一种阀门电流检测电路和燃气表的制作方法

1.本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种阀门电流检测电路和燃气表。


背景技术：

2.为了引导居民合理用能，减少污染，同时也促进能源局结构调整，“煤改气”政策正在深入落实。燃气表作为“气”的重要计量器具，在煤改气改造中扮演者重要的角色。目前，燃气表系统主要由计量模块、阀门控制模块、通讯模组和主控模块组成，为了提升用气的可靠性和安全性，对阀门的开关进行精准控制，就显得尤其重要。现有的手段，主要通过测量开关阀的电流，用以确认开关阀时间，从而实现阀门控制。而传统测量阀门电流的方法是驱动模块配合一个采样电阻，将电流信号转换为电压信号，再传给单片机处理，以确定开关阀时间，实现开关阀准确控制。
3.但是，燃气表的使用的阀门不尽相同，驱动阀门正常工作电流也不同。小到几毫安，大到数安培，然而，现有的电流采样电路无法适用于现有的工作电流的范围，致使现有的电流采样电路无法正确确认阀门的动作状态，导致阀门错误动作，造成未开到位、堵转等情况。因此设计一种多功能的电流检测电路以解决以上问题。
4.综上所述，需要提供一种对阀门工作电流的范围适用性更强，且准确度更高的阀门电流检测电路和燃气表。


技术实现要素：

5.为了提高适用性和准确度，本实用新型提出了一种阀门电流检测电路和燃气表。
6.第一方面，本实用新型提出了一种阀门电流检测电路，包括：采样电路、放大电路和控制单元；
7.所述采样电路与阀门连接，所述采样电路用于根据控制信号调整采样电阻，使所述采样电阻与所述阀门的输出电流匹配；所述采样电路使用所述采样电阻对所述阀门的输出电流进行采样后，输出检测电流；
8.所述放大电路用于放大采样电路输出的所述检测电流；
9.所述控制单元用于发送所述控制信号至所述采样电路，接收所述放大电路输出的检测电流。
10.优选地，还包括整流电路；所述整流电路与所述采样电路连接；
11.所述整流电路，包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管；
12.所述第一二极管的阴极和所述第二二极管的阴极均与所述采样电路连接，所述第一二极管的阳极与所述第三二极管的阴极以及阀门驱动电路连接，所述第二二极管的阳极与所述第四二极管的阴极以及阀门驱动电路连接；
13.所述第三二极管的阳极和所述第四二极管的阳极均与阀门连接。
14.优选地，还包括：驱动检测电路；所述驱动检测电路与所述控制单元以及所述采样电路连接；所述驱动检测电路用于判断阀门驱动电路的状态；
15.所述驱动检测电路，包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻和第四电阻；
16.所述第一电阻的一端与所述第二电阻的一端均与所述控制单元连接，所述第一电阻的另一端与所述第一二极管的阳极连接，所述第二电阻的另一端接地；
17.所述第三电阻的一端与所述第四电阻的一端均与所述控制单元连接，所述第三电阻的另一端与所述第二二极管的阳极连接，所述第四电阻的另一端接地。
18.优选地，所述采样电路，包括与电阻切换子电路连接的多个采样电阻；多个所述采样电阻包括第五电阻、第六电阻和第七电阻。
19.优选地，所述电阻切换子电路，包括：第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻、第十二电阻、第十三电阻、第一mos管、第二mos管和双通道pmos芯片；
20.所述第一mos管的栅端与所述第九电阻的一端以及第十电阻的一端连接，漏端与所述第八电阻的一端以及双通道pmos芯片连接；
21.所述第二mos管的栅端与所述第十二电阻的一端以及第十三电阻的一端连接，漏端与所述第十一电阻的一端以及双通道pmos芯片连接；
22.所述第十电阻的另一端和第十三电阻的另一端均与所述控制单元连接，所述第一mos管的源端、第二mos管的源端、第九电阻的另一端和第十二电阻的另一端均接地；
23.所述第八电阻的另一端与所述第五电阻的一端以及双通道pmos芯片连接；所述第十一电阻的另一端与所述第七电阻的一端以及双通道pmos芯片连接；
24.所述双通道pmos芯片还与所述第六电阻的一端以及所述放大电路连接。
25.优选地，所述放大电路包括：电流检测放大器、分压子电路、滤波子电路和钳位子电路；
26.所述电流检测放大器与所述双通道pmos芯片以及分压子电路连接；
27.所述滤波子电路与所述分压子电路以及钳位子电路连接。
28.优选地，所述分压子电路包括：第十四电阻和第十五电阻；
29.所述第十四电阻的一端与所述第十五电阻的一端均与所述滤波子电路连接，所述第十四电阻的另一端与所述电流检测放大器连接，所述第十五电阻的另一端接地。
30.优选地，所述钳位子电路包括：第五二极管和第六二极管；
31.所述第五二极管的阳极与所述第六二极管的阴极以及控制单元连接，所述第五二极管的阴极与电源电压连接，所述第六二极管的阳极接地。
32.优选地，所述滤波子电路包括：第一电容；所述第一电容的一端与所述第十四电阻的一端以及所述第五二极管的阳极连接，另一端接地。
33.第二方面，本实用新型提出了一种燃气表，包括上述的阀门电流检测电路。
34.本实用新型的优点在于：采样电路能够根据所述控制单元发送的控制信号，调整采样电阻，从而能够对小至几毫安，大到数安培的工作电流进行准确的采样，增强适用性；放大电路能够对采样电路输出的检测电流进行放大，提升对阀门电流检测的准确度。
附图说明
35.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案的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。
36.在附图中：
37.图1是本技术提供的一种阀门电流检测电路的示意框图；
38.图2是本技术提供的另一种阀门电流检测电路的示意框图；
39.图3是本技术提供的一种阀门电流检测电路的驱动检测电路和整流电路的连接示意图；
40.图4是本技术提供的一种阀门电流检测电路的采样电路、放大电路和控制单元的连接示意图。
41.附图标记说明
42.100驱动检测电路
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d5第五二极管
43.200整流电路
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d6第六二极管
44.300采样电路
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r1第一电阻
45.400放大电路
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r2第二电阻
46.500控制单元
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r3第三电阻
47.600阀门驱动电路
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r4第四电阻
48.410分压子电路
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r5第五电阻
49.420滤波子电路
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r6第六电阻
50.430钳位子电路
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r7第七电阻
51.m阀门
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r8第八电阻
52.u1双通道pmos芯片
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r9第九电阻
53.u2电流检测放大器
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r10第十电阻
54.c1第一电容
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r11第十一电阻
55.c2第二电容
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r12第十二电阻
56.d1第一二极管
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r13第十三电阻
57.d2第二二极管
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r14第十四电阻
58.d3第三二极管
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r15第十五电阻
59.d4第四二极管
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gnd接地端
具体实施方式
60.下面结合参照附图对本实用新型的示例性实施方式作进一步的说明。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型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实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。
61.下面将结合附图对本实用新型实施例进行详细描述。
62.第一方面，本实用新型提出一种阀门电流检测电路，如图1所示，包括：采样电路300、放大电路400和控制单元500。采样电路300与阀门m连接，采样电路300用于根据控制信号调整采样电阻，使采样电阻与阀门m的输出电流匹配；采样电路300使用所述采样电阻对阀门m的输出电流进行采样后，输出检测电流。放大电路400用于放大采样电路300输出的检测电流；控制单元500用于发送控制信号至采样电路300，接述放大电路400输出的检测电流。
63.如图2所示，本技术的实施方式还包括：整流电路200。整流电路200与采样电路300连接。本技术的实施方式还包括：驱动检测电路100。驱动检测电路100与控制单元500以及采样电路300连接。驱动检测电路100用于判断阀门驱动电路的状态。
64.如图2所示，驱动检测电路100、采样电路300和放大电路400均与控制单元500连接，整流电路200与驱动检测电路100和采样电路300连接。控制单元500用于发送控制信号至采样电路300，接收状驱动检测电路100发送的态检测信号。驱动检测电路100用于判断阀门驱动电路600的状态。采样电路300用于根据控制单元500发送的控制信号，调整采样电阻。放大电路400用于将采样电路300输出的检测电流放大后发送至控制单元500。控制单元500包括单片机。
65.阀门驱动电路600输出驱动信号，此时驱动检测电路100会判断当前处于开阀状态或者关阀状态，之后，阀门信号进入整流电路200，整流电路200能够使回路中的电流单向流动。采样电路300将电流信号转换为电压信号，并且针对不同的电流，可选择不同的采样电阻，由于部分阀门的驱动电流比较小，所以可以通过放大电路400将电压信号以固定增益放大，传输给控制单元500进行处理。
66.如图3所示，整流电路200，包括：第一二极管d1、第二二极管d2、第三二极管d3和第四二极管d4。第一二极管d1的阴极和第二二极管d2的阴极均与采样电路300连接，第一二极管d1的阳极与第三二极管d3的阴极以及阀门驱动电路600连接，第二二极管d2的阳极与第四二极管d4的阴极以及阀门驱动电路600连接。第三二极管d3的阳极和第四二极管d4的阳极均与阀门m连接。
67.如图3所示，驱动检测电路100，包括：第一电阻r1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4。第一电阻r1的一端与第二电阻r2的一端均与控制单元500连接，第一电阻r1的另一端与第一二极管d1的阳极连接，第二电阻r2的另一端接地gnd。第三电阻r3的一端与第四电阻r4的一端均与控制单元500连接，第三电阻r3的另一端与第二二极管d2的阳极连接，第四电阻r4的另一端接地gnd。
68.如图4所示，采样电路300，包括与电阻切换子电路310连接的多个采样电阻；多个采样电阻包括第五电阻r5、第六电阻r6和第七电阻r7。
69.如图4所示，电阻切换子电路310，包括：第八电阻r8、第九电阻r9、第十电阻r10、第十一电阻r11、第十二电阻r12、第十三电阻r13、第一mos管q1、第二mos管q2和双通道pmos芯片u1。第一mos管q1的栅端与第九电阻r9的一端以及第十电阻r10的一端连接，漏端与第八电阻r8的一端以及双通道pmos芯片u1的引脚2(g1)连接。第二mos管q2的栅端与第十二电阻r12的一端以及第十三电阻r13的一端连接，漏端与第十一电阻r11的一端以及双通道pmos芯片u1的引脚4(g2)连接。第十电阻r10的另一端和第十三电阻r13的另一端均与控制单元500连接，第一mos管q1的源端、第二mos管q2的源端、第九电阻r9的另一端和第十二电阻r12的另一端均接地gnd。第八电阻r8的另一端与第五电阻r5的一端以及双通道pmos芯片u1的引脚1(s1)连接。第十一电阻r11的另一端与第七电阻r7的一端以及双通道pmos芯片u1的引脚3(s2)连接。电阻切换子电路310还包括第二电容c2。双通道pmos芯片u1的引脚5(d2)、引脚5(d2)引脚7(d1)和引脚8(d1)还与第六电阻r6的一端、第二电容c2的一端以及放大电路400连接。第二电容c2的另一端接地gnd。其中，第一mos管和第二mos管均为nmos管。
70.如图4所示，放大电路400包括：电流检测放大器u2、分压子电路410、滤波子电路
420和钳位子电路430。电流检测放大器u2与双通道pmos芯片以及分压子电路410连接。滤波子电路420与分压子电路410以及钳位子电路430连接。
71.如图4所示，分压子电路410包括：第十四电阻r14和第十五电阻r15。第十四电阻r14的一端与第十五电阻r15的一端均与滤波子电路420连接，第十四电阻r14的另一端与电流检测放大器u2连接，第十五电阻r15的另一端接地gnd。
72.如图4所示，钳位子电路430包括：第五二极管d5和第六二极管d6。第五二极管d5的阳极与第六二极管d6的阴极以及控制单元500连接，第五二极管d5的阴极与电源电压(+3.3v)连接，第六二极管d6的阳极接地gnd。
73.如图4所示，滤波子电路420包括：第一电容c1。第一电容c1的一端与第十四电阻r14的一端以及第五二极管d5的阳极连接，另一端接地gnd。
74.本技术的实施方式中，整流电路200可以改为使用继电器实现电流的单向流动；电流检测放大器u2可以替换为运算放大器。使用继电器代替整流电路200，主要能够减小二极管带来的压降，增加电流检测的准确性。将电流检测放大器u2转为运算放大器，可以随时调整电路的放大增益，增强电路应用的灵活性。
75.下面，对本技术实施例进行进一步说明。
76.燃气表执行开阀动作时阀门驱动电路600通过fa+和fa
‑
输出电平至驱动检测电路100和整流电路200。假设阀门m正转时，fa+为高电平，fa
‑
为低电平，则经过驱动检测电路100中第一电阻r1和第二电阻r2的分压，产生一个高电平，发送至控制单元500的mcu_fa_x1，经过第三电阻r3和第四电阻r4的分压，产生一个低电平发送至控制单元500的mcu_fa_x2，通过控制单元500判断当前的阀门驱动状态。fa+信号还与整流电路200的第一二极管d1连接，第二二极管d2可以防止fa+的信号流向fa
‑
，第一二极管d1和第二二极管d2应选择漏电流较小的二极管，以提高检测的精度。之后，fa+信号到达采样电路300的多个采样电阻端。第五电阻r5和第七电阻r7由双通道pmos芯片u1，第一mos管q1和第二mos管q2控制。默认采样电阻是第六电阻r6。当采集较小电流时，使用第六电阻r6；当采集较大的电流时，控制单元500的引脚mcu_test_c_g1输出高电平，第一mos管q1的漏端和源端导通，经过作为限流电阻的第八电阻r8，此时双通道pmos芯片u1的引脚2(g1)由高电平转换为低电平，双通道pmos芯片u1的内部一个mos管s1端和d1端导通，此时第五电阻r5和第六电阻r6并联，形成新的采样电阻；当采集更大的电流时，此时需将控制单元500的引脚mcu_test_c_g1置为低电平，断开第五电阻r5，同时通过控制单元500将引脚mcu_test_c_g2置为高电平，q2导通，双通道pmos芯片u1的s2端和d2端导通，使第六电阻r6和第七电阻r7并联，形成新的采样电阻。为了准确测量电流的大小，采样电阻需选择1％精度的采样电阻。电流经采样电阻后，将信号传输至电流检测放大器u2，用于将电流信号转换为电压信号，增益为固定增益，其转换公式如下：v＝r
×
g
×
i(r为采样电阻，g为电流检测放大器u2的固定增益，i为驱动电流)。电流检测放大器u2应选用低失调电压、低噪声的芯片，减小器件本身对测量的影响，以提高检测的精度。电流经电流检测放大器u2转换为电压信号后，再通过分压子电路410中的第十四电阻r14和第十五电阻r15分压，传输至控制单元500进行处理。滤波子电路420中的第一电容c1为滤波电容，用于滤除部分干扰信号，第五二极管d5和第六二极管d6用于实现钳位保护功能。从采样电阻端(c_current_test_out)输出的驱动电流，驱动阀门m正转，最后，电流经过第四二极管d4，输入至fa
‑
，阀门正转电流检测完成。当阀门m反转时，fa
‑
为高电平，fa+为
低电平，fa
‑
信号经过第二二极管d2，采样电阻，阀门m，第四二极管d4，回到fa+，完成阀门反转电流检测。
77.第二方面，本实用新型提出一种燃气表，包括上述的阀门电流检测电路。
78.本实施例的益处在于，通过驱动检测电路判断阀门驱动电路的状态，能够正确辨别阀门正转和反转；采样电路能够根据所述控制单元发送的控制信号，调整采样电阻，从而能够对小至几毫安，大到数安培的工作电流进行准确的采样，增强适用性；放大电路能够对采样电路输出的检测电流进行放大，提升对阀门电流检测的准确度。本技术的实施方式能够适配不同驱动电流的阀门，解决了传统设计中无法适配不同阀门电流检测问题。另一方面，还可以通过驱动检测电路判断当时驱动的状态，检测当前驱动状态的电流。通过整流电路，能够保证阀门工作时电流单向流动，分别测量阀门正转和反转的电流，从而确保电流检测的准确性。通过驱动检测电路判断驱动的状态，可以更加合理的操作阀门，同时整流电路能够实现开阀和关阀电流均可测量，从而减少干扰，极大提高电流测量准确性。采样电路能够切换采样电阻，测量不同级别的电流值，从而适配不同阀门的电流，极大扩展了电路的适用范围和应用范围。放大电路中采用专用的高精度电流检测放大器，能够放大信号强度，提高电流检测的精度，减少外围电路，功耗低，节约成本。
79.本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型所作的举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。