无线水表电路的制作方法

1.本实用新型涉及无线水表技术领域，特别是涉及一种无线水表电路。


背景技术：

2.智能水表主要包含有线水表(rs485总线、m
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bus总线)、无线水表(gprs/nb水表、zigbee、sub 1g无线)。采用无线传输方式具有低成本、安装方便、分布计量、数据联网传输、快速高效抄表等优点。
3.经过多年的发展，无线水表及抄表技术越来越成熟，目前已经成为了市场主流。其中，lora/sub 1g无线方案由于通讯距离远、抗干扰能力强、免费、低功耗等优势成为了设计首选，然而，lora sx1278芯片存在价格较高的问题；其他sub 1g芯片如笙科a7108、si4432等价格虽不贵，但都需要外加一颗mcu(如stm8l052c6)，使得电路结构比较复杂。


技术实现要素：

4.本实用新型要解决的技术问题是提供一种电路结构简单、成本低的无线水表电路。
5.为实现本实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：
6.一种无线水表电路，包括mcu控制电路、rf射频收发电路、双干簧管脉冲检测电路和阀门控制电路，其中，所述mcu控制模块包括bc66f3652控制芯片，所述bc66f3652控制芯片内集成有全双工通用异步收发器和sub
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1ghz fsk/gfsk收发器，所述bc66f3652控制芯片通过所述全双工通用异步收发器与外部终端设备或工装生产试验设备相连；
7.所述rf射频收发电路包括天线j1、pi型阻抗匹配电路和调整阻抗匹配电路，所述bc66f3652控制芯片的rf端依次通过所述调整阻抗匹配电路、所述pi型阻抗匹配电路与所述天线j1相连，所述bc66f3652控制芯片中的所述sub
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1ghz fsk/gfsk收发器通过所述rf射频收发电路与远程管理中心无线通信；
8.所述双干簧管脉冲检测电路包括第一干簧管、第二干簧管和磁性元件，所述磁性元件安装在水表计数盘上，所述第一干簧管和所述第二干簧管间隔安装在水表计数盘上方，所述bc66f3652控制芯片的外部中断端对应与所述第一干簧管、所述第二干簧管相连；所述阀门控制电路包括电机阀，所述电机阀的控制端与所述bc66f3652控制芯片的输出端相连，所述电机阀的检测端与所述bc66f3652控制芯片的第一输入端相连。
9.相比于传统的无线水表电路，本技术提供的无线水表电路采用bc66f3652控制芯片，bc66f3652控制芯片本身既包含sub 1g无线收发功能，又自带8k*16程序空间的mcu，无需额外增加mcu，使得电路结构简单；且该芯片相比于传统采用的lora sx1278芯片，价格低廉，能有效节约成本。
10.在其中一个实施例中，所述调整阻抗匹配电路包括电感l1～l2和电容c1～c2，所述bc66f3652控制芯片的rfin端分别与电感l1的一端、电容c1的一端相连，所述bc66f3652控制芯片的rfout端与电感l2的一端相连，所述电感l2的另一端分别与所述电感l1的另一
端、电容c2的一端相连，所述电容c1的另一端和所述电容c2的另一端接地；所述pi型阻抗匹配电路包括电感l3～l5和电容c3～c5，电感l3的一端与所述电感l1的另一端相连，所述电感l3的另一端分别与电感l4的一端、电容c3的一端相连，所述电感l4的另一端分别与与电感l5的一端、电容c4的一端相连，所述电感l5的另一端分别与所述天线j1、电容c5的一端相连，所述电容c3的另一端、所述电容c4的另一端和所述电容c5的另一端均接地。
11.在其中一个实施例中，所述rf射频收发电路还包括隔直电路、隔离电路和电源滤波电路，其中，所述隔直电路包括电容c6～c7，所述隔离电路包括电感l6，所述电源滤波电路包括电容c8～c9和电阻r1，所述bc66f3652控制芯片的rfin端通过所述电容c6分别与所述电感l1的一端、所述电容c1的一端相连，所述bc66f3652控制芯片的rfout端分别与所述电感l6的一端、所述电容c7的一端相连，所述电感l6的另一端分别与所述电阻r1的一端、所述电容c8的一端相连，所述电阻r1的另一端分别与电源vcc端、电容c9的一端相连，所述电容c8的另一端和所述电容c9的另一端接地。
12.在其中一个实施例中，所述bc66f3652无线水表电路还包括电源防反接及滤波电路和电池欠压检测电路，其中，所述电源防反接及滤波电路包括电池bt1、二极管d1和电容c10～c12，所述电池bt1的正极与所述二极管的正极相连，所述二极管的负极分别与电容c1o的一端、电容c11的一端、电容c12的一端、所述bc66f3652控制芯片的电源端相连，所述电池bt1的负极、所述电容c10的另一端、所述电容c11的另一端和所述电容c12的另一端均接地；所述电池欠压检测电路包括电阻r2和电阻r3，所述电阻r2的一端与所述电池bt1的正极相连，所述电阻r2的另一端分别与所述电阻r3的一端、所述bc66f3652控制芯片的第二输入端相连，所述电阻r3的另一端与所述bc66f3652控制芯片的第三输入端相连。
附图说明
13.图1为一实施例中无线水表电路的电路原理示意图。
具体实施方式
14.为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的首选实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。
15.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
16.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
17.参见图1，本实施例提供一种bc66f3652无线水表电路，包括mcu控制电路、rf射频收发电路、双干簧管脉冲检测电路和阀门控制电路。其中，双干簧管脉冲检测电路用于检测用户用水量情况；mcu控制电路通过rf射频收发电路与远程管理中心无线通信，用于将双干簧管脉冲检测电路检测到的用水量数据以无线数据通信方式向上传输给远程管理中心，远
程管理中心用于根据用户当前用水量及缴费情况向mcu控制电路发送供水开关指令，mcu控制电路根据接收到的供水开关指令通过阀门控制电路控制该用户供水电阀的启停，完成对恶意欠费用户的远程惩罚性断水工作。
18.在本实施例中，mcu控制电路包括bc66f3652控制芯片，bc66f3652是中国台湾盛群半导体(又称合泰)，自主8位精简risc内核mcu，bc66f3652控制芯片内部集成有全双工通用异步收发器和sub
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1ghz fsk/gfsk收发器，bc66f3652控制芯片通过全双工通用异步收发器(即pd1脚和pd2脚)与外部终端设备或工装生产试验设备相连。具体地，外部终端设备可以为手机、电脑等；pd1、pd2分别为串行通讯接收与发送口，该通讯接口主要用于终端设备或工装生产试验参数的写入和读取。
19.双干簧管脉冲检测电路包括第一干簧管、第二干簧管和磁性元件，磁性元件安装在水表计数盘上，第一干簧管和第二干簧管间隔安装在水表计数盘上方附近，bc66f3652控制芯片的外部中断端(pb1脚和pb0脚)对应与第一干簧管、第二干簧管相连，当转盘每转一圈，磁性元件产生的磁场经过双干簧管各一次，在bc66f3652控制芯片的外部中断端产生两个计量脉冲。本实施例采用双干簧管脉冲计数的工作原理为：当两个干簧管先后依次闭合，水表判断为一次有效采样，如果只有一个干簧闭合，水表不计量；当两个干簧管同时闭合，则认为是外界强磁干扰，mcu控制电路通过阀门控制电路关闭阀门。图1中，pb2为2个干簧管公共控制端，低电平有效；pb1和pb0为mcu控制电路的外部中断端，内部带上拉电阻，可有效检测干簧管脉冲信号。
20.阀门控制电路包括电机阀，电机阀的控制端(正转控制端和反转控制端)与bc66f3652控制芯片的输出端(pc0脚和pc1脚)相连，电机阀的检测端与bc66f3652控制芯片的第一输入端(pc2脚和pd0脚)相连。当剩余水量为
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1立方米时，bc66f3652控制芯片驱动电机阀自动关闭，切断水源并上报远程管理中心；只有当用户重新购水后，bc66f3652控制芯片再开通电阀供水。pc0、pc1控制电机的正反转，pc2、pd0为阀门的开、关状态的检测端。
21.rf射频收发电路包括天线j1、pi型阻抗匹配电路和调整阻抗匹配电路，bc66f3652控制芯片的rf端依次通过调整阻抗匹配电路、pi型阻抗匹配电路与天线j1相连，bc66f3652控制芯片中的sub
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1ghz fsk/gfsk收发器通过rf射频收发电路与远程管理中心无线通信，其中，sub
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1ghz fsk/gfsk收发器可用于315mhz、433mhz、470mhz、868mhz和915mhz频段的无线通讯应用。
22.具体地，调整阻抗匹配电路包括电感l1～l2和电容c1～c2，bc66f3652控制芯片的rfin端分别与电感l1的一端、电容c1的一端相连，bc66f3652控制芯片的rfout端与电感l2的一端相连，电感l2的另一端分别与电感l1的另一端、电容c2的一端相连，电容c1的另一端和电容c2的另一端接地；pi型阻抗匹配电路包括电感l3～l5和电容c3～c5，电感l3的一端与电感l1的另一端相连，电感l3的另一端分别与电感l4的一端、电容c3的一端相连，电感l4的另一端分别与与电感l5的一端、电容c4的一端相连，电感l5的另一端分别与天线j1、电容c5的一端相连，电容c3的另一端、电容c4的另一端和电容c5的另一端均接地。
23.进一步地，rf射频收发电路还可包括隔直电路、隔离电路和电源滤波电路，其中，隔直电路包括电容c6～c7，隔离电路包括电感l6，电源滤波电路包括电容c8～c9和电阻r1，bc66f3652控制芯片的rfin端通过电容c6分别与电感l1的一端、电容c1的一端相连，bc66f3652控制芯片的rfout端分别与电感l6的一端、电容c7的一端相连，电感l6的另一端
分别与电阻r1的一端、电容c8的一端相连，电阻r1的另一端分别与电源vcc端、电容c9的一端相连，电容c8的另一端和电容c9的另一端接地。具体地，电感l6用于隔离rf信号对vcc的干扰。
24.在本实施例中，rf射频收发电路在接收远程管理中心发送的高频信号时，除了需要天线j1，在天线j1和bc66f3652控制芯片之间还需要增加阻抗匹配电路，参见图1。良好阻抗匹配可减少噪声量，进而提升接收灵敏度。调整阻抗匹配时需使用网络分析仪配合量测，而用于阻抗匹配用这些原件请挑选高q值电容及电感，可有效提升接收灵敏度。具体地，本实施例所提供的pcb布局的各频带建议值如下表，若是pcb布局方式有改变，需对阻抗匹配电路作调整。
[0025] 315mhz433mhz470mhz868mhz单位c11.511n.cpfc6100100100100pfc7100686868pfc512108n.c.pfc42422153.3pfc3151285.6pfc2n.c.n.c.n.c.n.c.
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l5181515ornhl41815158.2nhl3188.25.63.3nhl182684718nhl6100828282nh
[0026]
本实施例提供的无线水表电路，采用bc66f3652控制芯片，bc66f3652控制芯片内部集成有sub
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1ghz fsk/gfsk收发器，可用于315mhz、433mhz、470mhz、868mhz和915mhz频段的无线通讯应用；有两个与i/o口共用的外部中断引脚，可实现双干簧管脉冲检测；同时所有i/o口内部可配置输入弱上拉，检测外部按键或脉冲输入可省去外接上拉电阻；片内带128字节eeprom数据存储器，可用于存储累计用水量、水余量等参数，断电数据不会丢失；同时带一个全双工通用异步收发器uart，可轻松连接终端设备或工装生产试验参数的写入和读取；带可编程内部参考电压12
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bit adc，可准确检测电池电压，实现低电压及时关阀保护；片上集成8kx16 flash程序存储器、512字节ram数据存储器，可实现低功耗无线智能水表的软件功能。
[0027]
相比于传统的无线水表电路，本实施例提供的无线水表电路采用bc66f3652控制芯片，bc66f3652控制芯片本身既包含sub 1g无线收发功能，又自带8k*16程序空间的mcu，无需额外增加mcu，使得电路结构简单；且该芯片相比于传统采用的lora sx1278芯片，价格低廉，能有效节约成本。
[0028]
在一个实施例中，参见图1，bc66f3652无线水表电路还包括电源防反接及滤波电路和电池欠压检测电路，其中，电源防反接及滤波电路包括电池bt1、二极管d1和电容c10～c12，电池bt1的正极与二极管的正极相连，二极管的负极分别与电容c1o的一端、电容c11的一端、电容c12的一端、bc66f3652控制芯片的电源端相连，电池bt1的负极、电容c10的另一
端、电容c11的另一端和电容c12的另一端均接地；电池欠压检测电路包括电阻r2和电阻r3，电阻r2的一端与电池bt1的正极相连，电阻r2的另一端分别与电阻r3的一端、bc66f3652控制芯片的第二输入端(pa4脚)相连，电阻r3的另一端与bc66f3652控制芯片的第三输入端(pd3脚)相连。
[0029]
在本实施例中，电池bt1可采用3.6v一次性锂电池，正常工作时电机阀处于开通状态，当bc66f3652控制芯片检测到电池电压低于3v时，将自动关闭阀并保存相应数据，切断水源并上报远程管理中心，直到更换电池后bc66f3652控制芯片才打开阀门。电阻r2、r3构成分压电路，pa4为ad检测口，pd3为电压检测控制口。当需要检测电池电压时pd3输出低电平，pa4即为电池电压的1/2，通过内部12位ad可准确检测到电池的电压；当不需要检测电池电压时，pa4和pd3设为普通输入口，从而可实现低功耗。该bc66f3652控制芯片内部带1.2v(
±
1％)参考基准，可作为adc采样的基准电压。
[0030]
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0031]
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。