CN218829231U - 一种计量电路及计量仪表 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种计量电路及计量仪表。其中，计量电路包括：备用电池开关模块、计量开关模块、控制器和计量模组；所述控制器通过控制所述备用电池开关模块的导通或关断，以控制备用电池的接入或断开；以及通过控制所述计量开关模块的导通或关断，以间歇式供电的方式控制所述计量模组启动计量或停止计量。相较于现有技术，本申请在接入备用电池后，通过间歇供电计量方式，以延长备用电池的使用时长，确保了主电池电量不足或断开后，用户还可以在比较长的时间内正常用气，为更换主电池提供了充足的时间周期，提高了用户使用体验。

Description

一种计量电路及计量仪表

技术领域

本申请涉及计量仪表技术领域，具体涉及一种计量电路及计量仪表。

背景技术

现有的电子式民用或工商业计量仪表，例如燃气表，一般都采用电池供电方案。这种电子式的计量方式，当仪表的电池电量不足或电池断开时，仪表就丧失了计量功能。

当电池电量不足或电池断开时，现有做法一般会在这种情况下关阀或依靠内部的一个不可更换的备用电池供电以维持计量。直接关阀不计量，会丧失对仪表的监测和控制，可能存在盗气情况，给燃气供应商造成不必要的损失；而使用备用电池计量，则由于备用电池容量较小，很难维持长时间的计量，在计量仪表的整个生命周期内，备用电池可能提前耗尽，之后仪表会再次失去控制而带来风险，另一方面也不满足仪表设计寿命。

实用新型内容

本申请的目的是提供一种计量电路及计量仪表，以提高备用电池的使用时长。

本申请第一方面提供一种计量电路，包括：

备用电池开关模块、计量开关模块、控制器和计量模组；

所述备用电池开关模块的控制端与所述控制器的备用电池控制端连接，所述备用电池开关模块的输入端用于与备用电池连接，所述备用电池开关模块的输出端分别与所述控制器的电源端以及所述计量开关模块的输入端连接；

所述计量开关模块的控制端与所述控制器的计量控制端连接，所述计量开关模块的输出端与所述计量模组的电源端连接；

所述计量模组的信号输出端与所述控制器的计量采集端连接；

所述控制器，用于通过控制所述备用电池开关模块的导通或关断，以控制备用电池的接入或断开；以及通过控制所述计量开关模块的导通或关断，以间歇式供电的方式控制所述计量模组的启动或停止。

一种可能的实现方式中，所述计量电路还包括：线性稳压器；

所述线性稳压器的输入端与所述备用电池开关模块的输出端连接，所述线性稳压器的第一输出端与所述控制器的电源端连接，所述线性稳压器的第二输出端与所述计量开关模块的输入端连接。

一种可能的实现方式中，所述线性稳压器采用低压差线性稳压器。

一种可能的实现方式中，所述计量电路还包括：第一AD采集模块；

所述第一AD采集模块的一端用于与备用电池连接，所述第一AD采集模块的另一端与所述控制器的备用电池采集端连接。

一种可能的实现方式中，所述第一AD采集模块包括：

第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一电容C1；

第二晶体管Q2的源极为所述第一AD采集模块用于与备用电池连接的一端，第二晶体管Q2的漏极连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端分别通过第四电阻R4和第一电容C1接地，第二电阻R2的另一端还与所述控制器的备用电池采集端连接；

第二晶体管Q2的栅极通过第一电阻R1与第一晶体管Q1的漏极连接，第一晶体管Q1的源极接地，第一晶体管Q1的栅极通过第三电阻R3与所述控制器的备用电池采集端连接。

一种可能的实现方式中，所述备用电池开关模块包括：

第一二极管D1、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二电容C2；

第一二极管D1的正极作为所述备用电池开关模块的输入端，第一二极管D1的负极依次通过第三晶体管Q3、第四晶体管Q4和第六电阻R6与所述线性稳压器的输入端连接，第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的漏极相连接；

第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的栅极通过第五电阻R5与所述控制器的备用电池控制端连接；

第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的栅极还通过第二电容C2接地。

一种可能的实现方式中，所述计量开关模块包括：

第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三电容C3和第四电容C4；

第五晶体管Q5的源极作为所述计量开关模块的输入端，第五晶体管Q5的漏极作为所述计量开关模块的输出端；

第五晶体管Q5的栅极通过第七电阻R7与所述控制器的计量采集端连接，第五晶体管Q5的栅极还通过第三电容C3接地；

第六晶体管Q6的漏极通过第九电阻R9与第五晶体管Q5的漏极连接，第六晶体管Q6的源极接地，第六晶体管Q6的源极与栅极之间连接第四电容C4，第六晶体管Q6的栅极还通过第八电阻R8与所述控制器的计量采集端连接。

一种可能的实现方式中，所述计量电路还包括：主电池采集模块；

所述主电池采集模块的第一端用于与主电池连接，所述主电池采集模块的第二端与所述控制器的主电池采集端连接，所述主电池采集模块的第三端与所述线性稳压器的输入端连接。

一种可能的实现方式中，所述主电池采集模块包括：

第二AD采集模块和第二二极管D2；

第二二极管D2的正极用于与主电池连接，第二二极管D2的负极连接于所述线性稳压器的输入端，第二二极管D2的负极还通过第二AD采集模块连接于所述控制器的主电池采集端。

本申请还提供一种计量仪表，包括本申请第一方面所述的计量电路。

本申请提供的计量电路及计量仪表，包括：备用电池开关模块、计量开关模块、控制器和计量模组；所述控制器通过控制所述备用电池开关模块的导通或关断，以控制备用电池的接入或断开；以及通过控制所述计量开关模块的导通或关断，以间歇式供电的方式控制所述计量模组启动计量或停止计量。相较于现有技术，本申请在接入备用电池后，通过间歇供电计量方式，以延长备用电池的使用时长，确保了主电池电量不足或断开后，用户还可以在比较长的时间内正常用气，为更换主电池提供了充足的时间周期，提高了用户使用体验。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了本申请实施例所提供的计量电路的结构示意图之一；

图2示出了本申请实施例所提供的计量电路的结构示意图之二；

图3示出了本申请实施例所提供的计量电路的结构示意图之三；

图4示出了本申请实施例所提供的第一AD采集模块的结构示意图；

图5示出了本申请实施例所提供的备用电池开关模块的结构示意图；

图6示出了本申请实施例所提供的计量开关模块的结构示意图；

图7示出了本申请实施例所提供的计量电路的结构示意图之四；

附图标记说明：

100备用电池开关模块；200计量开关模块；300控制器；400计量模组；500线性稳压器；600第一AD采集模块；700第二AD采集模块。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。

请参考图1，其示出了本申请的一些实施方式所提供的一种计量电路的示意图，如图1所示，该计量电路，包括：备用电池开关模块100、计量开关模块200、控制器300和计量模组400，计量模组400为计量气体流量的装置。

备用电池开关模块100的控制端与控制器300的备用电池控制端连接，备用电池开关模块100的输入端用于与备用电池连接，备用电池开关模块100的输出端分别与控制器300的电源端以及计量开关模块200的输入端连接。

计量开关模块200的控制端与控制器300的计量控制端连接，计量开关模块200的输出端与计量模组400的电源端连接。

计量模组400的信号输出端与控制器300的计量采集端连接。

控制器300，用于通过控制备用电池开关模块100的导通或关断，以控制备用电池的接入或断开；以及通过控制计量开关模块200的导通或关断，以间歇式供电的方式控制计量模组400的启动或停止。具体的，控制器300可以是一种微控制器MCU。

当主电池电量不足或断开后，控制器300控制备用电池开关模块100接通，从而将备用电池接入。备用电池接入后，控制器300控制计量开关模块200间歇式导通或关断。计量开关模块200导通时，计量模组400连通备用电池，启动计量；计量开关模块200关断时，计量模组400断电，停止计量。

上述计量电路应用于计量仪表时的控制逻辑如下：当计量仪表的主电池电量不足或断开后，控制器300控制备用电池开关模块100接通，启用备用电池供电。在主电池恢复前，备用电池会一直为控制器300供电，保证计量仪表处于可控状态，但是计量部分电路将采用间歇式的供电方式(计量开关模块200会不定时地开启或关断)来降低计量仪表的整机功耗，先断电随机间隔时间(防止被摸清断电-供电的规律)后，给计量模组供电一定时间，恢复计量，然后再断电。同时以恢复供电期间的计量平均值来计算此前断电期间的用气量数据，用气数据通过控制器300处理存储，循环往复，直至更换主电池，恢复正常供电计量。整个过程确保了主电池电量不足或断开后，用户还可以正常用气，同时也确保燃气公司可以对这段时间的用气进行正常收费。

一种可能的实现方式中，如图2所示，上述计量电路还可以包括：线性稳压器500。具体的，线性稳压器500可以采用低压差线性稳压器。

如图2所示，线性稳压器500的输入端与备用电池开关模块100的输出端连接，线性稳压器500的第一输出端与控制器300的电源端连接，线性稳压器500的第二输出端与计量开关模块200的输入端连接。线性稳压器500向控制器300和计量开关模块200这两个模块提供转换后的电压，保证系统电源的稳定。

一种可能的实现方式中，如图3所示，上述计量电路还可以包括：第一AD采集模块600。第一AD采集模块600的一端用于与备用电池连接，第一AD采集模块600的另一端与所述控制器300的备用电池采集端连接。

一种可能的实现方式中，如图4所示，第一AD采集模块600包括：第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4和第一电容C1。其中，第二晶体管Q2的源极为第一AD采集模块用于与备用电池连接的一端，第二晶体管Q2的漏极连接第二电阻R2的一端，第二电阻R2的另一端分别通过第四电阻R4和第一电容C1接地，第二电阻R2的另一端还与控制器300的备用电池采集端连接；第二晶体管Q2的栅极通过第一电阻R1与第一晶体管Q1的漏极连接，第一晶体管Q1的源极接地，第一晶体管Q1的栅极通过第三电阻R3与控制器300的备用电池采集端连接。

本申请中，通过AD采集设备将模拟信号转换为数字信号，以便计算机进行处理，或者进行传输。

如图4所示，通过控制器300来控制三极管Q1、Q2的导通关断，控制第一AD采集模块600功能的开启和关闭，当三极管导通时，通过分压电阻R2、R4将输入的电池电压分压后，再将电压输入到控制器300，分压是为了防止电池电压超过控制器300上AD采集的量程。通过第一AD采集模块600与控制器300的连接将备用电池的电压发送到控制器300上进行分析处理。

一种可能的实现方式中，如图5所示，备用电池开关模块100包括：第一二极管D1、第三晶体管Q3、第四晶体管Q4、第五电阻R5、第六电阻R6和第二电容C2。其中，第一二极管D1的正极作为备用电池开关模块100的输入端，第一二极管D1的负极依次通过第三晶体管Q3、第四晶体管Q4和第六电阻R6与线性稳压器500的输入端连接，第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的漏极相连接；第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的栅极通过第五电阻R5与控制器300的备用电池控制端连接；第三晶体管Q3和第四晶体管Q4的栅极还通过第二电容C2接地。

如图5所示，备用电池开关模块100包含D1、Q3、Q4、R5、R6、C2共6个器件，其中背靠背的MOS管Q3、Q4起到完全关断电路的作用，排除了MOS管上的体二极管对开关的影响。D1、R6的作用是防止当Q3、Q4打开，主电池电压高于备用电池电压时，主电池给备用电池充电，此时D1二极管起到防反的作用，R6电阻充当限流电阻。

一种可能的实现方式中，如图6所示，计量开关模块200包括：第五晶体管Q5、第六晶体管Q6、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第三电容C3和第四电容C4。其中，第五晶体管Q5的源极作为计量开关模块200的输入端，第五晶体管Q5的漏极作为计量开关模块200的输出端；第五晶体管Q5的栅极通过第七电阻R7与控制器300的计量采集端连接，第五晶体管Q5的栅极还通过第三电容C3接地；第六晶体管Q6的漏极通过第九电阻R9与第五晶体管Q5的漏极连接，第六晶体管Q6的源极接地，第六晶体管Q6的源极与栅极之间连接第四电容C4，第六晶体管Q6的栅极还通过第八电阻R8与控制器300的计量采集端连接。

如图6所示，计量开关模块200包含Q5、Q6、R7、R8、R9、C3、C4共7个器件，其中MOS管Q5为计量模组电源控制开关，MOS管Q6为计量模组断电泄放开关，起到当计量模组电源断电时，Q5关闭，Q6打开，计量模组内部储能电容上的电被迅速泄放到低于计量模组复位门限，确保下次供电时计量模组可以成功启动，R9为泄放时限流电阻，起到保护计量模组作用，C3、C4为缓起电容，可以使开关打开时，MOS管后端电压(计量模组供电电压)上升的边沿变缓，防止电压上升速度较快而造成后端储能电容快速充电产生大电流。

一种可能的实现方式中，上述计量电路还可以包括：主电池采集模块。其中，主电池采集模块的第一端用于与主电池连接，主电池采集模块的第二端与所述控制器的主电池采集端连接，主电池采集模块的第三端与线性稳压器500的输入端连接。

具体的，如图7所示，主电池采集模块包括：第二AD采集模块700和第二二极管D2。其中，第二二极管D2的正极用于与主电池连接，第二二极管D2的负极连接于线性稳压器500的输入端，第二二极管D2的负极还通过第二AD采集模块700连接于控制器300的主电池采集端。

控制器300可以控制第二AD采集模块700采集主电池的电压，及时检测主电池电量不足或断开，然后控制器300控制备用电池开关模块100接通，启用备用电池供电。

本申请对使用备用电池的计量电路再一次改进，通过电路控制，执行不定时的间歇式计量，再通过计量数据的合理换算，获得断电期间此计量仪表用户的用气情况，从而在保证计量仪表的计量功能的同时，通过减小计量时间而减小了备用电池电量的消耗，大大提高了备用电池的使用寿命，为用户给计量仪表更换主电池提供了充足的时间，同时保障了用户在这段时间内正常使用燃气。

本实施例提供的计量电路，包括备用电池开关模块、计量开关模块、控制器和计量模组；所述控制器通过控制所述备用电池开关模块的导通或关断，以控制备用电池的接入或断开；以及通过控制所述计量开关模块的导通或关断，以间歇式供电的方式控制所述计量模组启动计量或停止计量。相较于现有技术，本申请在接入备用电池后，通过间歇供电计量方式，以延长备用电池的使用时长，确保了主电池电量不足或断开后，用户还可以在比较长的时间内正常用气，为更换主电池提供了充足的时间周期，提高了用户使用体验。

本申请还提供一种计量仪表，该计量仪表包括本申请前述实施例提供的计量电路，该计量仪表可以为燃气表等。

如图1所示，该计量电路，包括：备用电池开关模块100、计量开关模块200、控制器300和计量模组400，计量模组400为计量气体流量的装置。

备用电池开关模块100的控制端与控制器300的备用电池控制端连接，备用电池开关模块100的输入端用于与备用电池连接，备用电池开关模块100的输出端分别与控制器300的电源端以及计量开关模块200的输入端连接。

计量开关模块200的控制端与控制器300的计量控制端连接，计量开关模块200的输出端与计量模组400的电源端连接。

计量模组400的信号输出端与控制器300的计量采集端连接。

控制器300，用于通过控制备用电池开关模块100的导通或关断，以控制备用电池的接入或断开；以及通过控制计量开关模块200的导通或关断，以间歇式供电的方式控制计量模组400的启动或停止。具体的，控制器300可以是一种微控制器MCU。

当主电池电量不足或断开后，控制器300控制备用电池开关模块100接通，从而将备用电池接入。备用电池接入后，控制器300控制计量开关模块200间歇式导通或关断。计量开关模块200导通时，计量模组400连通备用电池，启动计量；计量开关模块200关断时，计量模组400断电，停止计量。

上述计量电路应用于计量仪表时的控制逻辑如下：当计量仪表的主电池电量不足或断开后，控制器300控制备用电池开关模块100接通，启用备用电池供电。在主电池恢复前，备用电池会一直为控制器300供电，保证计量仪表处于可控状态，但是计量部分电路将采用间歇式的供电方式(计量开关模块200会不定时地开启或关断)来降低计量仪表的整机功耗，先断电随机间隔时间(防止被摸清断电-供电的规律)后，给计量模组供电一定时间，恢复计量，然后再断电。同时以恢复供电期间的计量平均值来计算此前断电期间的用气量数据，用气数据通过控制器300处理存储，循环往复，直至更换主电池，恢复正常供电计量。整个过程确保了主电池电量不足或断开后，用户还可以正常用气，同时也确保燃气公司可以对这段时间的用气进行正常收费。

一种可能的实现方式中，如图2所示，上述计量电路还可以包括：线性稳压器500。具体的，线性稳压器500可以采用低压差线性稳压器。

一种可能的实现方式中，如图3所示，上述计量电路还可以包括：第一AD采集模块600。第一AD采集模块600的一端用于与备用电池连接，第一AD采集模块600的另一端与所述控制器300的备用电池采集端连接。

一种可能的实现方式中，上述计量电路还可以包括：主电池采集模块。其中，主电池采集模块的第一端用于与主电池连接，主电池采集模块的第二端与所述控制器的主电池采集端连接，主电池采集模块的第三端与线性稳压器500的输入端连接。具体的，如图7所示，主电池采集模块包括：第二AD采集模块700和第二二极管D2。

相较于现有技术，本申请提供的计量仪表，在接入备用电池后，通过间歇供电计量方式，以延长备用电池的使用时长，确保了主电池电量不足或断开后，用户还可以在比较长的时间内正常用气，为更换主电池提供了充足的时间周期，提高了用户使用体验。

通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是一个物理单元或多个物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个不同地方。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本申请的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种计量电路，其特征在于，包括：

备用电池开关模块、计量开关模块、控制器和计量模组；

所述备用电池开关模块的控制端与所述控制器的备用电池控制端连接，所述备用电池开关模块的输入端用于与备用电池连接，所述备用电池开关模块的输出端分别与所述控制器的电源端以及所述计量开关模块的输入端连接；

所述计量开关模块的控制端与所述控制器的计量控制端连接，所述计量开关模块的输出端与所述计量模组的电源端连接；

所述计量模组的信号输出端与所述控制器的计量采集端连接；

所述控制器，用于通过控制所述备用电池开关模块的导通或关断，以控制备用电池的接入或断开；以及通过控制所述计量开关模块的导通或关断，以间歇式供电的方式控制所述计量模组的启动或停止。

2.根据权利要求1所述的计量电路，其特征在于，还包括：线性稳压器；

所述线性稳压器的输入端与所述备用电池开关模块的输出端连接，所述线性稳压器的第一输出端与所述控制器的电源端连接，所述线性稳压器的第二输出端与所述计量开关模块的输入端连接。

3.根据权利要求2所述的计量电路，其特征在于，所述线性稳压器采用低压差线性稳压器。

4.根据权利要求1或2所述的计量电路，其特征在于，还包括：第一AD采集模块；

所述第一AD采集模块的一端用于与备用电池连接，所述第一AD采集模块的另一端与所述控制器的备用电池采集端连接。

5.根据权利要求4所述的计量电路，其特征在于，所述第一AD采集模块包括：

第一晶体管、第二晶体管、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻和第一电容；

第二晶体管的源极为所述第一AD采集模块用于与备用电池连接的一端，第二晶体管的漏极连接第二电阻的一端，第二电阻的另一端分别通过第四电阻和第一电容接地，第二电阻的另一端还与所述控制器的备用电池采集端连接；

第二晶体管的栅极通过第一电阻与第一晶体管的漏极连接，第一晶体管的源极接地，第一晶体管的栅极通过第三电阻与所述控制器的备用电池采集端连接。

6.根据权利要求2所述的计量电路，其特征在于，所述备用电池开关模块包括：

第一二极管、第三晶体管、第四晶体管、第五电阻、第六电阻和第二电容；

第一二极管的正极作为所述备用电池开关模块的输入端，第一二极管的负极依次通过第三晶体管、第四晶体管和第六电阻与所述线性稳压器的输入端连接，第三晶体管和第四晶体管的漏极相连接；

第三晶体管和第四晶体管的栅极通过第五电阻与所述控制器的备用电池控制端连接；

第三晶体管和第四晶体管的栅极还通过第二电容接地。

7.根据权利要求2或6所述的计量电路，其特征在于，所述计量开关模块包括：

第五晶体管、第六晶体管、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第三电容和第四电容；

第五晶体管的源极作为所述计量开关模块的输入端，第五晶体管的漏极作为所述计量开关模块的输出端；

第五晶体管的栅极通过第七电阻与所述控制器的计量采集端连接，第五晶体管的栅极还通过第三电容接地；

第六晶体管的漏极通过第九电阻与第五晶体管的漏极连接，第六晶体管的源极接地，第六晶体管的源极与栅极之间连接第四电容，第六晶体管的栅极还通过第八电阻与所述控制器的计量采集端连接。

8.根据权利要求2所述的计量电路，其特征在于，还包括：主电池采集模块；

所述主电池采集模块的第一端用于与主电池连接，所述主电池采集模块的第二端与所述控制器的主电池采集端连接，所述主电池采集模块的第三端与所述线性稳压器的输入端连接。

9.根据权利要求8所述的计量电路，其特征在于，所述主电池采集模块包括：

第二AD采集模块和第二二极管；

第二二极管的正极用于与主电池连接，第二二极管的负极连接于所述线性稳压器的输入端，第二二极管的负极还通过第二AD采集模块连接于所述控制器的主电池采集端。

10.一种计量仪表，其特征在于，包括权利要求1至9中任一项所述的计量电路。

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