CN209102163U - 一种双控单元燃气表计量电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双控单元燃气表计量电路，包括控制单元、采集燃气表数据信息的数据采集单元及为控制单元供电的电源单元，所述控制单元包括计量控制单元及从计量控制单元读取数据的主控单元，所述信息采集单元将采集到的燃气表数据传输到计量控制单元，所述计量控制单元与主控单元之间进行数据交互。本实用新型采用主控单元和计量控制单元两个控制单元对燃气表内部各个部件的运行进行控制，计量控制单元独立于主控单元控制数据采集单元，能够进行实时计量，降低了主控单元及主系统的功耗；同时，主控单元和计量控制单元能够独立进行固件升级，两者互不影响。

Description

一种双控单元燃气表计量电路

技术领域

本实用新型涉及燃气表计量控制技术领域，具体为一种双控单元燃气表计量电路。

背景技术

随着传感器技术的进步，MEMS传感器(微机电系统)逐渐应用于燃气表计量。基于MEMS传感器的燃气表相对于传统的膜式燃气表，具有结构简单、压损小、无机械磨损等优点。目前，为了降低成本，减少系统复杂度，基于MEMS传感器的燃气表通常只使用一个MCU(微控制单元)。此MCU除了要处理包括计量数据，同时还要负责整个系统的信号控制，电压采集，中断处理等工作。

但是单个MEMS传感器对应使用一个MCU时,燃气表在运行过程中会出现以下不足:

1、基于MEMS传感器的燃气表需要实时进行计量数据的采集，如果只有一个MCU，此MCU可能需要实时采集多个传感器的计量数据，同时还可能使用特定的算法实时处理这些数据。整个系统会被频繁唤醒，无法做到低功耗，进而减少电池寿命。

2、计量部分无法脱离主系统单独工作，主系统故障后，无法确保计量数据的安全。

3、计量部分无法独立于主系统，成为单独的单元。控制部分或计量部分的固件升级，必须通过升级整个系统的固件来实现。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了提供一种双控单元燃气表计量电路，采用主控单元和计量控制单元两个控制单元对燃气表内部各个部件的运行进行控制，计量控制单元独立于主控单元控制数据采集单元，能够进行实时计量，降低了主控单元及主系统的功耗；同时，主控单元和计量控制单元能够独立进行固件升级，两者互不影响。

为了实现上述发明目的，本实用新型采用了以下技术方案：一种双控单元燃气表计量电路，包括控制单元、采集燃气表数据信息的数据采集单元及为控制单元供电的电源单元，所述控制单元包括计量控制单元及从计量控制单元读取数据的主控单元，所述信息采集单元将采集到的燃气表数据传输到计量控制单元，所述计量控制单元与主控单元之间进行数据交互。

计量控制单元独立对数据采集单元进行控制，数据采集单元对燃气表内部的流量、温度或气压等进行计量检测后，将得到的检测数据发送给计量控制单元进行存储。数据采集单元在计量控制单元的控制下能够进行实时检测计量，主控单元定时或者在需要时从计量控制单元获取相关数据即可。

与现有技术相比，采用了上述技术方案的双控单元燃气表计量电路，具有如下有益效果：

一、采用本实用新型的双控单元燃气表计量电路，通过数据采集单元能够直接对数据采集单元及计量相关单元进行控制，能够满足进行实时计量的需求。

二、主控单元不用对数据采集单元和计量相关单元进行控制，在需要计量数据时或定时从计量控制单元获取即可，降低了主控单元的功耗。

三、主控单元和计量控制单元能够独立进行固件升级，两个控制单元的升级互不影响，方便后期维护，降低了维修和升级的成本。

优选的，所述电源单元包括主电池及计量电池，所述主电池为主控单元供电，所述计量电池为计量控制单元供电。当主电池处于低电压或掉电状态时，计量电池不会受到影响，保证数据采集单元和计量控制单元能够继续运行，确保了燃气表核心计量数据的安全。

优选的, 所述主电池及计量电池为锂电池。

优选的，所述数据采集单元包括用于计量燃气表流量信息的热式传感器及采集燃气表内压力信息的压力传感器。

优选的，还包括计量存储单元，所述计量存储单元用于存储计量控制单元获取的信息。计量存储单元只用于存储与计量相关的数据，能够确保计量数据的安全性。

优选的，所述计量控制单元将报警信号或/和脉冲信号传递到主控单元。

附图说明

图1为本实用新型双控单元燃气表计量电路的连接示意图。

具体实施方式

下面参考附图来更加详细地描述本发明的实施方式。

如图1所示的双控单元燃气表计量电路，包括控制单元、采集燃气表数据信息的数据采集单元及为控制单元供电的电源单元，控制单元包括计量控制单元及从计量控制单元读取数据的主控单元，计量控制单元独立对数据采集单元进行控制，数据采集单元对燃气表内部的流量、温度或气压等数据进行检测后，将得到的检测数据发送给计量控制单元进行存储。

数据采集单元在计量控制单元的控制下能够进行实时检测计量，主控单元定时或者在需要时从计量控制单元获取相关数据即可。其中，计量控制单元为计量MCU，主控单元为主MCU，数据采集单元包括多个用于检测不同数据的MEMS传感器，包括但不限于用于计量燃气表流量信息的热式传感器及采集燃气表内压力信息的压力传感器。具体地，计量MCU采用飞思卡尔低功耗MKL16系列。在本实施例中，主控单元为整个燃气表电路的核心单元，除了连接计量控制单元外还连接并控制其他外设单元，其中外设单元包括但不限于阀门控制单元、通讯单元等。其中，电源单元为控制单元提供电源，为了保证主控系统和计量控制系统能够相互独立运行，电源单元包括计量电池和主电池。计量控制单元连接计量电池，主控单元连接主电池， 计量电池与主电池不同，主电池与主控单元连接并为主控单元供电，而计量电池只单独为计量控制单元供电。其中，计量电池采用锂电池，主电池采用能量型锂电池。这样，当主电池处于低电压或掉电状态时，计量电池不会受到影响，保证数据采集单元和计量控制单元能够继续运行，确保了燃气表核心计量数据的安全。

如附图所示，主控单元和计量控制单元都设有单独的存储单元，主控单元连接主控单元，计量控制单元连接计量存储单元。计量存储单元对计量相关的数据进行存储，主存储模块对系统日志、表信息、用户信息等信息进行存储。单独设置专用的计量存储单元可以满足计量控制单元控制数据采集单元进行实时计量的要求，同时确保了燃气表核心计量数据的安全。计量存储单元可以采用EEPROM、FRAM或Flash等非易失性存储介质。其中，Flash可以实现较低的成本与较大的存储容量，但寿命与操作时序比较复杂；FRAM具有较长的寿命，但成本与存储容量上没有优势；而EEPROM可以实现较低的成本与较大的存储容量，同时拥有相对较长的寿命。故在本实施例中，计量存储单元优选采用EEPROM。具体地，计量存储单元使用ATMEL的 AT24C512C，容量64kB，该EEPROM以较低的成本实现较大容量的数据存储，同时寿命较长，计量MCU使用I²C与之进行数据存储。

在有计量控制单元的情况下，主控制系统不需要实时处理计量，只需要定时从计量MCU获取相关数据即可，因此大部分时间可以处于低功耗状态。且计量控制单元与主控单元相对独立，固件可独立升级，互不影响，方便后期维护。同时，为了维持主控制系统低功耗，防止过多的数据交互频繁调用MCU资源，计量控制单元与主控单元之间设有报警、脉冲以及串口三种数据交互。报警、脉冲、串口均以中断方式唤醒低功耗状态下主控MCU，实现主控制系统的低功耗。具体地，计量控制单元使用的I²C均为GPIO模拟，工作时钟小于100kHz，保证了低功耗与可移植性。计量控制单元未使用的I/O配置为输出低，以避免功耗异常。

以上是本实用新型的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种双控单元燃气表计量电路，包括控制单元、采集燃气表数据信息的数据采集单元及为控制单元供电的电源单元，其特征在于：所述控制单元包括计量控制单元及从计量控制单元读取数据的主控单元，所述信息采集单元将采集到的燃气表数据传输到计量控制单元，所述计量控制单元与主控单元之间进行数据交互。

2.根据权利要求1所述的双控单元燃气表计量电路，其特征在于：所述电源单元包括主电池及计量电池，所述主电池为主控单元供电，所述计量电池为计量控制单元供电。

3.根据权利要求2所述的双控单元燃气表计量电路，其特征在于：所述主电池及计量电池为锂电池。

4.根据权利要求1所述的双控单元燃气表计量电路，其特征在于：所述数据采集单元包括用于计量燃气表流量信息的热式传感器及采集燃气表内压力信息的压力传感器。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的双控单元燃气表计量电路，其特征在于：还包括计量存储单元，所述计量存储单元用于存储计量控制单元获取的信息。

6.根据权利要求1-4任意一项所述的双控单元燃气表计量电路，其特征在于：所述计量控制单元将报警信号或/和脉冲信号传递到主控单元。