CN213748600U - 自存储编程型水表数据采样转换模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及用水管理技术领域，提出了自存储编程型水表数据采样转换模块，包括均与主控电路连接的模拟量采集电路和脉冲采集电路，主控电路还与远程终端连接，模拟量采集电路包括依次连接的运放U7、光耦合器U1和光耦合器U2，运放U7的同相输入端用于与模拟量水表连接，运放U7的输出端和反相输入端连接，运放U7的输出端依次通过电阻R4、光耦合器U1的输入端、光耦合器U2的输入端接地，光耦合器U1的输出三极管集电极连接电源VDD1，光耦合器U1的输出三极管发射极通过电阻R2接地，光耦合器U1的输出三极管发射极还与运放U7的反相输入端连接，通过上述技术方案，解决了现有技术中水表数据采集操作繁琐的问题。

Description

自存储编程型水表数据采样转换模块

技术领域

本实用新型涉及用水管理技术领域，具体的，涉及自存储编程型水表数据采样转换模块。

背景技术

随着节约用水意识的不断提高，国家对取用水综合治理越来越重视。市场上新兴计量设备层出不穷，目前主要分为脉冲水表、超声波水表、电磁流量计等，通讯方式大致有脉冲信号、模拟量信号、RS485直读信号等。如上述所述，计量设备种类繁多，通讯方式更是不同。选择计量设备要根据现场环境、价格高低、客户需求等等因素选型，因此为获取计量设备信息，远程终端需不断更新底层程序来适应不同类型通讯方式、通讯规约，给开发人员带来了大量反复工作，给工程项目增添了诸多不确定因素。

实用新型内容

本实用新型提出自存储编程型水表数据采样转换模块，解决了现有技术中水表数据采集操作繁琐的问题。

本实用新型的技术方案如下：包括均与主控电路连接的模拟量采集电路和脉冲采集电路，所述主控电路还与远程终端连接，

所述模拟量采集电路包括依次连接的运放U7、光耦合器U1和光耦合器U2，所述运放U7的同相输入端用于与模拟量水表连接，所述运放U7的输出端和反相输入端连接，所述运放U7的输出端依次通过电阻R4、所述光耦合器U1的输入端、所述光耦合器U2的输入端接地，

所述光耦合器U1的输出三极管集电极连接电源VDD1，所述光耦合器U1的输出三极管发射极通过电阻R2接地，所述光耦合器U1的输出三极管发射极还与所述运放U7的反相输入端连接，

所述光耦合器U2的输出三极管集电极连接电源VDD2，所述光耦合器U2的输出三极管发射极通过电阻R5接地，所述光耦合器U2的输出三极管发射极与所述主控电路连接。

进一步，所述运放U7的输出端与反相输入端之间通过电容C2连接。

进一步，还包括电源隔离芯片U3，所述电源隔离芯片U3的VIN端与电源VDD1连接，所述电源隔离芯片U3的Vo端输出电源VDD2。

进一步，所述脉冲采集电路包括光耦合器U4，所述光耦合器U4的输出端用于与脉冲水表连接，所述光耦合器U4的输出端用于与所述主控电路连接。

进一步，还包括USB充电电路，所述USB充电电路包括依次连接的USB通信接口P1和充电芯片U5，所述充电芯片U5的FB端与电池B1的正极连接，所述电池B1的负极接地，所述USB通信接口P1还用于与PC机连接。

进一步，所述电池B1的正极还与所述充电芯片U5的BAT端连接，所述充电芯片U5的BAT端通过电容C4接地，

还包括电阻R12，所述电阻R12的一端与所述充电芯片U5的ISET端连接，所述电阻R12的另一端接地。

进一步，还包括电池电量监测电路，所述电池电量监测电路包括监控芯片U6，

所述监控芯片U6的VIN端通过电阻R13与电池B1的正极连接，所述电池B1的负极和地之间连接有电阻R20，所述电阻R20接地的一端与监控芯片U6的SNS端连接，所述电阻R20的另一端与监控芯片U6的Vss端连接，

所述电池B1的正极依次通过MOS管Q1、MOS管Q2输出，所述MOS管Q1的G极通过电阻R15连接至所述监控芯片U6的CC端，所述MOS管Q2的G极通过电阻R16连接至所述监控芯片U6的DC端。

进一步，所述监控芯片U6的DQ端和PS端均与所述主控电路连接。

本实用新型的工作原理及有益效果为：

本实用新型中模拟量采集电路用于与模拟量水表连接，采集模拟量数据到主控电路，脉冲采集电路用于与脉冲水表连接，采集脉冲数据到主控电路，主控电路读取到各路模拟数据和脉冲数据后，转化为统一的数据格式发送至远程终端，简化了远程终端的操作，节省了人力。

其中，模拟量采集电路的工作原理为：运放U7构成电压跟随器，模拟信号AIN1输入到运放U7的同相输入端，运放U7的输出端输出电压AIN1，运放U7的输出端电压AIN1通过电阻R4驱动光耦合器U1输入端的二极管、光耦合器U1输入端的二极管发光，电阻R2的一端与运放U7的反相输入端连接，另一端接地，电阻R2的端电压等于运放U7的反相输入端电压，也等于输入模拟信号AIN1；模拟信号AIN1增加时，光耦合器U1输入端的二极管发光亮度增加，光耦合器U1输出端的三极管导通电阻减小，流经电阻R2的电流增加，电阻R2分压增加；模拟信号AIN1减小时，光耦合器U1输入端的二极管发光亮度减小，光耦合器U1输出端的三极管导通电阻增加，流经电阻R2的电流减小，电阻R2分压减小，最终使得电阻R2的端电压跟随模拟信号AIN1的变化而变化。

光耦合器U2输出三极管的发射极通过电阻R5接地，电阻R5与电阻R2阻值相同，且光耦合器U1和光耦合器U2的参数相同，因此，电阻R5的端电压AIN2与电阻R2 的端电压相同，都等于输入模拟信号电压AIN1，电阻R5的端电压AIN2送入主控电路，主控电路通过读取电阻R5的端电压AIN2的值，即可得到模拟信号AIN1的大小。

通过模拟量采集电路实现了主控电路对模拟量水表的数据读取，同时光耦合器U1和光耦合器U2实现了模拟量水表与主控电路的电气隔离，避免外部干扰信号进入主控电路，保证主控电路的可靠工作。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1为本实用新型中模拟量采集电路原理图；

图2为本实用新型中脉冲采集电路原理图；

图3为本实用新型中USB充电电路原理图；

图4为本实用新型中电池电量监测电路原理图；

图中：1-模拟量采集电路，2-脉冲采集电路，3-USB充电电路，4-电池电量监测电路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都涉及本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例自存储编程型水表数据采样转换模块包括均与主控电路连接的模拟量采集电路和脉冲采集电路，主控电路还与远程终端连接，

模拟量采集电路包括依次连接的运放U7、光耦合器U1和光耦合器U2，运放U7的同相输入端用于与模拟量水表连接，运放U7的输出端和反相输入端连接，运放U7的输出端依次通过电阻R4、光耦合器U1的输入端、光耦合器U2的输入端接地，

光耦合器U1的输出三极管集电极连接电源VDD1，光耦合器U1的输出三极管发射极通过电阻R2接地，光耦合器U1的输出三极管发射极还与运放U7的反相输入端连接，

光耦合器U2的输出三极管集电极连接电源VDD2，光耦合器U2的输出三极管发射极通过电阻R5接地，光耦合器U2的输出三极管发射极与主控电路连接。

本实施例中模拟量采集电路用于与模拟量水表连接，采集模拟量数据到主控电路，脉冲采集电路用于与脉冲水表连接，采集脉冲数据到主控电路，主控电路读取到各路模拟数据和脉冲数据后，转化为统一的数据格式发送至远程终端，简化了远程终端的操作，节省了人力。

其中，模拟量采集电路的工作原理为：运放U7构成电压跟随器，模拟信号AIN1输入到运放U7的同相输入端，运放U7的输出端输出电压AIN1，运放U7的输出端电压AIN1通过电阻R4驱动光耦合器U1输入端的二极管、光耦合器U1输入端的二极管发光，电阻R2的一端与运放U7的反相输入端连接，另一端接地，电阻R2的端电压等于运放U7的反相输入端电压，也等于输入模拟信号AIN1；模拟信号AIN1增加时，光耦合器U1输入端的二极管发光亮度增加，光耦合器U1输出端的三极管导通电阻减小，流经电阻R2的电流增加，电阻R2分压增加；模拟信号AIN1减小时，光耦合器U1输入端的二极管发光亮度减小，光耦合器U1输出端的三极管导通电阻增加，流经电阻R2的电流减小，电阻R2分压减小，最终使得电阻R2的端电压跟随模拟信号AIN1的变化而变化。

光耦合器U2输出三极管的发射极通过电阻R5接地，电阻R5与电阻R2阻值相同，且光耦合器U1和光耦合器U2的参数相同，因此，电阻R5的端电压AIN2与电阻R2 的端电压相同，都等于输入模拟信号电压AIN1，电阻R5的端电压AIN2送入主控电路，主控电路通过读取电阻R5的端电压AIN2的值，即可得到模拟信号AIN1的大小。

通过模拟量采集电路实现了主控电路对模拟量水表的数据读取，同时光耦合器U1和光耦合器U2实现了模拟量水表与主控电路的电气隔离，避免外部干扰信号进入主控电路，保证主控电路的可靠工作。

进一步，如图1所示，运放U7的输出端与反相输入端之间通过电容C2连接。

由于光耦合器U1的滞后作用，会使运放U7反相输入端的电压滞后，在运放U7的输出端和反相输入端之间连接电容C2，抵消电压滞后。

进一步，如图1所示，还包括电源隔离芯片U3，电源隔离芯片U3的VIN端与电源VDD1连接，电源隔离芯片U3的Vo端输出电源VDD2。

电源隔离芯片U3为光耦合器U2提供隔离的电源，实现光耦合器U2两侧电路的电气隔离。

进一步，如图2所示，脉冲采集电路包括光耦合器U4，光耦合器U4的输出端用于与脉冲水表连接，光耦合器U4的输出端用于与主控电路连接。

脉冲水表的输出信号经光耦合器U4传输至主控电路，光耦合器U4实现了脉冲水表和主控电路的电气隔离，避免外部干扰信号进入主控电路，保证主控电路的可靠工作。

进一步，如图3所示，还包括USB充电电路，USB充电电路包括依次连接的USB通信接口P1和充电芯片U5，充电芯片U5的FB端与电池B1的正极连接，电池B1的负极接地，USB通信接口P1还用于与PC机连接。

USB通信接口P1用于与PC机连接，实现对本实施例采样转换模块中数据的读取，在PC机读取数据时，USB通信接口P1的电源5V引脚为充电芯片U5提供电源，充电芯片U5为电池B1充电，电池B1为整个电路供电。

进一步，如图3所示，电池B1的正极还与充电芯片U5的BAT端连接，充电芯片U5的BAT端通过电容C4接地，

还包括电阻R12，电阻R12的一端与充电芯片U5的ISET端连接，电阻R12的另一端接地。

在充电芯片U5的ISET端设置电阻R12，通过调节电阻R12的大小可以调节充电电流的设定值；电池B1的充电电压反馈至充电芯片U5的BAT端，可以根据电池B1的充电电压调节充电电流的大小。

进一步，如图4所示，还包括电池电量监测电路，电池电量监测电路包括监控芯片U6，

监控芯片U6的VIN端通过电阻R13与电池B1的正极连接，电池B1的负极和地之间连接有电阻R20，电阻R20接地的一端与监控芯片U6的SNS端连接，电阻R20的另一端与监控芯片U6的Vss端连接，

电池B1的正极依次通过MOS管Q1、MOS管Q2输出，MOS管Q1的G极通过电阻R15连接至监控芯片U6的CC端，MOS管Q2的G极通过电阻R16连接至监控芯片U6的DC端。

电池B1的正极电压BAT+通过电阻R13反馈至监控芯片U6的VIN端，电阻R20连接在电池B1的负极和地之间，且电阻R20的一端与监控芯片U6 的SNS端连接，另一端与监控芯片U6的Vss端连接，进行电池B1的输出电流监测，当监测到电池B1的电压或电流异常时，监控芯片U6的CC端（充电保护控制端）或DC端（放电保护控制端）输出控制信号，关断电池B1的输出VOUT。

进一步，如图4所示，监控芯片U6的DQ端和PS端均与主控电路连接。

监测数据通过监控芯片U6的DQ端输出至主控电路，当电池B1电量过低时，主控电路发出信号，提醒工作人员及时充电；监控芯片U6的PS端与主控电路连接，用于设定工作模式或休眠模式。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.自存储编程型水表数据采样转换模块，其特征在于，包括均与主控电路连接的模拟量采集电路（1）和脉冲采集电路（2），所述主控电路还与远程终端连接，

所述模拟量采集电路（1）包括依次连接的运放U7、光耦合器U1和光耦合器U2，所述运放U7的同相输入端用于与模拟量水表连接，所述运放U7的输出端和反相输入端连接，所述运放U7的输出端依次通过电阻R4、所述光耦合器U1的输入端、所述光耦合器U2的输入端接地，

所述光耦合器U1的输出三极管集电极连接电源VDD1，所述光耦合器U1的输出三极管发射极通过电阻R2接地，所述光耦合器U1的输出三极管发射极还与所述运放U7的反相输入端连接，

所述光耦合器U2的输出三极管集电极连接电源VDD2，所述光耦合器U2的输出三极管发射极通过电阻R5接地，所述光耦合器U2的输出三极管发射极与所述主控电路连接。

2.根据权利要求1所述的自存储编程型水表数据采样转换模块，其特征在于，所述运放U7的输出端与反相输入端之间通过电容C2连接。

3.根据权利要求1所述的自存储编程型水表数据采样转换模块，其特征在于，还包括电源隔离芯片U3，所述电源隔离芯片U3的VIN端与电源VDD1连接，所述电源隔离芯片U3的Vo端输出电源VDD2。

4.根据权利要求1所述的自存储编程型水表数据采样转换模块，其特征在于，所述脉冲采集电路（2）包括光耦合器U4，所述光耦合器U4的输出端用于与脉冲水表连接，所述光耦合器U4的输出端用于与所述主控电路连接。

5.根据权利要求1所述的自存储编程型水表数据采样转换模块，其特征在于，还包括USB充电电路（3），所述USB充电电路（3）包括依次连接的USB通信接口P1和充电芯片U5，所述充电芯片U5的FB端与电池B1的正极连接，所述电池B1的负极接地，所述USB通信接口P1还用于与PC机连接。

6.根据权利要求5所述的自存储编程型水表数据采样转换模块，其特征在于，所述电池B1的正极还与所述充电芯片U5的BAT端连接，所述充电芯片U5的BAT端通过电容C4接地，

还包括电阻R12，所述电阻R12的一端与所述充电芯片U5的ISET端连接，所述电阻R12的另一端接地。

7.根据权利要求5所述的自存储编程型水表数据采样转换模块，其特征在于，还包括电池电量监测电路（4），所述电池电量监测电路（4）包括监控芯片U6，

所述监控芯片U6的VIN端通过电阻R13与电池B1的正极连接，所述电池B1的负极和地之间连接有电阻R20，所述电阻R20接地的一端与监控芯片U6的SNS端连接，所述电阻R20的另一端与监控芯片U6的Vss端连接，

所述电池B1的正极依次通过MOS管Q1、MOS管Q2输出，所述MOS管Q1的G极通过电阻R15连接至所述监控芯片U6的CC端，所述MOS管Q2的G极通过电阻R16连接至所述监控芯片U6的DC端。

8.根据权利要求7所述的自存储编程型水表数据采样转换模块，其特征在于，所述监控芯片U6的DQ端和PS端均与所述主控电路连接。

Images