抗自然光干扰的智能燃气表及燃气采样检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光电采样智能燃气表领域，尤其涉及能够抗自然光干扰的智能燃气表及燃气采样检测方法。
【背景技术】
[0002]现有的智能燃气表大多是采用磁电转换(即干簧管)结构进行采样方式。这种技术存在以下的缺点:一、结构上无法避免“偷气”，利用磁铁吸合采样干簧管，就可以阻止智能燃气表进行采样。也有的燃气表通过加装额外的干簧管以“侦测”外部磁铁的干扰，但是这种磁保护和采样所用的干簧管基本工作原理相同，这种方案仍然存在保护盲区。
[0003]二、干簧管在安装时需要对引脚成型，可能带来损伤且定位困难。干簧管外壳是玻璃结构，抗损伤能力差，在运输、搬运、安装过程中都可带来损坏；由于其机械结构特性，燃气管道的振动等因素可能造成误采样；再者，磁钢需要人工粘结在字轮上，会略微破坏字轮平衡，磁钢长期使用存在磁性退化现象，造成采样不可靠问题。
[0004]目前，也有光电直读式的燃气表，但由于光电直读式燃气表容易受到外界光线，特别是自然光的影响，因此抗干扰性能差。为了解决干扰的问题，一些燃气表采用光电编码器。但是，这种检测器的结构复杂，且光电编码板与主板的连接容易由于焊接不良以及连接机械强度小的原因，产生故障。
【发明内容】
[0005]为解决上述现有技术中的问题，本发明中提供抗自然光干扰的智能燃气表，有效控制外界光线的入射量和入射角度，同时减小光电管发射电流，提高其可靠性。
[0006]为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0007]抗自然光干扰的智能燃气表，包括采样板和采样字轮，采样板上设置元器件，元器件包括光电开关管，光电开关管包括光电探头，采样板设置所述元器件的一面朝向采样字轮，且采样板上的光电探头与采样字轮圆周的距离不大于1mm。光电探头与采样字轮圆周的距离指采样字轮的圆心至光电探头的垂直距离减去采样字轮的半径，通过控制这两者的距离，使光电开关管的感光区域控制在Imm以内，使外界光线进入光电开关管的入射量减少，从而减小光电开关管发射电流，提高智能燃气表的可靠性。
[0008]在一种优选的实施方式中，采样字轮上设置数字和反光面，所述数字包括基准数字和普通数字，在反光面的上方和下方设置基准数字，所述基准数字的高度略低于所述普通数字。在满足国标对字轮数字的高、宽要求下，加入足够的反光面后不会影响在燃气表窗口观察数字。样字轮上的反光面结合基准数字设置在一起，使采样板能够准确读取采样字轮的转动，同时肉眼也能观察到采样字轮的转动，解决了现有的直接在数字上设置反光面而导致光线的反射方向过散的问题。
[0009]在一种优选的实施方式中，采样板的表面设置黑色涂覆层。黑色涂覆层能够有效地吸收外界光线，防止采样板中光电开关管受到外部干扰。
[0010]在一种优选的实施方式中，采样字轮采用青色、蓝色、紫色、黑色中一种或多种。青色的波长范围为485-500nm，蓝色的波长范围为440_485nm，紫色的波长范围为380_440nmo这些颜色选择波长远离红外光(范围波长范围760-1000nm)的颜色，防止采样字轮反射或透射红外光。
[0011]在一种优选的实施方式中，反光面为白色或银色。
[0012]在一种优选的实施方式中，采样板位于采样字轮的上方或下方，使自然光不能够直接照到所述采样板上。通过设置采样板的位置来控制外界光线的入射角度，从而防止外界的光线反射进入采样板的光电开关管。由于智能燃气表的外壳上必须开设观察窗口，且该观察窗口应对准采样字轮方便观察，因此将采用板设置在采样字轮的上下方，使其远离观察窗口，使自然光不能直接照射到采样板上，从而降低自然光的干扰。
[0013]在一种优选的实施方式中，光电开关管与反光面处于同一竖直面，使光电开关管的检测距离尽量短，检测结果最准确。
[0014]在一种优选的实施方式中，还包括单片机接口 XS1，所述单片机接口 XSl包括单片机接口 PTControl、单片机接口 IRControl、单片机接口 Sample和电源接口 VCC，所述采样板上还包括负载电阻RU限流电阻RF、上拉电阻RPU、晶体管VF、晶体管VS，所述限流电阻RF一端连接电源接口 VCC，另一端连接所述光电开关管的发射端正极(A端)，所述光电开关管的发射端负极(K端)连接所述晶体管VF的发射极，所述晶体管VF的基极连接单片机接口IRControl，所述光电开关管的接收管集电极(C端)连接负载电阻RL、晶体管VS的基极，所述负载电阻RL连接单片机接口 PTControl，所述晶体管VS的集电极连接上拉电阻RPU、单片机接口 Sample，所述上拉电阻RPU连接电源接口 VCC，还包括单片机，所述单片机连接所述单片机接口 XSl。
[0015]本发明还提供使用上述智能燃气表的燃气采样检测方法，包括以下的光保护初始化步骤:
[0016]步骤S1011，置负载电阻端(PTControl)、晶体管VF的基极端(IRControl)端为高电平；
[0017]步骤S1012，判断晶体管VS集电极端(Sample)的电平，如果电平为高，单片机进行光保护处理后进入步骤S1015，如果电平为低，进入步骤S1013 ；
[0018]步骤S1013，置晶体管VF的基极端(IRControl)为低电平，负载电阻端(PTControl)为高电平；
[0019]步骤S1014，开启光电开关管，将晶体管VS集电极端(Sample)的稳定电平值(last)发送至单片机；
[0020]步骤S1015，置晶体管VF的基极端(IRControl)端为高电平，负载电阻端(PTControl)为低电平，关闭光电开关管。
[0021]本步骤中的光保护处理指，单片机接收到采样板识别到光干扰后，由单片机发出处理指令，处理指令可以为报警、关闭燃气管的阀门等处理措施。通过该光保护初始化步骤，在燃气检测前通过光保护检测、以及对各个电器元件的控制，减少测量的误差。
[0022]在一种优选的实施方式中，在步骤S1015后还包括以下采样检测步骤:
[0023]步骤S1016，置负载电阻端(PTControl)、晶体管VF的基极端(IRControl)为高电平；
[0024]步骤S1017，判断晶体管VS集电极端(Sample)的电平，如果电平为高，单片机进行光保护处理，停止采样，如果电平为低，进入步骤S108 ;
[0025]步骤S1018，采样检测，晶体管VF的基极端(IRControl)端为低电平，开启光电开关管;
[0026]步骤S1019，当晶体管VS集电极端(Sample)的电平与稳定电平值(last)的电平相反时，单片机进行采样。
[0027]在一种优选的实施方式中，在步骤S1019之后还包括以下步骤:
[0028]步骤S102，待机阶段，置负载电阻端(PTCont1l)为低电平、晶体管VF的基极端(IRControl)端为高电平，
[0029]且从所述步骤SlOll到所述步骤S1019的工作时间为Tl，所述步骤SlOll到步骤S102的工作时间为T，所述T满足以下公式:1000T1〈T〈3600*N/Q，其中N为反射面所在字轮的数位，Q为燃气表最大流量(m3/h)。
[0030]为了实现低功耗，设置单片机以T为周期控制采样板进行一次检测。每次检测所用时间为Tl，即从步骤SlOll到步骤S1019所用的时间；在步骤S102中，由于PTControl端为低电平、IRControl端为高电平，晶体管VF和晶体管VS的功耗基本为零。由于光电开关管在单位小时的工作电流为mA量级，Tl的单位为ms，T的单位为h，为了控制采样板在单位小时的工作电流为uA量级，必须保证T/T1的值大于