磁干扰采集电路以及物联网远控智能燃气表的制作方法

本实用新型涉及燃气表领域，具体而言，涉及一种磁干扰采集电路，以及一种应用这种磁干扰采集电路的物联网远控智能燃气表。

背景技术：

随着燃气输气管道的兴建与普及，燃气表也得到了快速发展，目前市场上主流的燃气表有两种：一种是传统的机械式膜式燃气表，另一种是电子式膜式燃气表，也称智能燃气表。

机械式膜式燃气表的优点是技术成熟、计量可靠、质量稳定，但其结构复杂、体积大，人工抄表花费大等缺点使其发展受到一定的阻碍。智能燃气表是在传统机械式基础上进行改进，增加了电子计量方式、显示功能、预支费和远程抄表功能，实现了半电子化，有效解决了人工抄表的难题。这其中，有一种物联网远控智能燃气表，这种燃气表在传统燃气表的基础上加上无线通信模块(例：GSM/GPRS/LORA等)以及相应的控制电路，从而能够将用户的用气数据直接上传到燃气公司控制中心或将燃气公司控制中心的指令下载到表端，即远程控制，简称远控。但是由于物联网远控智能燃气表加装了无线的收发装置，其发送的信号功率强(17dbm)、时间长(持续时间长达3秒)，这种信号有时会对无抗电磁干扰能力的低频主控电路板产生严重的影响，致使相关电路产生误信号，造成误关阀、误扣数。外部电源、查询按钮或干簧管等通过电子线连接到主电路板，并通过印刷线路板(Printed Circuit Board，PCB)的走线连接到微控制器(Microcontroller Unit，MCU)，这些电子线或走线具有天线作用，在无线发送或有外界电磁干扰时，会把这些干扰信号藕合到MCU端，MCU引脚对输入信号幅度的钳位作用相当于对无线信号的半波整流，从而导致MCU输入引脚平均电平的变化而产生误动作。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种磁干扰采集电路，以实现当外界强磁靠近干簧管致其闭合时，MCU能进行表端的强磁保护。

本实用新型的另一目的在于提供一种物联网远控智能燃气表，以实现提高其抗电磁干扰能力的功能。

本实用新型是这样实现的：

一种磁干扰采集电路，其包括第一电阻、干簧管及滤波电路，第一电阻一端与电源电连接，另一端通过滤波电路接地，第一电阻与滤波电路连接并形成检测节点；干簧管与滤波电路构成封闭回路，当干簧管闭合时，所述检测节点为低电平，当干簧管断开时，所述检测节点为高电平。

进一步地，所述滤波电路包括第二电阻、第一电容及铁氧体磁珠，所述干簧管、第二电阻、第一电容、以及铁氧体磁珠依次串联形成封闭回路。

进一步地，所述第一电容串联于第一电阻与地之间，所述第一电容与所述第一电阻之间形成所述检测节点。

进一步地，所述滤波电路包括第二电阻及第一电容，所述干簧管、第二电阻及第一电容依次串联形成封闭回路。

进一步地，所述第一电容串联于第一电阻与地之间，所述第一电容与所述第一电阻之间形成所述检测节点。

进一步地，所述滤波电路包括铁氧体磁珠及第一电容，所述干簧管、铁氧体磁珠及第一电容依次串联形成封闭回路。

进一步地，所述第一电容串联于第一电阻与地之间，所述第一电容与所述第一电阻之间形成所述检测节点。

进一步地，所述滤波电路还包括第二电容，所述第一电容与所述第二电容并联。

本实用新型还提供一种物联网远控智能燃气表，包括一种磁干扰采集电路，所述磁干扰采集电路包括：第一电阻、干簧管及滤波电路，所述第一电阻一端与电源电连接，另一端通过所述滤波电路接地，所述第一电阻与所述滤波电路连接并形成检测节点；所述干簧管与所述滤波电路构成封闭回路，当干簧管闭合时，所述检测节点为低电平，当干簧管断开时，所述检测节点为高电平。

进一步地，所述物联网远控智能燃气表还包括微控制器，所述微控制器与所述检测节点电连接，用于当所述检测节点为低电平时，所述微控制器控制所述物联网远控智能燃气表进行强磁保护。

相对现有技术，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型提供的一种磁干扰采集电路，包括第一电阻、干簧管、以及滤波电路，当外界不存在强磁场时(指强磁铁形成的静态场)，干簧管断开，检测节点是高电平，物联网远控智能燃气表正常工作；当有强磁铁靠近干簧管时，干簧管闭合，检测节点被下拉到地，MCU检测到检测节点为低电平时，则物联网远控智能燃气表进行保存状态、关阀等强磁保护工作。另外，加入滤波电路，使得藕合到电子连线上电磁场干扰信号(无线信号的交变电磁场)到达检测节点时已经大幅衰减；通过调整电路板上元件的参数，增强其电磁干扰时维持原状的能力，这两种方法提高了物联网远控智能燃气表的抗电磁干扰能力。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

图1示出了本实用新型第一实施例所提供的一种磁干扰采集电路的结构示意图。

图2示出了本实用新型第二实施例所提供的一种磁干扰采集电路的结构示意图。

图3示出了本实用新型第三实施例所提供的一种磁干扰采集电路的结构示意图。

图4示出了本实用新型第四实施例所提供的一种物联网远控智能燃气表的结构示意图。

主要符号说明：

100、200、300-磁干扰采集电路；400-物联网远控智能燃气表；110-滤波电路；150-MCU；R1-第一电阻；S-干簧管；R2-第二电阻；L-铁氧体磁珠；C1-第一电容；C2-第二电容。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

第一实施例

请参照图1，本实施例提供一种磁干扰采集电路100，其包括第一电阻R1、干簧管S及滤波电路110，第一电阻R1一端与电源电连接，另一端通过滤波电路110接地，第一电阻R1与滤波电路110连接并形成检测节点A；干簧管S与滤波电路110构成闭合回路。

在本实施例中，第一电阻R1为上拉电阻，上拉电阻可以将不确定的信号钳位在高电平，当远控智能燃气表正常工作时，干簧管S断开，流过第一电阻R1的电流几乎为0，因此一般条件下其阻值对整表性能无影响；但是，在无线发送或有外界电磁场干扰时，检测节点A除了从电子线端接收相关干扰外(通过滤波电路110滤除)，也会从电路板相关走线上接收到干扰信号，此时若第一电阻R1的阻值较大(如1MΩ)，则电路板上接收的干扰信号可能改变其平均电平并造成逻辑电平翻转，因此，在本实施例中，第一电阻R1的阻值为47KΩ。

在本实施例中，滤波电路110包括第二电阻R2、铁氧体磁珠L、以及第一电容C1。

在本实施例中，干簧管S、第二电阻R2、第一电容C1、以及铁氧体磁珠L依次串联形成封闭回路，并且，第一电容C1串联于第一电阻R1与地之间，第一电容C1与第一电阻R1之间形成检测节点A，第二电阻R2与检测节点A电连接。

在本实施例中，滤波电路110还包括第二电容C2，第一电容C1与第二电容C2并联。

优选的，本实施例中，第一电容C1的容值为200pF，第二电容C2的容值为0.1uF，第二电阻R2的阻值为330Ω。

优选的，如果干扰信号来自第二电阻R2的前端，在高频干扰信号作用下，定义干扰信号为G_in，经过第二电阻R2与第一电容C1并联组成的RC低通滤波器，即允许低频信号通过，而将高频信号衰减的电路，由于RC低通滤波器的作用，当干扰信号到达检测节点A时，定义检测节点A的输入电压为A_in，则

其中，ω₁＝2πf₁，f₁是高频干扰信号的频率，由此可以看出，当高频干扰信号到达检测节点A时，已经大幅度衰减。

优选的，R2具有限流作用，能够保护干簧管S的触点。

另外，第二电容C2还具有防抖动的作用。

铁氧体磁珠L对低频电流几乎没有阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用，高频电流在其中以热量形式散发，其等效电路为一个电感和一个电阻串联，两个组件的值都与磁珠的长度成比例。因此，在本实施例中，铁氧体磁珠L与第一电容C1并联接地，这样便形成了一个低通滤波器网络，可以进一步降低电磁干扰。

优选的，如果干扰信号G_in来自铁氧体磁珠L的前端，在高频干扰信号作用下，铁氧体磁珠L具有电阻作用，设其阻值为R，故相当于R与第一电容C1组成RC低通滤波器，当干扰信号到达检测节点A时，检测节点A的输入电压A_in1为：

同时，铁氧体磁珠L还具有电感作用，设其电感为L，其与第一电容C1组成LC低通滤波电路，当干扰信号到达检测节点A时，检测节点A的输入电压A_in2为：

因此，如果高频干扰信号G_in来自铁氧体磁珠L的前端，当干扰信号到达检测节点A时，检测节点A的输入电压A_in为

A_in＝A_in1+A_in2

可以明显的看到，干扰信号已经大幅衰减。

干簧管S也称舌簧管或者磁簧开关，是一种磁敏的特殊开关。在本实施例中，干簧管S、第二电阻R2、第一电容C1、以及铁氧体磁珠L依次串联形成封闭回路，当外界强磁铁靠近形成的磁场使干簧管S的簧片磁化时，簧片的触点部分就会被磁力吸引，当吸引力大于簧片的弹力时，常开接点就会吸合，当磁力减小到一定程度时，接点被簧片的弹力打开，正常情况下干簧管S断开。

需要说明的是，在本实施例中，由于物联网远控智能燃气表正常工作时，干簧管S断开，因此一般条件下第一电阻R1的阻值对整表性能无影响；但是，在无线发送或有外界电磁场干扰时，检测节点A接收的干扰信号不仅包括从电子线端接收的相关干扰(通过滤波电路110滤除)，还包括从电路板相关走线上接收的干扰信号，此时若第一电阻R1阻值大于等于1MΩ，则电路板上接收的干扰信号可能会改变其平均电平并造成逻辑电平翻转，因此，第一电阻R1应该选择阻值在1MΩ以下的电阻，以保证物联网远控智能燃气表具有较强的抗电磁干扰能力。

另外，需要说明的是，本实施例中提供的第二电阻R2的阻值、以及第一电容C1与第二电容C2的容值并不是唯一的，只要能实现滤波电路110对干扰信号进行衰减的取值都属于本实用新型的保护范围，但是，为了保证滤波电路110对干扰信号的大幅衰减，第一电容C1应该是pF级的小电容。

第二实施例

请参照图2，本实施例提供一种磁干扰采集电路200，其包括第一电阻R1、干簧管S、以及滤波电路110。本实施例提供的磁干扰采集电路200，除了滤波电路110不包括铁氧体磁珠L以外，其它电路连接均与磁干扰采集电路100相同。

本实施例中，由第二电阻R2、第一电容C1、以及第二电容C2组成的滤波电路110，可以使出现在第二电阻R2前端的干扰信号G_in得到大幅衰减，具体分析过程同第一实施例，在此不再赘述。

第三实施例

请参照图3，本实施例提供一种磁干扰采集电路300，其包括第一电阻R1、干簧管S、以及滤波电路110。本实施例提供的磁干扰采集电路300，除了滤波电路110不包括第二电阻R2以外，其它电路连接均与磁干扰采集电路100相同。

本实施例中，由铁氧体磁珠L、第一电容C1、以及第二电容C2组成的滤波电路110，可以使出现在铁氧体磁珠L前端的干扰信号G_in得到大幅衰减，具体分析过程同第一实施例，在此不再赘述。

第四实施例

请参照图4，本实施例提供一种物联网远控智能燃气表400，其包括本实用新型第一实施例提供的磁干扰采集电路100，并且还包括MCU150，MCU150与磁干扰采集电路100的检测节点A电连接，用于当检测节点A为低电平时，MCU150控制物联网远控智能燃气表400进行强磁保护，因此，本实施例提供的磁干扰采集电路100应该接入MCU150的带下降沿中断的IO端口。

本实施例提供的物联网远控智能燃气表400的工作原理是：磁干扰采集电路100中，当外界强磁(磁铁产生的静态磁场)干扰时，干簧管S断开，检测节点A通过第一电阻R1上拉到高电平；当外界强磁铁靠近时，干簧管S闭合，检测节点A被下拉到地，MCU150检测到检测节点A为低电平时，则控制物联网远控智能燃气表400进行保存状态、关阀等强磁保护工作，另外，加入滤波电路110，使得干扰信号到达检测节点A时已经大幅衰减，从而能够削弱电磁干扰对MCU150的影响，也就是提高了物联网远控智能燃气表400的抗电磁干扰能力。

需要说明的是，第二实施例所述的磁干扰采集电路200和第三实施例所述的磁干扰采集电路300也可应用于物联网远控智能燃气表400中。

综上所述，本实用新型提供的磁干扰采集电路，能够实现当外界强磁靠近干簧管致其闭合时，MCU能进行表端的强磁保护的功能，另外，通过增加滤波电路，能够避免在无线发送或外界电磁干扰时，MCU产生的误动作，提高了物联网远控智能燃气表的抗电磁干扰能力。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。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。