CN217037194U - 光电接收电路、光电通讯电路及装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种光电接收电路、光电通讯电路及装置；所述光电接收电路连接电能表主控单元，包括相互连接的光电接收单元、电压信号采样单元和信号处理单元；其中，所述光电接收单元用于将接收到的光信号转换为电流信号；所述电压信号采样单元用于对接收到的所述电流信号采样以获得第一电压信号；所述信号处理单元连接所述电压信号采样单元，用于将所述第一电压信号转换为第二电压信号，以使所述电能表主控单元根据该第二电压信号获得对应的通讯信号；本实用新型相较于现有的基于三极管实现通讯电路响应的方式，可以显著提高通讯电路的响应速率，从而可以提高光电通讯的波特率，减少通讯时间。

Description

光电接收电路、光电通讯电路及装置

技术领域

本实用新型涉及电能表通信领域，尤其是一种光电接收电路、光电通讯电路及装置。

背景技术

现有的光电通讯接收电路中，往往采用三极管对光电转换器输出的电流信号进行电流放大后输出；然后，由于三极管为基于控制端接收到的控制信号，对输出的电流大小进行调节，因此，其调节反馈速度较慢，其通讯速率通常在300Bps～9600Bps。目前常用的三极管，其开关速度通常为＜100kbps；因而，即使光电通讯接收电路中所采用的光电转换器的转化速率较高，但由于接收电路中三极管的开关速度小于100kbps，导致整个通讯电路中的信号接收速度和信号发送速度均相对较低，无法满足1Mbit及以上通讯速率的要求。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种光电接收电路、光电通讯电路及装置，用于解决现有的光电通讯电路的反馈速度较慢，导致信号接收速度和信号发送速度均相对较低，无法实现1Mbit及以上通讯速率等问题。

为克服现有技术中存在的缺陷，本实用新型首先提供一种光电接收电路，连接电能表主控单元，所述光电接收电路包括：光电接收单元，用于将接收到的光信号转换为电流信号；电压信号采样单元，连接所述光电接收单元，用于接收所述电流信号，并根据所述电流信号获得第一电压信号；信号处理单元，连接所述电压信号采样单元，用于将所述第一电压信号转换为第二电压信号，以使所述电能表主控单元根据第二电压信号获得对应的通讯信号。

于本实用新型一实施例中，所述信号处理单元包括逻辑门模块，用于接收所述第一电压信号，并基于所述第一电压信号运算获取第二电压信号。

于本实用新型一实施例中，所述信号处理单元还包括放大整形模块；所述放大整形模块包括第一端至第三端，其第一端连接所述电压信号采样单元，第二端连接参考电源端，第三端连接所述逻辑门模块，用于将接收到的所述第一电压信号放大整形处理后输出至所述逻辑门模块，以放大和增强所述第一电压信号。

于本实用新型一实施例中，所述放大整形模块包括比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述第一输入端连接所述电压信号采样单元，所述第二输入端连接参考端；所述输出端连接所述逻辑门模块。

于本实用新型一实施例中，所述光电接收电路还包括：参考电源调节单元，连接于所述比较器的第二输入端和所述参考电源端之间。

于本实用新型一实施例中，所述逻辑门模块包括或逻辑器件。

本实用新型于第二方面提供一种光电通讯电路，包括光电接收电路和光电发送电路；所述光电接收电路的输出端和所述光电发送电路的输入端均连接电能表的主控单元；其中，所述光电接收电路采用如上任意所述的光电接收电路。

于本实用新型一实施例中，所述光电发送电路包括：信号转换单元，其输入端连接所述电能表的主控单元，用于接收所述主控单元输出的通讯信号，以将该通讯信号转换为第三电压信号，并输出该第三电压信号；电流信号采样单元，连接所述信号转换单元的输出端，用于对接收到的所述第三电压信号采样以获得第三电流信号，并输出该第三电流信号；以及，光电发送单元，连接所述电流信号采样单元的输出端，用于将接收到的所述第三电流信号转换为对应的光信号，并输出该光信号。

于本实用新型一实施例中，所述信号转换单元包括反向器。

本实用新型于第三方面还提供一种光电通讯装置，包括如上任意所述的光电通讯电路。

如上所述，本实用新型提供的所述光电接收电路、光电通讯电路及装置，通过于光电接收电路中设置比较器和或逻辑门器件，相较于现有的基于三极管实现电路响应的方式，可以显著提高通讯电路的响应速率，从而可以提高光电通讯的波特率，减少通讯时间。

附图说明

图1显示为本实用新型中所述光电接收电路于一实施例中的结构示意图；

图2显示为所述信号处理单元于一具体实施方式中的结构示意图；

图3显示为本实用新型中所述光电接收电路于一具体实施方式中电路连接示意图；

图4显示为本实用新型提供的所述光电通讯电路于一实施例中的结构示意图；

图5显示为本实用新型中所述光电发送电路于一实施例中的电路连接示意图；

元件标号说明

10 光电接收电路

11 光电接收单元

12 电压信号采样单元

13 信号处理单元

20 主控单元

30 光电发送电路

31 信号转换单元

32 电流信号采样单元

33 光电发送单元

40 光电通讯接口

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。

需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型于第一方面提供一种光电接收电路，连接电能表的主控单元，用于将接收到的光信号转换为电信号，并将转换后的电信号传输至电能表的主控单元中。

请参阅图1，示出为所述光电接收电路于本实施例中的结构示意图。

如图1所示，所述光电接收电路10连接电能表的主控单元20，用于将接收到的光信号转换为电信号后，输出该电信号至所述主控单元中；所述光电接收电路包括：光电接收单元 11、电压信号采样单元12和信号处理单元13。

其中，所述光电接收单元用于将接收到的光信号转换为对应的电流信号；

所述电压信号采样单元12连接所述光电接收单元11，用于对所述光电接收单元11输出的电流信号进行采样，以获得第一电压信号，并输出该第一电压信号；

所述信号处理单元13连接所述电压信号采样单元12和所述主控单元20，用于对所述第一电压信号处理以获得第二电压信号，并输出该第二电压信号至所述主控单元20。

于一具体实施例中，如图2所示，所述信号处理单元13包括或逻辑门模块131和放大整形模块132；

其中，所述放大整形模块132包括第一端至第三端，其第一端连接所述电压信号采样单元12，其第二端连接外部的参考电源端，其第三端连接所述或逻辑门模块131，用于将接收到的所述第一电压信号放大整形处理后输出至所述逻辑门模块，以放大和增强所述第一电压信号。

所述逻辑门模块131的输入端连接所述放大整形模块131，用于接收放大整形处理后的所述第一电压信号，并基于所述第一电压信号运算获取第二电压信号，并输出该第二电压信号至所述电能表的主控单元，以使所述电能表的主控单元根据所述第二电压信号，获得对应的通讯信号。

可选的，所述放大整形模块包括比较器；所述比较器包括第一输入端、第二输入端和输出端；其第一输入端连接所述电压信号采样单元，其第二输入端连接所述参考电源端，用于接收所述参考电源端输出的参考电压信号；其输出端连接所述或逻辑门模块。

于另一具体例中，所述光电接收电路还包括参考电源调节单元，连接于所述比较器的第二输入端和所述参考电源端之间，用于对所述参考电源端输出的参考电信号进行分压调节，以调节所述比较器的第二输入端所接收到的参考电压信号的大小，从而可以调节所述比较器的参考电压阈值大小，进而可以调节所述光电接收电路的光信号反馈灵敏度。

可选的，所述参考电源调节单元包括一可调电阻，其一端连接所述参考电源端，另一端连接所述比较器的所述第二输入端。

请参阅图3，示出为所述光电接收电路于一具体实施方式中电路连接示意图。

如图3所示，所述光电接收电路，包括：光电二极管D1、采样电阻GR1、比较器P1、逻辑门GU1、第一电阻R1至第五电阻R5。

所述采样电阻GR1的一端连接光电二极管D1的正极，其另一端接地；所述比较器P1的负相输入端连接于所述光电二极管D1和所述采样电阻GR1之间，正相输入端分为两路，其中一路通过第一电阻R1连接外部的参考电源端，另一路通过第二电阻R2接地；所述比较器P1的输出端分为三路，其中第一路通过第三电阻R3连接或逻辑门GU1的第一输入端，第二路直接连接或逻辑门GU1的第二输入端，第三路通过第五电阻R5连接参考电源端；或逻辑门GU1的输出端通过第四电阻R4连接所述电能表的主控单元；其中，所述第一电阻R1 为一可调电阻。

其中，采样电阻GR1的电阻值范围，与光电二极管D1的光电响应参数、光照强度范围，以及参考电压大小相适配。

当未接收到光信号时，光电二极管D不导通，比较器GU1的负相输入端输入的电平为低电平，且低于比较器GU1正相输入端中输入的参考电平，则比较器GU1的输出端输出一高电平信号至或门逻辑器件GU2的第一输入端和第二输入端；根据或门逻辑电路原理，或门逻辑器件GU2的输出端输出高电平，即逻辑“1”信号至电能表的MCU接收端口，从而完成数据“1”的接收；

而当接收到光信号时，光电二极管D导通，比较器GU1的负相向输入端输入的电平为高电平，且高于比较器GU1正相输入端中输入的参考电平，则比较器GU1的输出端输出一低电平信号至或门逻辑器件GU2的第一输入端和第二输入端；根据或门逻辑电路原理，或门逻辑器件GU2的输出端输出低电平，即逻辑“0”至电能表的MCU接收端口，从而完成数据“0”的接收。

本实用新型提供的所述光电接收电路，通过设置比较器和或逻辑门器件，相较于现有的基于三极管方式实现电路响应的方式，可以显著提高通讯电路的响应速率，从而可以提高了光电通讯的波特率，减少通讯时间。

为解决现有技术中存在的问题，本实用新型于第二方面还提供一种光电通讯电路，连接电能表的主控单元，用于将接收到的光信号转换为电信号，并传输至所述电能表主控单元中，以及将所述电能表主控单元输出的电信号转换为光信号后输出。

请参阅图4，示出为所述光电通讯电路于一实施例中的结构示意图。如图4所示，所述光电通讯电路包括光电接收电路10和光电发送电路30，分别连接于电能表的主控单元20和光电通讯接口40之间；其中，所述光电接收电路10采用如图1所述的光电接收电路；所述光电发送电路30用于接收所述电能表主控单元输出的电信号，并将接收到的电信号转换为光信号后输出。

所述光电发送电路30包括信号转换单元31、电流信号采样单元32和光电发送单元33；其中，所述信号转换单元31的输入端连接所述电能表的主控单元20，用于接收所述主控单元输出的通讯信号，以将该通讯信号转换为第三电压信号后，输出所述第三电压信号；所述电流信号采样单元32连接所述信号转换单元31的输出端，用于接收所述第三电压信号，并对所述第三电压信号采样以获得第三电流信号，并输出该第三电流信号；所述光电发送单元 33连接所述电流信号采样单元32的输出端，用于接收所述第三电流信号，并将该第三电流信号转换为对应的光信号后输出该光信号。

具体的，所述信号转换单元包括反向器；所述电流采样单元包括电流采样电阻。

请参阅图5，示出为所述光电发送电路于本实施例中的电路连接示意图。如图5所示，所述光电发送电路包括第十一电阻R11至第十三电阻R13，反向器U1、电流采样电阻GR2、和第二光电二极管D2；其中，反向器U1的输入端通过第十二电阻R12分别连接所述电能表主控单元的输出端口，和通过第十一电阻R11连接参考电源端；反向器U1的输出端分为两路，一路通过电流采样电阻GR2连接第二光电二极管D2的正极；另一路通过第十三电阻R13 后接地，用于当反向器U1输出的电平信号由高电平转为低电平时，可以加快放电速度，从而提高波形质量。

其中，光电二极管D2的光电响应参数，与采样电阻GR2的电阻值范围和参考电压信号大小相适配。

示例性的，光电二极管D2采用VISHAY的TEFD4300F，其导通电流小于10mA，和导通压降为1.1至1.2V，则当参考电压为3.3V时，采样电阻GR2的阻值范围为330至400欧姆。

当所述主控单元输出的通信信号为“1”时，即反向器的输入端接收到高电平，所述反向器的输出端输出低电平，则光电二极管D2不发光，以实现通信信号“1”的发送。

当所述主控单元输出的通信信号为“0时，即反向器的输入端接收到低电平，所述反向器的输出端输出高电平，则光电二极管D2发光，以实现通信信号“0”的发送。

本实用新型提供的所述光电通讯电路，于如上实施例提供的所述光电接收电路基础上增加了所述光电发送电路，不仅可以实现光电接收通路的快速响应，还可以实现光电发送通路的快速响应。

此外，本实用新型于第三方面还提供一种光电通讯装置，包括如图3所示的光电通讯电路。

综上所述，本实用新型提供的所述光电接收电路、光电通讯电路及装置，通过于光电接收电路中设置比较器和或逻辑门器件，以及于光电发送电路中设置反向器，相较于现有的基于三极管实现电路响应的方式，可以显著提高通讯电路的响应速率，从而可以提高光电通讯的波特率，减少通讯时间，以及可以增大同一时间传输的数据量。

所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种光电接收电路，其特征在于，连接电能表主控单元，所述光电接收电路包括：

光电接收单元，用于将接收到的光信号转换为电流信号；

电压信号采样单元，连接所述光电接收单元，用于接收所述电流信号，并根据所述电流信号获得第一电压信号；

信号处理单元，连接所述电压信号采样单元，用于将所述第一电压信号转换为第二电压信号，以使所述电能表主控单元根据第二电压信号获得对应的通讯信号。

2.根据权利要求1所述的光电接收电路，其特征在于，所述信号处理单元包括逻辑门模块，用于接收所述第一电压信号，并基于所述第一电压信号运算获取第二电压信号。

3.根据权利要求2所述的光电接收电路，其特征在于，所述信号处理单元还包括放大整形模块；所述放大整形模块包括第一端至第三端，其第一端连接所述电压信号采样单元，第二端连接参考电源端，第三端连接所述逻辑门模块，用于将接收到的所述第一电压信号放大整形处理后输出至所述逻辑门模块，以放大和增强所述第一电压信号。

4.根据权利要求3所述的光电接收电路，其特征在于，所述放大整形模块包括比较器，包括第一输入端、第二输入端和输出端；所述第一输入端连接所述电压信号采样单元，所述第二输入端连接参考端；所述输出端连接所述逻辑门模块。

5.根据权利要求4所述的光电接收电路，其特征在于，所述光电接收电路还包括：参考电源调节单元，连接于所述比较器的第二输入端和所述参考电源端之间。

6.根据权利要求2至5中任意一项所述的光电接收电路，其特征在于，所述逻辑门模块包括或逻辑器件。

7.一种光电通讯电路，其特征在于，包括光电接收电路和光电发送电路；所述光电接收电路的输出端和所述光电发送电路的输入端均连接电能表的主控单元；其中，所述光电接收电路采用如权利要求1至6中任意一项所述的光电接收电路。

8.根据权利要求7所述的光电通讯电路，其特征在于，所述光电发送电路包括：

信号转换单元，其输入端连接所述电能表的主控单元，用于接收所述主控单元输出的通讯信号，以将该通讯信号转换为第三电压信号，并输出该第三电压信号；

电流信号采样单元，连接所述信号转换单元的输出端，用于对接收到的所述第三电压信号采样以获得第三电流信号，并输出该第三电流信号；以及，

光电发送单元，连接所述电流信号采样单元的输出端，用于将接收到的所述第三电流信号转换为对应的光信号，并输出该光信号。

9.根据权利要求8所述的光电通讯电路，其特征在于，所述信号转换单元包括反向器。

10.一种光电通讯装置，其特征在于，包括如权利要求7至9中任意一项所述的光电通讯电路。

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