述差分放大电路中的第一差分放大电路相连；所述第二采样电阻的电压输出端与所述差分放大电路中的第二差分放大电路相连；第三采样电阻的电压输出端与所述差分放大电路中的第三差分放大电路相连；

所述控制器用于如果检测到所述智能水表的监控远传模块运行，控制关闭所述第一开关以及所述第二开关，以使所述供电电源输出的供电电压经过所述采样电阻输出第一待测电压；

所述第一差分放大电路用于将所述第一待测电压进行差分放大，得到放大后的第一待测电压；

所述ADC转化电路中的第一ADC转化电路用于将所述放大后的第一待测电压进行模数转化，得到第一待测电压数据；

所述控制器还用于根据所述第一待测电压数据，计算所述监控远传模块的第一运行电流；判断所述第一运行电流是否小于第一预设阈值；如果是，控制所述第一开关导通、所述第二开关断开，以使所述供电电压经过所述第三采样电阻和第二采样电阻，得到第二待测电压；

所述第二差分放大电路用于将所述第二待测电压进行差分放大，得到放大后的第二待测电压；

所述ADC转化电路中的第二ADC转化电路用于将所述放大后的第二待测电压进行模数转化，得到第二待测电压数据；

所述控制器还用于根据所述第二待测电压数据，计算所述监控远传模块的第二运行电流；判断所述第二运行电流是否小于第二预设阈值；如果是，控制所述第二开关导通，以使所述供电电压经过所述第三采样电阻，得到第三待测电压；所述第二预设阈值大于所述第一预设阈值；

所述第三差分放大电路用于将所述第三待测电压进行差分放大，得到放大后的第三待测电压；

所述ADC转化电路中的第三ADC转化电路用于将所述放大后的第三待测电压进行模数转化，得到第三待测电压数据；

所述控制器还用于根据所述第三待测电压数据，计算所述监控远传模块的第三运行电流。

3.根据权利要求2所述的智能水表的电流检测电路，其特征在于，还包括与所述供电电源的输出端相连的第三开关；所述第三开关与ADC转化电路中的第四ADC转化电路相连；

所述控制器还用于如果接收到电池电压采样请求，控制所述第三开关闭合，以通过所述第四ADC转化电路将所述供电电压转化为第四待测电压数据；根据第四待测电压数据，确定所述供电电压。

4.根据权利要求3所述的智能水表的电流检测电路，其特征在于，所述第一开关、所述第二开关以及所述第三开关均为mos开关。

5.根据权利要求3所述的智能水表的电流检测电路，其特征在于，所述第一采样电阻的阻值为100Ω；所述第二采样电阻的阻值为1Ω；所述第三采样电阻的阻值为0.1Ω。

6.根据权利要求1所述的智能水表的电流检测电路，其特征在于，所述智能水表的类型为NB-IoT水表。

7.根据权利要求1所述的智能水表的电流检测电路，其特征在于，所述控制器还用于判断所述运行电流是否满足预设的预警条件；如果是，控制指定报警终端进行报警操作。

8.根据权利要求1所述的智能水表的电流检测电路，其特征在于，所述供电电源的类型为电池。

9.一种智能水表的电流检测电路的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1至8任一项所述的智能水表的电流检测电路；所述方法包括：

通过所述采样电阻导通所述供电电源输出的供电电压，并产生压降，输出待测电压；

通过所述差分放大电路用于将所述待测电压进行差分放大，得到放大后的待测电压；

通过所述ADC转化电路将所述放大后的待测电压进行模数转化，得到待测电压数据；

根据所述待测电压数据，计算所述监控远传模块的运行电流。

10.根据权利要求9所述的智能水表的电流检测电路的控制方法，其特征在于，根据所述待测电压数据，计算所述监控远传模块的运行电流的步骤之前，所述方法包括：

获取预设的电流检测周期；

根据所述待测电压数据，计算所述监控远传模块的运行电流的步骤，包括：

在每个所述电流检测周期内，计算一次所述监控远传模块的运行电流。