一种光电直读水表防止气泡干扰的电路的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，通过单片机在系统要读取数据时预先把水表内所有的光电管模块内的光电管检测一遍，检测所有光电管正常则将检测到的发光管的值和接收管的值临时保存，通过检测到的发光管的值和接收管的值，再将接收的最大值减去的接收到的最小值除以2得出中间值把这个值临时保存起来，作为偏值使用，然后单片机再读出当前字轮所在位置的值，根据这个值与中间值比较，将比较得出的值进入查表函数得出当前字轮所在的位置，并计算出准确数据将数据返回单片机再通过通讯处理模块传回系统，保证水表在气泡干扰下也能自动调整判决电平偏差，保证数据准确性，解决气泡对光线传导的干扰影响，消除光电读书误判的可能。
【专利说明】
_种光电直读水表防止气泡干扰的电路
技术领域
[0001 ]本发明涉及水表领域，具体涉及一种光电直读水表防止气泡干扰的电路。
【背景技术】
[0002]随着我国经济的发展、城市规模的扩大和现代化程度的不断提高，城市的供水管网系统也越来越庞大，管网测量和管理难度越来越大;一方面，供水系统中管网监测点数量众多，监测不全面，地理位置分散，已不是单纯依赖人力所能胜任;另一方面，各城市供水管网监控管理没有实现规范化和标准化，管网的漏损、爆管、管网基础数据不准确、不完善、缺乏有效的漏水管理机制、缺乏统一的漏水管理系统等使得公共资源浪费现象巨大，也对水务经营单位造成直接数额巨大的经济损失。
[0003]因此，解决漏损、流量监控、人工抄表等问题需要全面的产销差管理和漏算控制解决系统；而湿式液封光电直读远传水表采用了采取光电编码的方式，在水表机械计数字轮上直接读取编码数据，与传统脉冲表相比，完全舍弃了脉冲采样累计的机电信号转换模式，它可将读数误差降低至零，是自动抄表系统中机电转换零误差的电子远传水表，且采用低功耗设计，平常无须供电，仅在抄表或阀门时才需要对它供电；而光电器件在工作时遇到的最大问题是水源浑浊或气泡，发光管发射时遇到气泡光就会折射、衍射，使照射到光敏接收管的光强度降低，使得光敏接收管的感应电流降低，造成传感器编码错误，导致由于气泡干扰产生的读数错误，从而造成经济损失。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是为了提供一种光电直读水表防止气泡干扰的电路。
[0005]本发明通过以下技术方案实现:一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，包括单片机控制模块、系统稳压模块、通讯处理模块、M-BUS总线模块、光电管模块;所述单片机控制模块分别连接系统稳压模块、通讯处理模块和光电管模块，所述通讯处理模块与系统稳压模块相互连接，所述通讯处理模块与系统稳压模块还连接M-BUS总线模块，所述光电管处理模块还和系统稳压模块连接;所述通讯处理模块包括接收模块和发射模块，所述发射模块包括第一贴片三极管、第七电阻、第四电阻、+3.3V电源和+1V电源，所述第一贴片三极管设有6个管脚，所述第一贴片三极管的第一管脚接地，所述第一贴片三极管的第二管脚与第三管脚连接，所述第一贴片三极管的第四管脚连接+3.3V电源，所述第一贴片三极管的第五管脚连接第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端连接+3.3V电源，所述第一贴片三极管的第六管脚连接第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端连接+1V电源，所述第一贴片三极管的第五管脚还连接到单片机控制模块;所述接收模块包括第二贴片三极管、第八电阻、第五电阻、第四电容、+3.3V电源，所述第二贴片三极管设有3个管脚，所述第二贴片三极管的第一管脚连接第八电阻的一端和第五电阻的一端，所述第二贴片三极管的第二管脚和第八电阻的另一端都连接+3.3V电源，所述第二贴片三极管的第三管脚接地，所述第五电阻的另一端连接第四电容的一端，所述第四电容的另一端连接到M-BUS总线模块，所述第二贴片三极管的第一管脚还连接到单片机控制模块;所述系统稳压模块包括整流模块和降压模块，所述整流模块包括整流芯片、双向稳压二极管、第一电阻、第九电阻、插座，所述插座连接到双向稳压二极管的两端，所述双向稳压二极管的两端分别连接到第一电阻的一端和第九电阻的一端，所述整流芯片设有6个管脚，所述整流芯片的第一管脚和第四管脚都接地，所述整流芯片的第二管脚和第五管脚都连接到M-BUS总线模块，所述整流芯片第三管脚连接第九电阻的另一端，所述整流芯片第六管脚连接第一电阻的另一端;所述降压模块包括第四贴片三极管、第十二电阻、第十三电阻、第十电容、第一稳压二极管、第二稳压二极管、+ 1V电源、第九电容、第二电容、第三电容、电源转换器、+3.3V电源、+1V电源，所述第四贴片三极管设置有5个管脚，所述第四贴片三极管的第一管脚和第二管脚相互连接，所述第四贴片三极管的第三管脚连接第二稳压二极管的负极，所述第二稳压二极管的负极还连接第十电容的一端，所述第十电容的一端还连接第十三电阻的一端，所述第十三电阻的另一端连接第一稳压二极管的负极，所述第二稳压二极管的正极、第十电容的另一端和第一稳压二极管的正极都接地;所述第一稳压二极管的负极还连接到第四贴片三极管的第四管脚，所述第四贴片三极管的第四管脚还与整流芯片的第五管脚连接;所述第四贴片三极管的第五管脚连接第十二电阻的一端，所述第四贴片三极管的第五管脚还连接+1V电源，所述第十二电阻的另一端连接到第九电容的一端，所述电源转换设置有VIN、OUT和GND三个管脚，所述电源转换器的VIN管脚连接第九电容的一端和第三电容的一端，所述第三电容的另一端连接第二电容的一端，所述第二电容的另一端连接电源转换器的OUT管脚，所述电源转换器的OUT管脚还连接+3.3V电源，所述电源转换器的GND管脚和第九电容的另一端都接地;所述单片机控制模块包括仿真模块、单片机、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第十一电阻、第十八电阻、第十九电阻、第二十电阻、+3.3V电源，所述单片机设置有32个管脚，所述单片机的第一管脚连接第一电容的一端，所述单片机的第五管脚连接第二电容的一端，所述单片机的第六管脚连接+3.3V电源，所述+3.3V电源还连接第三电容的一端，所述第一电容的另一端、单片机的第四管脚、第二电容的另一端和第三电容的另一端都接地;所述单片机的第十三管脚连接第二十电阻的一端，所述单片机的第十四管脚连接第十九电阻的一端，所述单片机的第十五管脚连接第十一电阻的一端，所述单片机的第十六管脚连接第十八电阻的一端，所述单片机的第二十六管脚连接第三电阻的一端，所述第十一电阻的另一端、第十八电阻的另一端、第十九电阻的另一端、第二十电阻的另一端和第三电阻的另一端都连接+3.3V电源;所述单片机的型号为STM8S103K3;所述仿真模块包括连接器和+3.3V电源，所述连接器设置4个管脚，所述连接器的第一管脚接地，所述连接器的第二管脚连接+3.3V电源，所述连接器的第三管脚连接单片机的第一管脚，所述连接器的第四管脚连接单片机的第二十六管脚;所述光电管模块包括若干光电路插接板，所述光电管插入光电路插接板中；所述光电管数量为20对。
[0006]本发明通过单片机在系统要读取数据时预先把水表内所有的光电管模块内的光电管检测一遍，检测所有光电管正常则将检测到的发光管的值和接收管的值临时保存，通过检测到的发光管的值和接收管的值，再将接收的最大值减去的接收到的最小值除以2得出中间值把这个值临时保存起来，作为偏值使用，然后单片机再读出当前字轮所在位置的值，根据这个值与中间值比较，将比较得出的值进入查表函数得出当前字轮所在的位置，并计算出准确数据将数据返回单片机再通过通讯处理模块传回系统，保证水表在水源的浑浊和气泡干扰下也能自动调整判决电平偏差，从而保证数据准确性，彻底解决气泡对光线传导的干扰影响，完全消除光电读书误判的可能。
[0007]本发明的有益之处在于:I)单片机采用模拟动态判别偏值算法能自动调整判决电平偏差，彻底解决气泡对光线传导的干扰影响;2)能实时检测发光管和接收管的好坏，及时上传水表的运彳丁情况;3)具有水表损坏及时上报的功能。
【附图说明】
[0008]图1为本发明的电路框示图。
[0009]图2为本发明的电路原理图。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图及【具体实施方式】，对本发明作进一步描述。
[0011]见图1至图2，一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，包括单片机控制模块、系统稳压模块、通讯处理模块、M-BUS总线模块、光电管模块;所述单片机控制模块分别连接系统稳压模块、通讯处理模块和光电管模块，所述通讯处理模块与系统稳压模块相互连接，所述通讯处理模块与系统稳压模块还连接M-BUS总线模块，所述光电管处理模块还和系统稳压模块连接;所述通讯处理模块包括接收模块和发射模块，所述发射模块包括第一贴片三极管Ql、第七电阻R7、第四电阻R4、+3.3V电源和+1V电源，所述第一贴片三极管Ql设有6个管脚，所述第一贴片三极管Ql的第一管脚接地，所述第一贴片三极管Ql的第二管脚与第三管脚连接，所述第一贴片三极管Ql的第四管脚连接+3.3V电源，所述第一贴片三极管Ql的第五管脚连接第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端连接+3.3V电源，所述第一贴片三极管Ql的第六管脚连接第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端连接+1V电源，所述第一贴片三极管Ql的第五管脚还连接到单片机控制模块;所述接收模块包括第二贴片三极管Q2、第八电阻R8、第五电阻R5、第四电容C4、+3.3V电源，所述第二贴片三极管Q2设有3个管脚，所述第二贴片三极管Q2的第一管脚连接第八电阻R8的一端和第五电阻R5的一端，所述第二贴片三极管Q2的第二管脚和第八电阻R8的另一端都连接+3.3V电源，所述第二贴片三极管Q2的第三管脚接地，所述第五电阻R5的另一端连接第四电容C4的一端，所述第四电容C4的另一端连接到M-BUS总线模块，所述第二贴片三极管Q2的第一管脚还连接到单片机控制模块;所述系统稳压模块包括整流模块和降压模块，所述整流模块包括整流芯片Q3、双向稳压二极管U4、第一电阻Rl、第九电阻R9、插座Jl，所述插座Jl连接到双向稳压二极管U4的两端，所述双向稳压二极管U4的两端分别连接到第一电阻Rl的一端和第九电阻R9的一端，所述整流芯片Q3设有6个管脚，所述整流芯片Q3的第一管脚和第四管脚都接地，所述整流芯片Q3的第二管脚和第五管脚都连接到M-BUS总线模块，所述整流芯片Q3第三管脚连接第九电阻R9的另一端，所述整流芯片Q3第六管脚连接第一电阻Rl的另一端;所述降压模块包括第四贴片三极管Q4、第十二电阻R12、第十三电阻R13、第十电容C10、第一稳压二极管Z1、第二稳压二极管Z2、+10V电源、第九电容C9、第二电容C2、第三电容C3、电源转换器U3、+3.3V电源、+ 1V电源，所述第四贴片三极管Q4设置有5个管脚，所述第四贴片三极管Q4的第一管脚和第二管脚相互连接，所述第四贴片三极管Q4的第三管脚连接第二稳压二极管Z2的负极，所述第二稳压二极管Z2的负极还连接第十电容ClO的一端，所述第十电容ClO的一端还连接第十三电阻R13的一端，所述第十三电阻R13的另一端连接第一稳压二极管Zl的负极，所述第二稳压二极管Z2的正极、第十电容ClO的另一端和第一稳压二极管Zl的正极都接地;所述第一稳压二极管Zl的负极还连接到第四贴片三极管Q4的第四管脚，所述第四贴片三极管Q4的第四管脚还与整流芯片Q3的第五管脚连接;所述第四贴片三极管Q4的第五管脚连接第十二电阻R12的一端，所述第四贴片三极管Q4的第五管脚还连接+1V电源，所述第十二电阻R12的另一端连接到第九电容C9的一端，所述电源转换器U3设置有VIN、OUT和GND三个管脚，所述电源转换器U3的VIN管脚连接第九电容C9的一端和第三电容C3的一端，所述第三电容C3的另一端连接第二电容C2的一端，所述第二电容C2的另一端连接电源转换器U3的OUT管脚，所述电源转换器U3的OUT管脚还连接+3.3V电源，所述电源转换器U3的GND管脚和第九电容C9的另一端都接地;所述单片机控制模块包括仿真模块、单片机U2、第三电阻R3、第一电容Cl、第二电容C2、第三电容C3、第^^一电阻R11、第十八电阻R18、第十九电阻R19、第二十电阻R20、+3.3V电源，所述单片机U2设置有32个管脚，所述单片机U2的第一管脚连接第一电容Cl的一端，所述单片机U2的第五管脚连接第二电容C2的一端，所述单片机U2的第六管脚连接+3.3V电源，所述+3.3V电源还连接第三电容C3的一端，所述第一电容Cl的另一端、单片机U2的第四管脚、第二电容C2的另一端和第三电容的另一端都接地;所述单片机U2的第十三管脚连接第二十电阻R20的一端，所述单片机U2的第十四管脚连接第十九电阻R19的一端，所述单片机U2的第十五管脚连接第十一电阻Rll的一端，所述单片机U2的第十六管脚连接第十八电阻R18的一端，所述单片机U2的第二十六管脚连接第三电阻R3的一端，所述第十一电阻Rll的另一端、第十八电阻R18的另一端、第十九电阻R19的另一端、第二十电阻R20的另一端和第三电阻R3的另一端都连接+3.3V电源;所述单片机U2的型号为STM8S103K3;所述仿真模块包括连接器P2和+3.3V电源，所述连接器P2设置4个管脚，所述连接器P2的第一管脚接地，所述连接器P2的第二管脚连接+3.3V电源，所述连接器P2的第三管脚连接单片机U2的第一管脚，所述连接器P2的第四管脚连接单片机U2的第二十六管脚;所述光电管模块包括若干光电路插接板，所述光电管插入光电路插接板中；所述光电管数量为20对。
[0012]本实施方式中，每次单片机检测到系统要读取数据时，单片机就会预先把光电管模块内的所有的发光管和接收管都检测一遍;先检查发光管反向是否漏电、短路、开路，单片机检测到的反向数据不是0，单片机就认为发光管反向漏电，如测到的正向电流大于等于30mA，单片机就认为发光管短路;如打开发光管对应的接收管接收的数据大于等于253，单片机就认为发光管开路;发光管检查完，单片机再检查接收管，打开对应接收管，正常的接收管的信号准确数据为250-30之间；如果接收到的信号数据小于等于30以下，单片机认为对应接收管短路，如果接收到的信号数据大于等于250以上，单片机认为对应接收管开路；检测的所有发光管和接收管只要有一只管子有问题，单片机就不再通过通讯处理模块发送信号准确数据，而直接通过通讯处理模块传给M-BUS总线模块上传错误信号告之用户；如检查单片机所有发光管和接收管正常，再把检查到的发光管和接收管的值保存在单片机中临时保存起来，作为偏值用;也就是说单片机会检测出每次发光管发出的最大透光强度，和接收管收到的最大的透光值;然后单片机拿最大的值透光值减去最小的透光值除2从而计算出中间值，如这次接收最大的透光值252，最小的透光值40，那就拿(252-40)/2 = 106，那么这次的，偏值就是106，也就是中间值;每次的这个中间值可能是不一样的，是因为会随着发光管和接收管的逐渐老化而变化，这样就起到每次修正中间值;然后单片机以这个中间值，去判断接收管接收到的值是否大于或小于这个中间值;大于就是高电平，小于就是低电平;然后单片机再根据这个电平值进入查表函数;查表查出当前字轮所在的位置，并计算出准确数据，再通过通讯处理模块传给M-BUS总线模块返回给系统;而若是等于则保持原状态不做处理;采用此方法，可以免去水表出厂时给水表预先设下固定数据偏值，且在水表受到气泡干扰的过程中采用了动态判决偏值从而使得中间值不会产生偏差从而导致数据出现错误使得电平判断准确，从而不会发生漏水现象，造成经济损失。
[0013]本实施方式中，单片机检测的所有发光管和接收管只要有一只管子有问题，单片机便不再发送准确数据，而直接上传错误信号告之用户，能实时检测发光管和接收管的好坏，并及时上传水表的运行情况，具有水表损坏及时上报的功能。
[0014]本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，其特征在于:包括单片机控制模块、系统稳压模块、通讯处理模块、M-BUS总线模块、光电管模块;所述单片机控制模块分别连接系统稳压模块、通讯处理模块和光电管模块，所述通讯处理模块与系统稳压模块相互连接，所述通讯处理模块与系统稳压模块还连接M-BUS总线模块，所述光电管处理模块还和系统稳压模块连接。2.根据权利要求1所述的一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，其特征在于:所述通讯处理模块包括接收模块和发射模块，所述发射模块包括第一贴片三极管(Ql)、第七电阻(R7)、第四电阻(R4)、+3.3V电源和+1V电源，所述第一贴片三极管(Ql)设有6个管脚，所述第一贴片三极管(Ql)的第一管脚接地，所述第一贴片三极管(Ql)的第二管脚与第三管脚连接，所述第一贴片三极管(Ql)的第四管脚连接+3.3V电源，所述第一贴片三极管(Ql)的第五管脚连接第四电阻(R4)的一端，所述第四电阻(R4)的另一端连接+3.3V电源，所述第一贴片三极管(Ql)的第六管脚连接第七电阻(R7)的一端，所述第七电阻(R7)的另一端连接+1V电源，所述第一贴片三极管(Ql)的第五管脚还连接到单片机控制模块;所述接收模块包括第二贴片三极管(Q2)、第八电阻(R8)、第五电阻(R5)、第四电容(C4)、+3.3V电源，所述第二贴片三极管(Q2)设有3个管脚，所述第二贴片三极管(Q2)的第一管脚连接第八电阻(R8)的一端和第五电阻(R5)的一端，所述第二贴片三极管(Q2)的第二管脚和第八电阻(R8)的另一端都连接+3.3V电源，所述第二贴片三极管(Q2)的第三管脚接地，所述第五电阻(R5)的另一端连接第四电容(C4)的一端，所述第四电容(C4)的另一端连接到M-BUS总线模块，所述第二贴片三极管(Q2)的第一管脚还连接到单片机控制模块。3.根据权利要求1所述的一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，其特征在于:所述系统稳压模块包括整流模块和降压模块，所述整流模块包括整流芯片(Q3)、双向稳压二极管(U4)、第一电阻(R1)、第九电阻(R9)、插座(Jl)，所述插座(Jl)连接到双向稳压二极管(U4)的两端，所述双向稳压二极管(U4)的两端分别连接到第一电阻(Rl)的一端和第九电阻(R9)的一端，所述整流芯片(Q3)设有6个管脚，所述整流芯片(Q3)的第一管脚和第四管脚都接地，所述整流芯片(Q3)的第二管脚和第五管脚都连接到M-BUS总线模块，所述整流芯片(Q3)第三管脚连接第九电阻(R9)的另一端，所述整流芯片(Q3)第六管脚连接第一电阻(Rl)的另一端;所述降压模块包括第四贴片三极管(Q4)、第十二电阻(R12)、第十三电阻(R13)、第十电容(C10)、第一稳压二极管(Z1)、第二稳压二极管(Z2)、+ 10V电源、第九电容(C9)、第二电容(C2)、第三电容(C3)、电源转换器(U3)、+3.3V电源、+ 1V电源，所述第四贴片三极管(Q4)设置有5个管脚，所述第四贴片三极管(Q4)的第一管脚和第二管脚相互连接，所述第四贴片三极管(Q4)的第三管脚连接第二稳压二极管(Z2)的负极，所述第二稳压二极管(Z2)的负极还连接第十电容(ClO)的一端，所述第十电容(ClO)的一端还连接第十三电阻(R13)的一端，所述第十三电阻(R13)的另一端连接第一稳压二极管(Zl)的负极，所述第二稳压二极管(Z2)的正极、第十电容(ClO)的另一端和第一稳压二极管(Zl)的正极都接地;所述第一稳压二极管(Zl)的负极还连接到第四贴片三极管(Q4)的第四管脚，所述第四贴片三极管(Q4)的第四管脚还与整流芯片(Q3)的第五管脚连接;所述第四贴片三极管(Q4)的第五管脚连接第十二电阻(R12)的一端，所述第四贴片三极管(Q4)的第五管脚还连接+1V电源，所述第十二电阻(Rl 2 )的另一端连接到第九电容(C9 )的一端，所述电源转换器(U3 )设置有VIN、OUT和GND三个管脚，所述电源转换器(U3)的VIN管脚连接第九电容(C9)的一端和第三电容(C3)的一端，所述第三电容(C3)的另一端连接第二电容(C2)的一端，所述第二电容(C2)的另一端连接电源转换器(U3)的OUT管脚，所述电源转换器(U3)的OUT管脚还连接+3.3V电源，所述电源转换器(U3)的GND管脚和第九电容(C9)的另一端都接地。4.根据权利要求1所述的一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，其特征在于:所述单片机控制模块包括仿真模块、单片机(U2 )、第三电阻(R3 )、第一电容(Cl)、第二电容(C2 )、第三电容(C3)、第^^一电阻(1?11)、第十八电阻(1?18)、第十九电阻(1?19)、第二十电阻(1?20)、+3.3V电源，所述单片机(U2)设置有32个管脚，所述单片机(U2)的第一管脚连接第一电容(Cl)的一端，所述单片机(U2)的第五管脚连接第二电容(C2)的一端，所述单片机(U2)的第六管脚连接+3.3V电源，所述+3.3V电源还连接第三电容(C3 )的一端，所述第一电容(CI)的另一端、单片机(U2)的第四管脚、第二电容(C2)的另一端和第三电容的另一端都接地;所述单片机(U2)的第十三管脚连接第二十电阻(R20)的一端，所述单片机(U2)的第十四管脚连接第十九电阻(R19)的一端，所述单片机(U2)的第十五管脚连接第十一电阻(Rll)的一端，所述单片机(U2)的第十六管脚连接第十八电阻(R18)的一端，所述单片机(U2)的第二十六管脚连接第三电阻(R3)的一端，所述第十一电阻(Rll)的另一端、第十八电阻(R18)的另一端、第十九电阻(R19)的另一端、第二十电阻(R20)的另一端和第三电阻(R3)的另一端都连接+3.3V电源。5.根据权利要求4所述的一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，其特征在于:所述单片机(U2)的型号为STM8S103K3。6.根据权利要求4所述的一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，其特征在于:所述仿真模块包括连接器(P2)和+3.3V电源，所述连接器(P2)设置4个管脚，所述连接器(P2)的第一管脚接地，所述连接器(P2)的第二管脚连接+3.3V电源，所述连接器(P2)的第三管脚连接单片机(U2)的第一管脚，所述连接器(P2)的第四管脚连接单片机(U2)的第二十六管脚。7.根据权利要求1所述的一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，其特征在于:所述光电管模块包括若干光电路插接板，所述光电管插入光电路插接板中。8.根据权利要求7所述的一种光电直读水表防止气泡干扰的电路，其特征在于:所述光电管数量为20对。
【文档编号】G01F15/06GK105841769SQ201610189544
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年3月30日
【发明人】沈子键, 沈远航
【申请人】宁波市精诚科技股份有限公司