一种红外发送接收一体电路及燃气表的制作方法

本实用新型属于功能电路领域，尤其涉及一种红外发送接收一体电路及燃气表。

背景技术：

红外通信技术作为技术成熟、应用广泛的无线短距离通信技术，在生产和生活中发挥着越来越重要的作用。凭借其低成本、跨平台、点对点高速数据连接、无线数据传输、低功耗、保密性强等特点，被目前主流的软件和硬件平台所支持。在现有技术中，红外通信技术的硬件设计主要分为红外发射电路和红外接收电路两部分组成，

目前的红外通信技术中，将硬件电路设计主要分为红外发射电路和红外接收电路两部分组成，电路设计复杂，所用元器件数量较多，硬件设计成本较高，电路功能运用单一。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型提出了一种红外发送接收一体电路及燃气表，能够使用单个红外收发管完成红外信号的发射与接收功能。

在本申请实施例中，具体提出了一种红外发送接收一体电路，包括：控制芯片MCU及配合红外收发管工作的电路模块，所述红外收发管的正极连接供电电源VCC，红外收发管的负极经电阻R5连接三极管Q4的集电极，三极管Q4 的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻R6与控制芯片MCU的信号发射端相连；

在红外收发管的负极还连接有信号放大与反相调整电路，信号放大与反相调整电路的输出端与与电平转换电路相连；

当接收一体电路执行红外信号发送功能时，控制芯片MCU生成高电平的 MCU-TXD信号，三极管Q4饱和导通，Q4的集电极被发射极拉到低电平，红外收发管正向导通，发出红外线；

当接收一体电路执行红外信号接收功能时，电平转换电路对输入信号进行电平转换，电阻R10将电流的变化转换为电压的变化，再送到输出端以 MCU-RXD信号的形式进入控制芯片MCU处理。

可选的，所述信号放大与反相调整电路包括：

三极管Q5，三极管Q5的基极经电阻R7与红外收发管的负极相连，三极管 Q5的发射极与供电电源VCC连接，三极管Q5的集电极一方面经电阻R9接地，另一方面与三极管Q6的基极连接；

其中，在三极管Q5的基极与发射极之间还设有偏置电阻R8。

可选的，电平转换电路包括：

三极管Q6，三极管Q6的基极与前端反相放大电路连接，三极管Q6的发射极与地相连，三极管Q6的集电极经电阻R10与供电电源VCC连接，另一方面与控制芯片MCU的信号接收端相连。

可选的，当接收到控制芯片MCU的信号发射端输出的高电平信号时，三极管Q4导通，红外收发管正向导通，发出红外线。

可选的，所述三极管Q4、Q6为PNP型三极管。

可选的，所述三极管Q5为NPN型三极管。

可选的，红外收发管型号为IR333/H0/L10。

另一方面，本申请还提出了一种燃气表，燃气表中安装有前述一种红外发送接收一体电路，能够使用单个红外收发管完成红外信号的发射与接收功能。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：

1、使用单个红外收发管构建硬件电路实现红外发送和红外接收功能，在红外信号发送和接收两种状态下对红外收发管进行复用，同时对一体电路中其他部分进行不同状态下的调用，从而实现仅使用单个红外收发管的情况下依然能够完成红外收发功能，相对于现有技术简化了电路结构。

2、信号放大与反向调整电路中由三极管Q5对红外收发管接收到的红外信号进行放大，而在三极管Q5的基极与发射极之间还增设了偏置电阻R8，用以确保三极管Q5在红外信号接收过程中能够稳定持续处于放大状态。

3、电平转换电路用于在执行红外信号接收功能时，对接收到的微弱信号进行放大，进而将电流的变化转换为电压的变化，以便控制芯片MCU完成红外信号接收。

4、在接收一体电路中设置串联在红外发光管上的限流电阻，该限流电阻的阻值可以根据需求进行改变，通过改变电阻的阻值来调整红外线发光二极管的发光强度，从而调整红外通信距离。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请提出的一种红外发送接收一体电路的模块示意图；

图2为本申请提出的一种红外发送接收一体电路在信号发射状态下的电路示意图；

图3为本申请提出的一种红外发送接收一体电路的电路示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的结构作进一步地描述。

实施例一

本申请提出的一种红外发送接收一体电路，如图1所示，具体包括：

红外收发管，红外收发管的正极连接供电电源VCC，红外收发管的负极经电阻R5连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻R6与控制芯片MCU的信号发射端相连；

在红外收发管的负极还连接有信号放大与反相调整电路，信号放大与反相调整电路的输出端与电平转换电路相连。

其中，电平转换电路包括三极管Q6，三极管Q6的基极与前端反相放大电路连接，三极管Q6的发射极与地相连，三极管Q6的集电极经电阻R10与供电电源VCC连接，另一方面与控制芯片MCU的信号接收端相连；

当接收一体电路执行红外信号发送功能时，控制芯片MCU生成高电平的 MCU-TXD信号，三极管Q4饱和导通，Q4的集电极被发射极拉到低电平，红外收发管正向导通，发出红外线；

当接收一体电路执行红外信号接收功能时，电平转换电路对输入信号进行电平转换，电阻R10将电流的变化转换为电压的变化，再送到输出端以 MCU-RXD信号的形式进入控制芯片MCU处理。

在实施中，考虑到使用场景，这里所提出的接收一体电路中所使用的单红外收发管为红外收发管D2，在需要进行信号红外信号发送时，红外收发管D2 正向导通，将信息以红外光线的形式发送；当需要进行红外信号接收时，红外收发管在被外部携带数据信息的红外光照射时产生感应电流，并形成几百毫伏左右的感应电压，驱动后端电路。

令红外收发管D2进行发射与接收状态转换的条件是外界控制芯片MCU的输出电平。该接收一体电路中包括有控制芯片MCU的信号发射端MCU-TXD 以及控制芯片MCU的信号接收端MCU-RXD。

在执行红外信号发送功能时，如图2所示，通过单片机控制MCU-TXD信号，当MCU-TXD为高电平时，三极管Q4饱和导通，Q4的集电极被发射极拉到低电平，红外收发管正向导通，发出红外线，进行数据信息的传递。R5为限流电阻，实际电路应用时，可通过调整R5的阻值，调节红外收发管的发光强度，进而调节红外通信的传输距离。

在执行红外信号接收功能时，电平转换电路中的三极管Q6工作在开关状态，对输入信号进行电平转换，当三极管Q6导通时，电阻R10将三极管Q6的集电极电流的变化转换为电压的变化，再送到输出端MCU-RXD，进入单片机处理，实现红外接收功能。

典型的，在实际生产过程中，红外收发管型号为IR333/H0/L10。

可选的，所述信号放大与反相调整电路包括：

三极管Q5，三极管Q5的基极经电阻R7与红外收发管的负极相连，三极管 Q5的发射极与供电电源VCC连接，三极管Q5的集电极一方面经电阻R9接地，另一方面与三极管Q6的基极连接；

其中，在三极管Q5的基极与发射极之间还设有偏置电阻R8。

在实施中，在执行红外接收功能时，通过单片机控制MCU-TXD信号， MCU-TXD悬空或者推挽置地，此时Q4截止，R6、Q4组成的开关电路不参与红外接收功能的实现。

此时该一体电路的结构如图3所示，信号放大与反相调整电路中包括三极管Q5，当三极管Q5处于线性放大的工作状态时，其放大倍数由电阻R7、R9 的阻值决定。此时红外收发管D2在接收到红外信号后会产生微弱的感应电流，该感应电流流入三极管Q5中被放大，最终经由导通状态的三极管Q6输出，完成信号的接收流程。

在三极管Q5的基极与发射极之间还增设了偏置电阻R8。R8为三极管Q5 的基极偏置电阻，由于三极管进入正常放大工作状态是需要提高至阀值电压 (0.6V左右)的，如果不设置偏置电阻，0.6V以下的输入信号将不会使三极管有效放大，基于D2上产生感应电压值较小，可能低于0.6V，所以设置偏置电阻R8,以保证Q5进入放大状态。

可选的，当接收到控制芯片MCU的信号发射端输出的高电平信号时，三极管Q4导通，红外收发管正向导通，发出红外线。

在实施中，在接收到MCU-TXD信号时，三极管Q4导通，此时仅有电阻 R5、R6处于工作状态完成红外信号发射流程，信号放大与反相调整电路不参与工作。

需要注意的是，该红外发送电路发出的数据信息与外部红外接收端接收到的数据信息相位是相反的，实际设计应用时需进行取反设置，否则可能无法接收到红外收发管D2发射的红外信号。

在上述电路中，三极管Q4、Q6为PNP型三极管，三极管Q5为NPN型三极管。在实际生产过程中上述三极管也可更换为MOS管实施同样的功能。

本申请提出的基于单红外收发管的设计红外发送接收一体电路，包括红外收发管，红外收发管的正极连接供电电源VCC，红外收发管的负极经电阻R5 连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻 R6与控制芯片MCU的信号发射端相连；在红外收发管的负极还连接有信号放大与反相调整电路，信号放大与反相调整电路的输出端与三极管Q6的基极连接，三极管Q6的集电极一方面经电阻R10与供电电源VCC连接，另一方面与控制芯片MCU的信号接收端相连。在电路中通过使用单个红外收发管构建硬件电路实现红外发送和红外接收功能，在确保实现相同功能的同时有效简化了电路结构。

实施例二

本申请实施例还提出了一种燃气表，燃气表中安装有控制板，控制板上设有实施例一中给出的基于单发射管的红外发送接收一体电路，发送接收一体电路具体包括：

红外收发管，红外收发管的正极连接供电电源VCC，红外收发管的负极经电阻R5连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4的基极经电阻R6与控制芯片MCU的信号发射端相连；

在红外收发管的负极还连接有信号放大与反相调整电路，信号放大与反相调整电路的输出端与电平转换电路相连。

其中，电平转换电路包括三极管Q6，三极管Q6的基极与前端反相放大电路连接，三极管Q6的发射极与地相连，三极管Q6的集电极经电阻R10与供电电源VCC连接，另一方面与控制芯片MCU的信号接收端相连；

当接收一体电路执行红外信号发送功能时，控制芯片MCU生成高电平的 MCU-TXD信号，三极管Q4饱和导通，Q4的集电极被发射极拉到低电平，红外收发管正向导通，发出红外线；

当接收一体电路执行红外信号接收功能时，电平转换电路对输入信号进行电平转换，电阻R10将电流的变化转换为电压的变化，再送到输出端以 MCU-RXD信号的形式进入控制芯片MCU处理。

在实施中，所述燃气表具有所述红外发射接收一体电路，可以与相对应的红外通讯端进行通讯。所述红外通讯端，包括燃气表内部其他组件上的红外通讯电路，如采样组件，或燃气表内其他PCB板上的红外通讯电路。所述红外通讯电路包括燃气表外的校准、检验、维修等设备设施。如此设置，可以达到燃气表顺畅的红外通讯功能而无需增加大量电子组件增加成本。

考虑到使用场景，这里所提出的接收一体电路中所使用的单发射管为红外收发管D2，在需要进行信号红外信号发送时，红外收发管D2正向导通，将信息以红外光的形式发送；当需要进行红外信号接收时，红外收发管在被外部携带数据信息的红外光照射时产生感应电流，并形成几百毫伏左右的感应电压，驱动后端电路。

令红外收发管D2进行发射与接收状态转换的条件是外界控制芯片MCU的输出电平。该接收一体电路中包括有控制芯片MCU的信号发射端MCU-TXD 以及控制芯片MCU的信号接收端MCU-RXD。

在执行红外发送功能时，通过单片机控制MCU-TXD信号，当MCU-TXD 为高电平时，三极管Q4饱和导通，Q4的集电极被发射极拉到低电平，红外收发管正向导通，发出红外线，进行数据信息的传递。R5为限流电阻，实际电路应用时，可通过调整R5的阻值，调节红外收发管的发光强度，进而调节红外通信的传输距离。

在执行红外接收功能时，电平转换电路中的三极管Q6工作在开关状态，对输入信号进行电平转换，当三极管Q6导通时，电阻R10将三极管Q6的集电极电流的变化转换为电压的变化，再送到输出端MCU-RXD，进入单片机处理，实现红外接收功能。

本申请提出的燃气表中安装有基于单发射管的红外发送接收一体电路，电路中包括红外收发管，红外收发管的正极连接供电电源VCC，红外收发管的负极经电阻R5连接三极管Q4的集电极，三极管Q4的发射极接地，三极管Q4 的基极经电阻R6与控制芯片MCU的信号发射端相连；在红外收发管的负极还连接有信号放大与反相调整电路，信号放大与反相调整电路的输出端与三极管 Q6的基极连接，三极管Q6的集电极一方面经电阻R10与供电电源VCC连接，另一方面与控制芯片MCU的信号接收端相连。在燃气表中通过使用单个红外收发管构建硬件电路实现红外发送和红外接收功能，在确保实现相同功能的同时有效简化了燃气表中的电路结构。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上所述仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。