CN218238934U - 用于超声波流量计的红外线通讯电路及芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于超声波流量计的红外线通讯电路及芯片，包括：信号发送回路和信号接收回路。信号发送回路包括第一光敏二极管和第一电阻；信号接收回路包括第一三极管、第二光敏二极管、第二电阻、第一电容、第三电阻和输出单元；输出单元包括第二三极管、第四电阻和第五电阻。本实用新型的用于超声波流量计的红外线通讯电路及芯片，在第二光敏二极管与另一红外读写头设备相距较远，第二光敏二极管产生的红外光电流比较弱，而使得第一三极管无法完全导通，第一三极管的集电极端的电压无法被可靠拉低至低电平时，通过输出单元进行二次电流放大，使得信号输出端被可靠下拉至低电平，从而保证信号输出，保障红外线通讯电路的正常通讯。

Description

用于超声波流量计的红外线通讯电路及芯片

技术领域

本实用新型是关于超声波流量计领域，特别是关于一种用于超声波流量计的红外线通讯电路及芯片。

背景技术

超声波流量计由超声波换能器、电子线路及流量显示和累积系统三部分组成。超声波发射换能器将电能转换为超声波能量，并将其发射到被测流体中，接收器接收到的超声波信号，经电子线路放大并转换为代表流量的电信号供给显示和积算仪表进行显示和积算。这样就实现了流量的检测和显示。

在超声波流量计中使用的信号传输电路主要为红外线通讯电路，目前的红外通信电路一般不采取抗干扰处理，由于红外通信电路采用的是光敏二极管或者光敏三极管进行通信，对红外线比较敏感，而日光或白炽灯等都有比较强的红外线，他们可以直接是光敏二极管或者光敏三极管导通，从而使得方法三极管导通。因此若不进行抗干扰处理时，超声波流量计有时在日光或白炽灯下就无法进行通信，这样就会影响超声波流量计的正常使用。

另外，在进行通信的光敏二极管或者光敏三极管与另一红外读写头设备之间相距较远时，产生的红外光电流也较弱，从而无法保证正常通讯。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于超声波流量计的红外线通讯电路，其能够在光敏二极管与另一红外读写头设备相距较远而进行通信时，即使产生的红外光电流较弱，也能保证正常通讯。

为实现上述目的，本实用新型的实施例提供了一种用于超声波流量计的红外线通讯电路，包括：信号发送回路和信号接收回路；

所述信号发送回路包括第一光敏二极管和第一电阻，所述第一光敏二极管的阳极与第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与信号输入端相连，所述第一光敏二极管的阴极与地电压相连；

所述信号接收回路包括第一三极管、第二光敏二极管、第二电阻、第一电容、第三电阻和输出单元；

所述第二光敏二极管和第一光敏二极管光耦合，所述第二光敏二极管的阳极与第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与地电压相连，所述第二光敏二极管的阴极与电源电压相连，所述第二光敏二极管的阳极与第一电容的第一端相连，所述第一电容的第二端与第一三极管的基极相连，所述第一三极管的发射极与地电压相连，所述第一三极管的集电极与第三电阻的第一端以及输出单元相连，所述第三电阻的第二端与电源电压相连；

所述输出单元包括第二三极管、第四电阻和第五电阻，所述第二三极管的基极与第四电阻的第一端相连，所述第四电阻的第二端与第一三极管的集电极相连，所述第二三极管的发射极与第五电阻的第一端以及信号输出端相连，所述第五电阻的第二端与电源电压相连，所述第二三极管的集电极与地电压相连。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述信号接收回路还包括放电单元，所述放电单元与第一电容的第一端相连，用于对第一电容进行放电。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述放电单元包括第三三极管和第六电阻，所述第三三极管的集电极与第一电容的第一端相连，所述第三三极管的发射极与地电压相连，所述第六电阻的第一端与第三三极管的基极相连，所述第六电阻的第二端用于接收控制信号。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述信号发送回路还包括信号放大单元，所述信号放大单元与第一电阻的第二端以及信号输入端相连，所述信号放大单元用于对信号输入端的输入信号进行放大以驱动第一光敏二极管。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述信号放大单元包括第四三极管和第七电阻，所述第四三极管的发射极与电源电压相连，所述第四三极管的集电极与第一电阻的第二端相连，所述第四三极管的基极与第七电阻的第一端相连，所述第七电阻的第二端与信号输入端相连。

在本实用新型的一个或多个实施例中，所述信号接收回路还包括第八电阻和第九电阻，所述第一三极管的基极与第八电阻的第一端相连，所述第八电阻的第二端与电源电压相连，所述第一三极管的基极与第九电阻的第一端相连，所述第九电阻的第二端与地电压相连。

本实用新型还公开了一种芯片，包括所述的红外线通讯电路。

与现有技术相比，根据本实施例的用于超声波流量计的红外线通讯电路及芯片，在第二光敏二极管与另一红外读写头设备相距较远时，第二光敏二极管产生的红外光电流比较弱，而使得第一三极管无法完全导通，第一三极管的集电极端的电压无法被可靠拉低至低电平时，通过输出单元进行二次电流放大，使得信号输出端被可靠下拉至低电平，从而保证信号输出，保障红外线通讯电路的正常通讯；另外，本实施例的红外线通讯电路待机功耗低，此电路基本不产生待机电流，通讯时也无需微控制器MCU周期唤醒检测，可以随时检测到通讯数据，适用电池供电的流量计类产品。

附图说明

图1是根据本实用新型一实施例的用于超声波流量计的红外线通讯电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施例进行详细描述，但应当理解本实用新型的保护范围并不受具体实施例的限制。

除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。

应当理解，在以下的描述中，“电路”可包括单个或多个组合的硬件电路、可编程电路、状态机电路和/或能存储由可编程电路执行的指令的元件。当称元件或电路“连接到”另一元件，或与另一元件“相连”，或称元件/电路“连接在”两个节点之间时，它可以直接耦合或连接到另一元件或者可以存在中间元件，元件之间的连接可以是物理上的、逻辑上的、或者其结合。相反，当称元件“直接耦合到”或“直接连接到”另一元件时，意味着两者不存在中间元件。

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1所示，一种用于超声波流量计的红外线通讯电路，包括：信号发送回路和信号接收回路。

如图1所示，信号发送回路包括第一光敏二极管D4和第一电阻R11以及信号放大单元10。第一光敏二极管D4的阳极与第一电阻R11的第一端相连，第一光敏二极管D4的阴极与地电压相连，第一电阻R11的第二端与信号放大单元10相连。信号放大单元10同时与电源电压VDD以及信号输入端IR_TX相连，信号放大单元10用于对信号输入端IR_TX的脉冲信号进行放大以驱动第一光敏二极管D4。

在本实施例中，信号放大单元10包括第四三极管Q11和第七电阻R50，第四三极管Q11的发射极与电源电压VDD相连，第四三极管Q11的集电极与第一电阻R11的第二端相连，第四三极管Q11的基极与第七电阻R50的第一端相连，第七电阻R50的第二端与信号输入端IR_TX相连。

在实际使用过程中，信号输入端IR_TX一般与微控制器MCU相连，通过设置信号放大单元10能够减小微控制器MCU提供至信号输入端IR_TX的电流，即即使在微控制器MCU提供较小的电流的情况下，通过第四三极管Q11对电流的放大也能产生足够大的电流使得第一光敏二极管D4导通，从而使得微控制器MCU无需分配过多驱动电流至红外线通讯电路，可将多余的驱动能力提供至其它所需电路。

如图1所示，信号接收回路包括第一三极管Q1、第二光敏二极管D5、第二电阻R27、第一电容C22、第三电阻R15和输出单元20。

第二光敏二极管D5和第一光敏二极管D4光耦合，第一光敏二极管D4导通而发出的光被第二光敏二极管D5接收，从而可控制第二光敏二极管D5的通断。

在本实施例中，第二光敏二极管D5的阳极与第二电阻R27的第一端相连，第二电阻27的第二端与地电压相连，第二光敏二极管D5的阴极与电源电压VDD相连，第二光敏二极管D5的阳极与第一电容C22的第一端相连，第一电容C22的第二端与第一三极管Q1的基极相连，第一三极管Q1的发射极与地电压相连，第一三极管Q1的集电极与第三电阻R15的第一端以及输出单元20相连，输出单元20同时与信号输出端IR_RX相连，第三电阻R15的第二端与电源电压VDD相连。

在本实施例中，第二电阻R27为限流电阻，正常情况下，即使有强光照射，第二光敏二极管D5导通以后电流很小，而第一电容C22可以隔离直流信号，这样第一三极管Q1就无法导通。为了能提高电路的灵敏度，该电路还设置了一偏置电压电路，其包括第八电阻R28和第九电阻R29，第一三极管Q1的基极与第八电阻R28的第一端相连，第八电阻R28的第二端与电源电压VDD相连，第一三极管Q1的基极与第九电阻R29的第一端相连，第九电阻R29的第二端与地电压相连。在无外部信号输入的情况下，通过第八电阻R28和第九电阻R29使得第一三极管Q1的基极处的电压值约为0.32V，从而可保证第一三极管Q1在无外部信号输入的情况下处于不导通状态。

该红外线通讯电路在第二光敏二极管D5与第一三极管Q1的基极之间设置了第一电容C22，第一电容C22可以起到隔断直流电的作用，这样当第二光敏二极管D5收到日光或白炽灯照射时产生的直流电会被第一电容C22隔断，这样第一三极管Q1的基极就不会产生电压，因此第一三极管Q1也就不会导通，只有在信号输入端IR_TX有脉冲信号输入时第一三极管Q1才会导通，实现信号发送回路与信号接收回路之间的通信，由此可见该红外线通讯电路可有效防止日光或其他灯光对通信信号的干扰，保证通信能在任何环境下正常进行，保证超声波流量计能够正常使用。

如图1所示，输出单元20包括第二三极管Q2、第四电阻R30和第五电阻R49。第二三极管Q2的基极与第四电阻R30的第一端相连，第四电阻R30的第二端与第一三极管Q1的集电极相连，第二三极管Q2的发射极与第五电阻R49的第一端以及信号输出端IR_RX相连，第五电阻R49的第二端与电源电压VDD相连，第二三极管Q2的集电极与地电压相连。

在实际使用中，若第二光敏二极管D5和第一光敏二极管D4相距较远时，第二光敏二极管D5产生的红外光电流会比较弱，从而使得第一三极管Q1无法完全导通，致使第一三极管Q1的集电极端的电压无法被可靠拉低至低电平。此时，通过第二三极管Q2进行二次电流放大，使得第二三极管Q2的集电极端的电压被可靠下拉至低电平，从而保证信号输出端IR_RX的信号输出，保障正常通讯。

如图1所示，信号接收回路还包括放电单元30，放电单元30与第一电容C22的第一端相连，用于对第一电容C22进行放电。

具体的，放电单元30包括第三三极管Q3和第六电阻R31，第三三极管Q3的集电极与第一电容C22的第一端相连，第三三极管Q3的发射极与地电压相连，第六电阻R31的第一端与第三三极管Q3的基极相连，第六电阻R31的第二端连接控制端IR_VCC以接收控制信号。

如果第二光敏二极管D5导通时间过长，导致对第一电容C22的持续充电，会使得第一电容C22充电饱和，从而影响后续电流的通过能力，导致通讯失败。第六电阻R31的第二端与微控制器MCU的控制端IR_VCC相连，在正常情况下，微控制器MCU提供低电平信号至第六电阻R31的第二端，使得第三三极管Q3截止。在第二光敏二极管D5导通一段时间后或者红外线通讯电路工作结束后，通过微控制器MCU给第六电阻R31的第二端提供高电平的控制信号，使得第三三极管Q3导通，从而快速释放第一电容C22所累积存储的电荷，实现定期放电。

本实施例还公开了一种芯片，包括上述的红外线通讯电路。

前述对本实用新型的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本实用新型限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本实用新型的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本实用新型的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本实用新型的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (7)

1.一种用于超声波流量计的红外线通讯电路，其特征在于，包括：信号发送回路和信号接收回路；

所述信号发送回路包括第一光敏二极管和第一电阻，所述第一光敏二极管的阳极与第一电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与信号输入端相连，所述第一光敏二极管的阴极与地电压相连；

所述信号接收回路包括第一三极管、第二光敏二极管、第二电阻、第一电容、第三电阻和输出单元；

所述第二光敏二极管和第一光敏二极管光耦合，所述第二光敏二极管的阳极与第二电阻的第一端相连，所述第二电阻的第二端与地电压相连，所述第二光敏二极管的阴极与电源电压相连，所述第二光敏二极管的阳极与第一电容的第一端相连，所述第一电容的第二端与第一三极管的基极相连，所述第一三极管的发射极与地电压相连，所述第一三极管的集电极与第三电阻的第一端以及输出单元相连，所述第三电阻的第二端与电源电压相连；

所述输出单元包括第二三极管、第四电阻和第五电阻，所述第二三极管的基极与第四电阻的第一端相连，所述第四电阻的第二端与第一三极管的集电极相连，所述第二三极管的发射极与第五电阻的第一端以及信号输出端相连，所述第五电阻的第二端与电源电压相连，所述第二三极管的集电极与地电压相连。

2.如权利要求1所述的用于超声波流量计的红外线通讯电路，其特征在于，所述信号接收回路还包括放电单元，所述放电单元与第一电容的第一端相连，用于对第一电容进行放电。

3.如权利要求2所述的用于超声波流量计的红外线通讯电路，其特征在于，所述放电单元包括第三三极管和第六电阻，所述第三三极管的集电极与第一电容的第一端相连，所述第三三极管的发射极与地电压相连，所述第六电阻的第一端与第三三极管的基极相连，所述第六电阻的第二端用于接收控制信号。

4.如权利要求1所述的用于超声波流量计的红外线通讯电路，其特征在于，所述信号发送回路还包括信号放大单元，所述信号放大单元与第一电阻的第二端以及信号输入端相连，所述信号放大单元用于对信号输入端的输入信号进行放大以驱动第一光敏二极管。

5.如权利要求4所述的用于超声波流量计的红外线通讯电路，其特征在于，所述信号放大单元包括第四三极管和第七电阻，所述第四三极管的发射极与电源电压相连，所述第四三极管的集电极与第一电阻的第二端相连，所述第四三极管的基极与第七电阻的第一端相连，所述第七电阻的第二端与信号输入端相连。

6.如权利要求1所述的用于超声波流量计的红外线通讯电路，其特征在于，所述信号接收回路还包括第八电阻和第九电阻，所述第一三极管的基极与第八电阻的第一端相连，所述第八电阻的第二端与电源电压相连，所述第一三极管的基极与第九电阻的第一端相连，所述第九电阻的第二端与地电压相连。

7.一种芯片，其特征在于，包括如权利要求1～6任一项所述的红外线通讯电路。

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