CN212539307U - 一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，包括遮光片、红外发射电路和红外接收电路，所述红外发射电路包括红外发光管IR1；所述红外接收电路包括红外接收管PD1，所述红；所述红外发光管IR1与红外接收管PD1相对设置，所述遮光片间断切断红外发光管IR1与红外接收管PD1之间的通路。通过反向器U1将高低压信号反馈到MCU单片机中，若反向器U1接收到的是高电压时，而反向器U1反馈到MCU单片机的是低电平脉冲，则红外发射电路与红外接收电路中间没有遮挡物，若反向器U1接收到的是低电压时，而反向器U1反馈到MCU单片机的是高电平脉冲，从而来判读红外发射电路与红外接收电路中间是否出现遮挡物移动现象。
Description
技术领域
本实用新型涉及物联网智能燃气表技术领域，具体地说涉及一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统。
背景技术
随着我国信息化、智能化以及科技化水平的提升，智能计量技术在燃气表中的应用也越来越广泛，随着社会的不断发展和进步,天然气的使用在现代社会发展和居民生活中的地位和作用越来越重要；随着城市管道的大规模推广和应用，燃气表的应用也深入到千家万户，随着城市规模的扩大，针对燃气公司对燃气表监控和燃气用量大数据分析的需要，伴随着智能云服务、物联网产业和技术的逐步发展，物联网技术在智能燃气表的运用也越来越多。
智能燃气表一般会采用一些磁性元器件进行采样以便获取控制信息，磁性元件通常由绕组和磁芯构成，它是储能、能量转换及电气隔离所必备的电力电子器件，主要包括变压器和电感器两大类。几乎所有电源电路中，都离不开磁性元器件，磁性元件是电力电子技术最重要的组成部分之一,然后传统燃气表脉冲采样一般都使用干簧管、霍尔、磁阻等磁敏元件进行采样,这些元件都有一个共性那就是会受外界磁场的干扰，可能出现采样不样，采样数与实际值不相同等情况。
实用新型内容
本实用新型的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，通过检测光源有遮挡和无遮挡时红外接收管的两种状态来输出采样信号。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下。
一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，包括遮光片、红外发射电路和红外接收电路，其特征在于：
所述红外发射电路包括红外发光管IR1，所述红外发光管IR1的正极连接有PMOS管Q1的漏极，负极通过电阻R1连接有接地端GND，所述PMOS管Q1的源极共同连接有MCU单片机和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端与PMOS管Q1的源极相连并连接有电源VCC；
所述红外接收电路包括红外接收管PD1，所述红外接收管PD1的负极连接电源VCC，正极连接有反向器U1的引脚2，所述反向器U1的引脚3连接接地端GND，所述反向器U1的引脚4连接MCU单片机，所述反向器U1的引脚5连接电源VCC；
所述红外发光管IR1与红外接收管PD1相对设置，所述遮光片间断切断红外发光管IR1与红外接收管PD1之间的通路。
所述红外接收管PD1与引脚2连接后并连接有电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端与引脚3连接后并连接接地端GND。
所述反向器U1的引脚1为常闭NC触点，所述引脚2为输入端A，所述引脚3为接地端GND，所述引脚4为输出端Y，所述引脚5为电源端VCC。
所述电源VCC与电阻R2和PMOS管Q1的源极共同连接后通过电容C1连接接地端GND。
所述电源VCC与引脚5共同连接后通过电容C2连接接地端GND。
所述遮光片通过一个机型轮连接在燃气表上，所述遮光片随机型轮旋转间断切断红外发光管IR1与红外接收管PD1之间的通路。
所述红外发光管IR1为发光二极管，所述红外接收管PD1为光敏二极管。
所述反向器U1为非门芯片,所述非门芯片的型号是SGM74SZ14
本申请的有益效果是。
所述反向器U1为非门芯片。
1、通过MCU单片机控制红外发射电路每隔一段时间发射一个脉冲，同时检验红外接收电路是否接收到脉冲，既通过PMOS管导通红外发光管IR1发生红外光脉冲信号，此时红外接收管PD1接收到红外光信号，通过反向器U1将高低压信号反馈到MCU单片机中，若反向器U1接收到的是高电压时，而反向器U1反馈到MCU单片机的是低电平脉冲，则红外发射电路与红外接收电路中间没有遮挡物，若反向器U1接收到的是低电压时，而反向器U1反馈到MCU单片机的是高电平脉冲，则红外发射电路与红外接收电路中间有遮挡物，从而来判读红外发射电路与红外接收电路中间是否出现遮挡物移动现象。
2、通过电容C1和C2滤电源VCC的纹波，让电源VCC更稳定可靠，通过R2是PMOS管Q1的上拉电阻，在MCU单片机引脚无电平输出时,起稳定电平的作用,通过R3是采样电阻，采样流过红外接收管PPD1的电流并转换为电压信号输出给反向器U1，R3两端的电压:U=I*R3。
附图说明
图1为本实用新型的电路连接图。
图2为本实用新型中的红外发射电路结构示意图。
图3为本实用新型中的红外接收电路结构示意图
图中标号为：1、遮光片，2、红外发射电路，3、红外接收电路。
具体实施方式
实施例1
如图1至3所示，一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，包括遮光片1、红外发射电路2和红外接收电路3：
所述红外发射电路2包括红外发光管IR1，所述红外发光管IR1的正极连接有PMOS管Q1的漏极，负极通过电阻R1连接有接地端GND，所述PMOS管Q1的源极共同连接有MCU单片机和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端与PMOS管Q1的源极相连并连接有电源VCC；
所述红外接收电路3包括红外接收管PD1，所述红外接收管PD1的负极连接电源VCC，正极连接有反向器U1的引脚2，所述反向器U1的引脚3连接接地端GND，所述反向器U1的引脚4连接MCU单片机，所述反向器U1的引脚5连接电源VCC；
所述红外发光管IR1与红外接收管PD1相对设置，所述遮光片1间断切断红外发光管IR1与红外接收管PD1之间的通路。
所述红外接收管PD1与引脚2连接后并连接有电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端与引脚3连接后并连接接地端GND。
所述反向器U1的引脚1为常闭NC触点，所述引脚2为输入端A，所述引脚3为接地端GND，所述引脚4为输出端Y，所述引脚5为电源端VCC。
所述电源VCC与电阻R2和PMOS管Q1的源极共同连接后通过电容C1连接接地端GND。
所述电源VCC与引脚5共同连接后通过电容C2连接接地端GND。
所述遮光片1通过一个机型轮连接在燃气表上，所述遮光片1随机型轮旋转间断切断红外发光管IR1与红外接收管PD1之间的通路。
所述反向器U1为非门芯片,所述非门芯片的型号是SGM74SZ14
所述红外发光管IR1为发光二极管，所述红外接收管PD1为光敏二极管。
MCU单片机发出IR_TX信号，当IR_TX为低电平“0”时，PMOS管Q1的栅极电压小于源极电压，PMOS管Q1导通，红外发光管IR1发光，发光波长940nm；红外接收管PD1接收外发光管IR1的发光，外发光管IR1导通，红外发光管IR1发光强度通过调整电阻R1进行调节，使红外接收管PD1在一定强度的红外光线照射下电流达到，电压U=I*R=1mA*2*1000=2V，MCU单片机的输入端A为2V的高电压，反向器U1此时输出端Y输出信号IR_RX则为高电平“0”，也就是MCU单片机接收到的高电压“0”；MCU单片机发出IR_TX信号，当IR_TX为高电平“1”时，PMOS管Q1的栅极电压增加，PMOS管Q1截止，红外发光管IR1断开停止发光，红外接收管PD1在没有红外光照射的件条下电流很小约为100nA，此时电阻R3上的电压为U=I*R=0.1uA*2*1000=200uV=0.2mV，U1的输入电压为0.2mV（低电平），U1是个非门芯片（反向器）此时输出信号IR_RX则为高电平“1”，也就是单片机接收到高电压“1”，MCU单片机通过IR_RX信号“1”和“0”的变化红外光源是否被遮挡，当光源被遮挡时MCU单片机接到高电平“1”，无遮挡时MCU单片机接到低电平“0”，既判断红外发光管IR1与红外接收管PD1之间是否有遮挡物移动现象，通过MCU单片机控制红外发射电路1每隔一段时间发射一个脉冲，同时检验红外接收电路2是否接收到脉冲，既通过PMOS管导通红外发光管IR1发生红外光脉冲信号，此时红外接收管PD1接收到红外光信号，通过反向器U1将高低压信号反馈到MCU单片机中，若反向器U1接收到的是高电压时，而反向器U1反馈到MCU单片机的是低电平脉冲，则红外发射电路与红外接收电路中间没有遮挡物，若反向器U1接收到的是低电压时，而反向器U1反馈到MCU单片机的是高电平脉冲，则红外发射电路与红外接收电路中间有遮挡物，从而来判读红外发射电路与红外接收电路中间是否出现遮挡物移动现象。
通过电容C1和C2滤电源VCC的纹波，让电源VCC更稳定可靠，通过R2是PMOS管Q1的上拉电阻，在MCU单片机引脚无电平输出时,起稳定电平的作用,通过R3是采样电阻，采样流过红外接收管PPD1的电流并转换为电压信号输出给反向器U1，R3两端的电压:U=I*R3。
所述MCU单片机发射脉冲只有几微秒，即便每数十毫秒产生一个脉冲，反向器U1的工作时间短，功耗低，优于传统的干弹簧管采集方式。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
以上所述实施例仅表达了本申请的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，包括遮光片（1）、红外发射电路（2）和红外接收电路（3），其特征在于：
所述红外发射电路（2）包括红外发光管IR1，所述红外发光管IR1的正极连接有PMOS管Q1的漏极，负极通过电阻R1连接有接地端GND，所述PMOS管Q1的源极共同连接有MCU单片机和电阻R2的一端，所述电阻R2的另一端与PMOS管Q1的源极相连并连接有电源VCC；
所述红外接收电路（3）包括红外接收管PD1，所述红外接收管PD1的负极连接电源VCC，正极连接有反向器U1的引脚2，所述反向器U1的引脚3连接接地端GND，所述反向器U1的引脚4连接MCU单片机，所述反向器U1的引脚5连接电源VCC；
所述红外发光管IR1与红外接收管PD1相对设置，所述遮光片（1）间断切断红外发光管IR1与红外接收管PD1之间的通路。
2.如权利要求1所述的一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，其特征在于：所述红外接收管PD1与引脚2连接后并连接有电阻R3的一端，所述电阻R3的另一端与引脚3连接后并连接接地端GND。
3.如权利要求2所述的一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，其特征在于：所述反向器U1的引脚1为常闭NC触点，所述引脚2为输入端A，所述引脚3为接地端GND，所述引脚4为输出端Y，所述引脚5为电源端VCC。
4.如权利要求2所述的一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，其特征在于：所述电源VCC与电阻R2和PMOS管Q1的源极共同连接后通过电容C1连接接地端GND。
5.如权利要求2所述的一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，其特征在于：所述电源VCC与引脚5共同连接后通过电容C2连接接地端GND。
6.如权利要求2所述的一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，其特征在于：所述遮光片（1）通过一个机型轮连接在燃气表上，所述遮光片（1）随机型轮旋转间断切断红外发光管IR1与红外接收管PD1之间的通路。
7.如权利要求2所述的一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，其特征在于：所述红外发光管IR1为发光二极管，所述红外接收管PD1为光敏二极管。
8.如权利要求2所述的一种物联网智能燃气表的对射式光电采样系统，其特征在于：所述反向器U1为非门芯片,所述非门芯片的型号是SGM74SZ14。
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