一种配套AS超声波流量计的低功耗远传模块的制作方法

本发明涉及一种配套as超声波流量计的低功耗远传模块，属于电子技术领域。

背景技术：

as超声波流量计作为一种先进的天然气计量仪表，凭借其技术优势逐步淘汰现在市场上的涡轮、腰轮流量计等。目前物联网技术的趋势是实现万物物联，as超声波流量计本身不带有远传功能，故发明一种配套as超声波流量计的低功耗远传模块，硬件上与as超声波流量计结合为一体，为as超声波流量计接入燃气公司信息系统平台提供了一种可能。

利用远传模块实现as超声波流量计的数据传输是目前燃气公司采用的主要手段，当前市场上的远传模块一般具有以下缺点：

1.与as流量计分开设计，是一种独立的装置，现场需要分别安装流量计和远传模块。

2.防爆产品多为隔爆等级，外壳笨重。

3.功耗较大，一般需要外接电源，220v或太阳能电池板。

4.仅能实现数据实时传输功能，不能现场存储数据和补发数据。

技术实现要素：

本发明要解决的问题是针对以上不足，提供一种配套as超声波流量计的低功耗远传模块，低功耗远传模块与as流量计整体安装，不用另外放置独立的远传模块,进行额外接线；轻量化设计，安装方便；低功耗设计，内部设计锂电池，不用外接电源，可实现6年工作寿命；因服务器宕机或网络异常导致数据不能传输时，可自动存储数据在芯片中，不会造成数据的丢失。

为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种配套as超声波流量计的低功耗远传模块，包括电源电路、i/o接口电路、cpu电路、gprs电路，所述电源电路负责给i/o接口电路、cpu电路、gprs电路供电，cpu电路连接i/o接口电路、gprs电路，cpu电路控制i/o接口电路、gprs电路工作。

进一步的，所述电源电路包括芯片u1，芯片u1的型号为ht7533，芯片u1的2脚连接有电容c7一端、电容c4一端、电容c1一端、插接件bat的1脚，芯片u1的2脚接入电源vcc7v，电容c7另一端、电容c4另一端、电容c1另一端接地，插接件bat的4脚接地，芯片u1的1脚接地，芯片u1的3脚连接有电容c10一端、电容c5一端、电容c6一端、电容c8一端、电容c9一端、电容c23一端，芯片u1的3脚输出电源vcc，电容c10另一端、电容c5另一端、电容c6另一端、电容c8另一端、电容c9另一端、电容c23另一端接地，插接件bat的1脚和2脚连接有电源bt1，插接件bat的3脚和4脚连接有电源bt2。

进一步的，所述gprs电路包括芯片u7，芯片u7的型号为m26，芯片u7的7脚连接有电阻r36一端和电容c19一端，电阻r36另一端连接有芯片u6的38脚，电容c19另一端接地；芯片u7的10脚接地；

所述芯片u7的11脚连接有芯片s2的3脚和电容c27一端，电容c27另一端接地，芯片s2的型号为sim-ssd8，芯片s2的1脚接地，芯片s2的8脚连接有电容c32一端，并接入电源ccvcc，电容c32另一端接地，芯片s2的7脚连接有电容c29一端，并连接芯片u7的12脚，电容c29另一端接地，芯片s2的6脚连接有电容c28一端，并连接芯片u7的13脚，电容c28另一端接地；

所述芯片u7的16脚连接有电阻r20一端，电阻r20另一端连接有发光二极管d6一端，发光二极管d6另一端接地，芯片u7的17脚连接有电阻r40一端，电阻r40另一端连接有芯片u6的32脚，芯片u7的18脚连接有电阻r41一端，电阻r41另一端连接有芯片u6的33脚；

所述芯片u7的23脚连接有电阻r37一端，电阻r37另一端接地，芯片u7的35脚连接有插接件j1的1脚，插接件j1的2脚接地，插接件j1接入gprs900/1800网络。

进一步的，所述cpu电路包括芯片u6，芯片u6的型号为hsp430f149，芯片u6的1脚和64脚接入vcc电源，芯片u6的62脚和63脚接地，芯片u6的8脚连接有晶振y2一端，晶振y2另一端连接芯片u6的9脚，芯片u6的20脚连接有电阻r4一端、开关s1一端、电容c28一端，电阻r4另一端接入vcc电源，开关s1另一端、电容c28另一端接地；

所述芯片u6的28脚连接有电阻r38一端，电阻r38另一端连接有芯片u3的5脚、电阻r3的一端，电阻r3的另一端接入vcc电源，芯片u6的29脚连接有电阻r39一端，电阻r39另一端连接有芯片u3的6脚、电阻r2的一端，电阻r2的另一端接入vcc电源，芯片u3的1脚、2脚、3脚、4脚、7脚接地，芯片u3的8脚接入vcc电源，芯片u3的型号为24cl512。

进一步的，所述芯片u6的34脚连接有电阻r35一端，电阻r35另一端连接有芯片u4的4脚，芯片u4的型号为sp3485en，芯片u6的35脚连接有电阻r34一端，电阻r34另一端连接有芯片u4的1脚，芯片u6的36脚连接有电阻r7一端，电阻r7另一端连接有芯片u4的2脚，芯片u4的3脚与芯片u4的2脚相连，芯片u4的1脚连接有电阻r8一端，电阻r8另一端连接有电容c24一端，并接入advcc电源，电容c24另一端接地，芯片u4的8脚接入有advcc电源，芯片u4的7脚连接有电阻r16一端、电阻r25一端，电阻r16另一端接地，电阻r25另一端连接有插接件fk1的3脚，芯片u4的6脚连接有电阻r12一端、电阻r26一端，电阻r12另一端连接advcc电源，电阻r26另一端连接有插接件fk1的4脚，芯片u4的5脚接地。

进一步的，所述芯片u6的37脚连接有电阻r6一端，电阻r6另一端连接有电阻r24一端和芯片u5的7脚，电阻r24另一端接地，芯片u5的型号为xrp7664，芯片u5的8脚连接有电容c14一端，电容c14另一端接地，芯片u5的4脚接地，芯片u5的2脚连接有电容c13一端，并接入电源vcc7v，电容c13另一端接地，芯片u5的1脚连接有电容c30一端，电容c30另一端连接芯片u5的3脚，芯片u5的5脚连接有电阻r30一端和电阻r13一端，电阻r30另一端接入vcc4v电源，电阻r13另一端接地，vcc4v电源连接有电容c15一端、电容c2一端、电容c3一端、稳压二极管d7一端、稳压二极管d8一端，电容c15另一端、电容c2另一端、电容c3另一端、稳压二极管d7另一端、稳压二极管d8另一端接地，芯片u5的6脚连接有电容c31一端，电容c31另一端连接有电阻r27一端，电阻r27另一端接地。

进一步的，所述芯片u6的58脚连接有jtag接口j2的7脚、芯片u2的1脚，芯片u2的型号为max823seuk+，jtag接口j2的8脚连接电源vcc，jtag接口j2的6脚接地，jtag接口j2的4脚连接芯片u6的56脚，jtag接口j2的3脚连接芯片u6的57脚，jtag接口j2的2脚连接芯片u6的54脚，jtag接口j2的1脚连接芯片u6的55脚；芯片u2的1脚连接有电阻r10一端和电容c12一端，电阻r10另一端接入vcc电源，电容c12另一端接地，芯片u2的2脚接地，芯片u2的3脚连接有电容c11一端，电容c11另一端接地，芯片u2的5脚接入vcc电源，芯片u2的4脚连接有电阻r5一端、电阻r1一端，电阻r1另一端连接jtag接口j2的5脚，电阻r5另一端芯片u6的40脚。

进一步的，所述芯片u6的59脚连接有电容c22一端、电阻r46一端、电阻r47一端，电容c22另一端、电阻r46另一端接地，电阻r47另一端连接有三极管q2的集电极，并接出vcc7vb电源，三极管q2的发射极接入vcc7v电源，三极管q2的基极连接有电阻r44一端和电阻r29一端，电阻r44另一端接入vcc7v电源，电阻r29另一端连接有二极管d5一端，二极管d5另一端连接有三极管q3的集电极和二极管d4一端，三极管q3的基极连接电阻r9一端和电阻r45一端，电阻r9另一端连接芯片u6的41脚，电阻r45另一端、三极管q3的发射极接地；二极管d4另一端连接有电阻r28一端、三极管q1的基极，电阻r28另一端连接有电阻r43一端，电阻r43另一端接入vcc电源，三极管q1的集电极接入vcc电源，三极管q1的发射极连接有电阻r19一端，并接出advcc电源，电阻r19另一端连接芯片u6的60脚。

进一步的，所述i/o接口电路包括插接件fk2、插接件fk1、插接件as、插接件jp1，插接件as用于外接流量计as，插接件fk2的1脚连接插接件jp1的10脚，插接件fk2的2脚连接插接件jp1的12脚，插接件fk2的4脚连接插接件jp1的16脚，插接件fk2的3脚接地；插接件fk1的1脚连接插接件jp1的2脚，插接件fk1的3脚连接插接件jp1的6脚，插接件fk1的4脚连接插接件jp1的8脚，插接件fk1的1脚连接有电阻r17一端，电阻r17另一端连接有保险丝f1一端，保险丝f1另一端接入vcc7vb电源，插接件fk1的2脚接地，插接件fk1的3脚连接有电阻r25，插接件fk1的4脚连接有电阻r26；插接件fk1的5脚与插接件as的5脚连接，插接件fk1的6脚与插接件as的6脚连接，插接件fk1的7脚与插接件as的7脚连接，插接件as的4脚连接插接件jp1的7脚和9脚，插接件as的3脚连接插接件jp1的5脚和11脚，插接件as的1脚连接插接件jp1的1脚和15脚，插接件as的2脚接地。

进一步的，所述低功耗远传模块大小与as超声波流量计表体尺寸相匹配，低功耗远传模块贴合在as超声波流量计上；

所述低功耗远传模块包括2个7芯航空插头；

所述低功耗远传模块的壳体采用日本旭化成pa66-1300s尼龙材料制成。

本发明采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

低功耗远传模块与as流量计整体安装，不用另外放置独立的远传模块,进行额外接线；轻量化设计，安装方便；低功耗设计，内部设计锂电池，不用外接电源，可实现6年工作寿命；因服务器宕机或网络异常导致数据不能传输时，可自动存储数据在芯片中，不会造成数据的丢失。

下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

附图说明

附图1是本发明实施例中as超声波流量计和远传模块整体结构图；

附图2是本发明实施例中远传模块总装图；

附图3是本发明实施例中远传模块中cpu电路的原理图；

附图4是本发明实施例中远传模块中gprs电路的原理图；

附图5是本发明实施例中远传模块中电源电路的原理图；

附图6是本发明实施例中远传模块中i/o接口电路的原理图；

附图7是本发明实施例中远传模块中远传模块部分电路的原理图。

具体实施方式

实施例1，如图1、图2所示，一种配套as超声波流量计的低功耗远传模块，低功耗远传模块安装于as超声波流量计表头下方，结合as超声波流量计表体尺寸。

所述低功耗远传模块按照as超声波流量计表体尺寸进行设计，可完美贴合as超声波流量计，作为as超声波流量计的一部分，与流量计一起安装在燃气管道上；

所述低功耗远传模块包括2个7芯航空插头设计，可与as超声波流量计和ic卡控制器专用电缆进行方便对接，实现as超声波流量计和ic卡控制器的通讯。

所述低功耗远传模块通过特殊设计，同时实现ic卡控制器与as超声波流量计脉冲扣费和通讯扣费功能。

所述低功耗远传模块的壳体采用日本旭化成pa66-1300s尼龙材料，防护等级达到ip65，耐磨损、耐腐蚀、耐高温。前后盖间设计密封条，螺丝孔外部设计堵头，实现模块壳体6级防水功能。

所述低功耗远传模块的前后盖间设计密封条，螺丝孔外部设计堵头，实现模块壳体级防水功能。

所述低功耗远传模块包括电源电路、i/o接口电路、cpu电路、gprs电路，电源电路负责给i/o接口电路、cpu电路、gprs电路供电，cpu电路连接i/o接口电路、gprs电路，cpu电路控制i/o接口电路、gprs电路工作。

所述电源电路负责整个电路的供电，将锂电池的电压转换为各个电路需要的电压；i/o接口电路负责将as和ic卡控制器的信号接入整个系统，实现信号的输入输出，同时as与ic的脉冲扣费信号通过此部分电路进行连接；cpu电路是远传模块的核心部分，负责实现对as流量计和ic卡阀门控制器的数据通讯和数据的解析处理，同时实现存储，故障判断等功能；gprs电路部分负责远传模块接入gprs网络,数据上发和下发指令的接收。

如图3至图7，所述电源电路包括芯片u1，芯片u1的型号为ht7533，芯片u1的2脚连接有电容c7一端、电容c4一端、电容c1一端、插接件bat的1脚，芯片u1的2脚接入电源vcc7v，电容c7另一端、电容c4另一端、电容c1另一端接地，插接件bat的4脚接地，芯片u1的1脚接地，芯片u1的3脚连接有电容c10一端、电容c5一端、电容c6一端、电容c8一端、电容c9一端、电容c23一端，芯片u1的3脚输出电源vcc，电容c10另一端、电容c5另一端、电容c6另一端、电容c8另一端、电容c9另一端、电容c23另一端接地，插接件bat的1脚和2脚连接有电源bt1，插接件bat的3脚和4脚连接有电源bt2。

所述gprs电路包括芯片u7，芯片u7的型号为m26，芯片u7的7脚连接有电阻r36一端和电容c19一端，电阻r36另一端连接有芯片u6的38脚，电容c19另一端接地；芯片u7的10脚接地。

所述芯片u7的11脚连接有芯片s2的3脚和电容c27一端，电容c27另一端接地，芯片s2的型号为sim-ssd8，芯片s2的1脚接地，芯片s2的8脚连接有电容c32一端，并接入电源ccvcc，电容c32另一端接地，芯片s2的7脚连接有电容c29一端，并连接芯片u7的12脚，电容c29另一端接地，芯片s2的6脚连接有电容c28一端，并连接芯片u7的13脚，电容c28另一端接地。

所述芯片u7的16脚连接有电阻r20一端，电阻r20另一端连接有发光二极管d6一端，发光二极管d6另一端接地，芯片u7的17脚连接有电阻r40一端，电阻r40另一端连接有芯片u6的32脚，芯片u7的18脚连接有电阻r41一端，电阻r41另一端连接有芯片u6的33脚。

所述芯片u7的23脚连接有电阻r37一端，电阻r37另一端接地，芯片u7的35脚连接有插接件j1的1脚，插接件j1的2脚接地，插接件j1接入gprs900/1800网络。

所述芯片u7的14脚接入ccvcc电源，芯片u7的42脚和43脚接入vcc4v电源，芯片u7的34脚、36脚、37脚、40脚、41脚接地。

所述cpu电路包括芯片u6，芯片u6的型号为hsp430f149，芯片u6的1脚和64脚接入vcc电源，芯片u6的62脚和63脚接地，芯片u6的8脚连接有晶振y2一端，晶振y2另一端连接芯片u6的9脚，芯片u6的20脚连接有电阻r4一端、开关s1一端、电容c28一端，电阻r4另一端接入vcc电源，开关s1另一端、电容c28另一端接地。

所述芯片u6的28脚连接有电阻r38一端，电阻r38另一端连接有芯片u3的5脚、电阻r3的一端，电阻r3的另一端接入vcc电源，芯片u6的29脚连接有电阻r39一端，电阻r39另一端连接有芯片u3的6脚、电阻r2的一端，电阻r2的另一端接入vcc电源，芯片u3的1脚、2脚、3脚、4脚、7脚接地，芯片u3的8脚接入vcc电源，芯片u3的型号为24cl512。

所述芯片u6的34脚连接有电阻r35一端，电阻r35另一端连接有芯片u4的4脚，芯片u4的型号为sp3485en，芯片u6的35脚连接有电阻r34一端，电阻r34另一端连接有芯片u4的1脚，芯片u6的36脚连接有电阻r7一端，电阻r7另一端连接有芯片u4的2脚，芯片u4的3脚与芯片u4的2脚相连，芯片u4的1脚连接有电阻r8一端，电阻r8另一端连接有电容c24一端，并接入advcc电源，电容c24另一端接地，芯片u4的8脚接入有advcc电源，芯片u4的7脚连接有电阻r16一端、电阻r25一端，电阻r16另一端接地，电阻r25另一端连接有插接件fk1的3脚，芯片u4的6脚连接有电阻r12一端、电阻r26一端，电阻r12另一端连接advcc电源，电阻r26另一端连接有插接件fk1的4脚，芯片u4的5脚接地。

所述芯片u6的37脚连接有电阻r6一端，电阻r6另一端连接有电阻r24一端和芯片u5的7脚，电阻r24另一端接地，芯片u5的型号为xrp7664，芯片u5的8脚连接有电容c14一端，电容c14另一端接地，芯片u5的4脚接地，芯片u5的2脚连接有电容c13一端，并接入电源vcc7v，电容c13另一端接地，芯片u5的1脚连接有电容c30一端，电容c30另一端连接芯片u5的3脚，芯片u5的5脚连接有电阻r30一端和电阻r13一端，电阻r30另一端接入vcc4v电源，电阻r13另一端接地，vcc4v电源连接有电容c15一端、电容c2一端、电容c3一端、稳压二极管d7一端、稳压二极管d8一端，电容c15另一端、电容c2另一端、电容c3另一端、稳压二极管d7另一端、稳压二极管d8另一端接地，芯片u5的6脚连接有电容c31一端，电容c31另一端连接有电阻r27一端，电阻r27另一端接地。

所述芯片u6的44脚连接有电阻r15一端，电阻r15另一端连接有发光二极管d3一端，发光二极管d3另一端接地，芯片u6的45脚连接有电阻r14一端，电阻r14另一端连接有发光二极管d2一端，发光二极管d2另一端接地，芯片u6的46脚连接有电阻r11一端，电阻r11另一端连接有发光二极管d1一端，发光二极管d1另一端接地。

所述芯片u6的52脚连接有晶振y1一端、电容c26一端，电容c26另一端接地，晶振y1另一端连接有电容c25一端和芯片u6的53脚，电容c25另一端接地。

所述芯片u6的58脚连接有jtag接口j2的7脚、芯片u2的1脚，芯片u2的型号为max823seuk+，jtag接口j2的8脚连接电源vcc，jtag接口j2的6脚接地，jtag接口j2的4脚连接芯片u6的56脚，jtag接口j2的3脚连接芯片u6的57脚，jtag接口j2的2脚连接芯片u6的54脚，jtag接口j2的1脚连接芯片u6的55脚；芯片u2的1脚连接有电阻r10一端和电容c12一端，电阻r10另一端接入vcc电源，电容c12另一端接地，芯片u2的2脚接地，芯片u2的3脚连接有电容c11一端，电容c11另一端接地，芯片u2的5脚接入vcc电源，芯片u2的4脚连接有电阻r5一端、电阻r1一端，电阻r1另一端连接jtag接口j2的5脚，电阻r5另一端芯片u6的40脚。

所述芯片u6的59脚连接有电容c22一端、电阻r46一端、电阻r47一端，电容c22另一端、电阻r46另一端接地，电阻r47另一端连接有三极管q2的集电极，并接出vcc7vb电源，三极管q2的发射极接入vcc7v电源，三极管q2的基极连接有电阻r44一端和电阻r29一端，电阻r44另一端接入vcc7v电源，电阻r29另一端连接有二极管d5一端，二极管d5另一端连接有三极管q3的集电极和二极管d4一端，三极管q3的基极连接电阻r9一端和电阻r45一端，电阻r9另一端连接芯片u6的41脚，电阻r45另一端、三极管q3的发射极接地；二极管d4另一端连接有电阻r28一端、三极管q1的基极，电阻r28另一端连接有电阻r43一端，电阻r43另一端接入vcc电源，三极管q1的集电极接入vcc电源，三极管q1的发射极连接有电阻r19一端，并接出advcc电源，电阻r19另一端连接芯片u6的60脚。

所述i/o接口电路包括插接件fk2、插接件fk1、插接件as、插接件jp1，插接件as用于外接流量计as，插接件fk2的1脚连接插接件jp1的10脚，插接件fk2的2脚连接插接件jp1的12脚，插接件fk2的4脚连接插接件jp1的16脚，插接件fk2的3脚接地；插接件fk1的1脚连接插接件jp1的2脚，插接件fk1的3脚连接插接件jp1的6脚，插接件fk1的4脚连接插接件jp1的8脚，插接件fk1的1脚连接有电阻r17一端，电阻r17另一端连接有保险丝f1一端，保险丝f1另一端接入vcc7vb电源，插接件fk1的2脚接地，插接件fk1的3脚连接有电阻r25，插接件fk1的4脚连接有电阻r26；插接件fk1的5脚与插接件as的5脚连接，插接件fk1的6脚与插接件as的6脚连接，插接件fk1的7脚与插接件as的7脚连接，插接件as的4脚连接插接件jp1的7脚和9脚，插接件as的3脚连接插接件jp1的5脚和11脚，插接件as的1脚连接插接件jp1的1脚和15脚，插接件as的2脚接地。

所述低功耗远传模块的天线采用内置式设计，ipex接口，方便天线插拔，避免焊接式天线在使用过程中容易与pcb断开的问题。

所述低功耗远传模块可使用2g\3g\4ggprs网络和nb/iot网络进行传输数据，网络模块采用贴片式模块，直接封装焊接在pcb主板上，不用安装sim卡，避免sim卡长期使用过程中因氧化导致接触不良问题的发生。

所述低功耗远传模块的pcb电路采用安防爆设计，限制电路能量以符合防爆环境使用，供电选用2节8.5ah一次锂亚硫酰氯高能量电池，保证整个模块6年的工作寿命，通过低功耗设计，使用寿命可达到流量计相同的时间。

电池与主板连接方式采用接插件设计，方便后期更换电池。

所述低功耗远传模块采用pcb主板设置唤醒装置，模块处于休眠状态时，用户可用高强度磁铁将其唤醒，进行测试或其他工作。

所述低功耗远传模块的网络模块可通过云平台进行统一管理，实现gprs流量账单查询、充值、销户等操作，同时可向模块发送短信指令，对模块进行远程设置和状态查询。

所述低功耗远传模块自带64k存储空间，可对采集的数据进行存储。一小时间隔保存一次数据，可满足40天的存储需求。

当网络信号差或上位机服务器故障无法正常上传数据时，低功耗远传模块可智能记录当前异常时间，待通讯链路恢复后自动进行数据的补发，防止数据丢失。

以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。