光信号输出电路和电表的制作方法

1.本实用新型属于电表技术领域，尤其涉及一种光信号输出电路和电表。


背景技术：

2.目前，电表内部的管理芯片或者计量芯片等模块通过输出多种电平脉冲信号以测试电表的有功电能、无功电能等参数的精度，例如输出无功脉冲电平信号用来测试电能表的无功电能精度，各电平脉冲信号采用光信号输出，并通过光电接收头接收进行光电隔离输出，各电平脉冲信号经过发光二极管反馈光信号至电表外部的光电接收头，进而反馈至电能表校验装置。
3.如图1所示，传统的光信号输出电路，led1\led2\led3\led4\led5为发光二极管，当各路脉冲电平信号变化时，发光二极管导通发光，以便光电接收头采集脉冲电平信号，c1\c2\c3\c4\c5为去耦电容，提高抗扰度测试的效果，r1\r2\r3\r4\r5为发光二极管的的限流电阻，控制它们各自的发光强度。
4.但是，此方案的存在以下不足之处：
5.(1)需要的器件多，导致印制电路板面积大，成本上升；
6.(2)采用光电接收头采样脉冲电平信号，需要开多个透明窗口，成本上升；
7.(3)结构件空间需求大，设置复杂，成本上升；
8.(4)光电接收头采样时，多个二极管同时发光，相互干扰。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的在于提供一种光信号输出电路，旨在解决传统的光信号输出电路存在的结构复杂、成本高以及相互干扰的问题。
10.本实用新型实施例的第一方面提了一种光信号输出电路，光信号输出电路包括微处理器、复用电路、led电路和m个上拉电路；
11.所述复用电路包括m个第一信号输入端、n个第二信号输入端以及一个信号输出端，所述m个第一信号输入端中的m个第一信号输入端分别与所述m个上拉电路的信号端一一连接，所述n个第二信号输入端分别与所述微处理器的信号端连接，所述复用电路的信号输出端与所述led电路的信号端连接，其中，2≦m≦m；
12.所述微处理器，用于输出n个选择控制信号至所述复用电路；
13.所述复用电路，用于：
14.接收m个不同的电平脉冲信号和所述n个选择控制信号；
15.根据所述n个选择控制信号的电平组合状态连通对应的一个第一信号输入端和所述复用电路的信号输出端，并将连通后的第一信号输入端上的电平脉冲信号输出至所述led电路；
16.所述led电路，用于接收到对应的电平脉冲信号点亮，以使电能表校验装置的光电接收头通过所述led电路发出的光信号采集到对应的电平脉冲信号。
17.在一个实施例中，所述上拉电路包括上拉电阻，所述上拉电阻的第一端与所述复用电路的其中一个第一信号输入端连接，所述上拉电阻的第二端与正电源端连接。
18.在一个实施例中，所述led电路包括第一电阻、第二电阻和发光二极管；
19.所述第一电阻的第一端和所述第二电阻的第一端共接用于连接正电源端，所述第二电阻的第二端与所述发光二极管的正极连接，所述发光二极管的负极和所述第一电阻的第二端共接构成所述led电路的信号端。
20.在一个实施例中，所述n个选择控制信号分别为高电平信号或者低电平信号其中一者。
21.在一个实施例中，所述复用电路包括多通道多路复用器，多通道多路复用器包括m个第一信号输入端、n个选择信号端以及一个信号输出端，其中，m＝2
n
。
22.在一个实施例中，所述m个脉冲电平信号至少包括需量脉冲电平信号、秒脉冲电平信号、无功脉冲电平信号、正向谐波有功脉冲电平信号和反向谐波有功脉冲电平信号。
23.在一个实施例中，n等于3，所述多通道多路复用器为八通道多路复用器。
24.本实用新型实施例的第二方面提了一种电表，电表包括如上所述的光信号输出电路。
25.在一个实施例中，所述电表还包括管理芯片，所述管理芯片用于输出需量脉冲电平信号和秒脉冲电平信号。
26.在一个实施例中，所述电表还包括计量芯片，所述计量芯片用于输出无功脉冲电平信号、正向谐波有功脉冲电平信号和反向谐波有功脉冲电平信号。
27.本实用新型实施例通过采用微处理器、复用电路、led电路和m个上拉电路组成光信号输出电路，m个第一信号输入端用于接收不同的脉冲电平信号，同时，微处理器根据所需输出至后端的脉冲电平信号输出对应的n个选择控制信号，复用电路根据n个选择控制信号的电平组合，从m个第一信号输入端择一选择对应的第一信号输入端与信号输出端连通，进而将所需输出的脉冲电平信号输出至led电路，led电路对应点亮，进而反馈光信号至电表外的光电接收头，进而反馈至电能表校验装置，通过复用电路选择输出对应的脉冲电平信号，仅需设置一路led电路，降低了设置成本和电路板体积，无需开设多个透明窗口，并且不存在多个光信号干扰的问题，提高了光信号输出电路的可靠性。
附图说明
28.图1为传统的光信号输出电路的结构示意图；
29.图2为本实用新型实施例提供的光信号输出电路的第一种结构示意图；
30.图3为本实用新型实施例提供的光信号输出电路的第二种结构示意图；
31.图4为本实用新型实施例提供的电表的结构示意图。
具体实施方式
32.为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
33.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性
或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
34.本实用新型实施例的第一方面提了一种光信号输出电路100。
35.如图2所示，图2为本实用新型实施例提供的光信号输出电路100的第一种结构示意图，本实施例中，光信号输出电路100包括微处理器10、复用电路20、led电路30和m个上拉电路；
36.复用电路20包括m个第一信号输入端、n个第二信号输入端以及一个信号输出端，m个第一信号输入端中的m个第一信号输入端分别与m个上拉电路的信号端一一连接，n个第二信号输入端分别与微处理器10的信号端连接，复用电路20的信号输出端与led电路30的信号端连接，其中，2≦m≦m；
37.微处理器10，用于输出n个选择控制信号至复用电路20；
38.复用电路20，用于：
39.接收m个不同的电平脉冲信号和n个选择控制信号；
40.根据n个选择控制信号的电平组合状态连通对应的一个第一信号输入端和复用电路20的信号输出端，并将连通后的第一信号输入端上的电平脉冲信号输出至led电路30；
41.led电路30，用于接收到对应的电平脉冲信号点亮，以使电能表校验装置的光电接收头200通过led电路30发出的光信号采集到对应的电平脉冲信号。
42.本实施例中，各上拉电路用于在未接收到脉冲电平信号时将对应信号端的电平上拉至高电位，电表1内部的管理芯片300、计量芯片400等测试单元将多个用于测试的电平脉冲信号择一输出至复用电路20的对应第一信号输入端，测试单元同时与微处理器10通讯确定待输出的电平脉冲信号，各电平脉冲信号呈高低电平变化，幅值和占空比可相同或者不同，具体根据测试需求进行选择，微处理器10根据待输出的电平脉冲信号输出对应的选择控制信号至复用电路20，复用电路20的连通规则与选择控制信号的电平组合状态呈映射关系，例如当各选择控制信号均为低电平时，将第一个第一信号输入端与信号输出端连通，并将第一个第一信号输入端输入的电平脉冲信号输出至信号输出端，进而输出至led电路30，当各选择控制信号均为高电平时，将第m个第一信号输入端与信号输出端连通，并将第m个第一信号输入端输入的电平脉冲信号输出至信号输出端，进而输出至led电路30，具体输出规则根据需求对应设定，通过复用电路20实现脉冲电平信号的择一输出，实现led电路30的功能复用，仅需设置一路led电路30，降低了设置成本和电路板体积，无需开设多个透明窗口，并且不存在多个光信号干扰的问题。
43.微处理器10可与电表1内部的处理器复用或者独立设置，在此不做具体限制。
44.各选择控制信号可分别高阻态、高电平和低电平的其中一种，为了简化连通规则，在一个实施例中，n个选择控制信号分别为高电平信号或者低电平信号其中一者。
45.其中，复用电路20可采用对应的逻辑控制电路、多通道多路复用电路等结构，复用电路20的m个第一信号输入端可完全利用或者留置后续扩展，即2≦m≦m，例如，当待输出的脉冲电平信号的个数为4，则m≧4，而根据组合，第二信号输入端可设置两个或者以上，当待输出的脉冲电平信号的个数为6，则m≧6，第二信号输入端可设置三个或者以上，第一信号输入端和第二信号输入端的个数根据电平脉冲信号的个数对应设置，在此不做具体限制。
46.如图3所示，在一个实施例中，复用电路20包括多通道多路复用器，多通道多路复用器包括m个第一信号输入端、n个选择信号端以及一个信号输出端，其中，m＝2
n
，即当设置有两个第二信号输入端时，第一信号输入端的个数为4，当设置三个第二信号输入端时，第一信号输入端的个数为8，当然，根据需求，实际使用的第一信号输入端的个数应小于等于m，即2≦m≦m，多通道多路复用器根据第二信号输入端的电平组合状态，对应连通其中一个第一信号输入端和信号输出端，进而将待输出的脉冲电平信号输出至后端led电路30。
47.led电路30内设置有发光二极管led，用于接收复用电路20的脉冲电平信号点亮，光电接收头200接收led电路30的光信号并转换为电信号，实现光电转换，进而输出至电能表校验装置，led电路30可采用单个反光二极管或者多个串并联二极管，为了降低设计成本，在一个实施例中，led电路30包括第一电阻r1、第二电阻r2和发光二极管led；
48.第一电阻r1的第一端和第二电阻r2的第一端共接用于连接正电源端vdd，第二电阻r2的第二端与发光二极管led的正极连接，发光二极管led的负极和第一电阻r1的第二端共接构成led电路30的信号端。
49.第一电阻r1为最终输出的脉冲电平信号的上拉电阻，第二电阻r2为限流电阻，发光二极管led接收到脉冲电平信号后点亮，同时反馈光信号至光电接收头200。
50.上拉电路可采用上拉电阻或者上拉电子开关管，具体结构不限，在一个实施例中，如图3所示，在一个实施例中，上拉电路包括上拉电阻，例如第三电阻r3、第四电阻r4、第五电阻r5、第六电阻r6、第七电阻r7等，上拉电阻的第一端与复用电路20的其中一个第一信号输入端连接，上拉电阻的第二端与正电源端vdd连接。
51.本实用新型实施例通过采用微处理器10、复用电路20、led电路30和m个上拉电路组成光信号输出电路100，m个第一信号输入端用于接收不同的脉冲电平信号，同时，微处理器10根据所需输出至后端的脉冲电平信号输出对应的n个选择控制信号，复用电路20根据n个选择控制信号的电平组合，从m个第一信号输入端择一选择对应的第一信号输入端与信号输出端连通，进而将所需输出的脉冲电平信号输出至led电路30，led电路30对应点亮，进而反馈光信号至光电接收头200，进而反馈至电能表检验装置，通过复用电路20选择输出对应的脉冲电平信号，仅需设置一路led电路30，降低了设置成本和电路板体积，无需开设多个透明窗口，并且不存在多个光信号干扰的问题，提高了光信号输出电路100的可靠性。
52.根据当前电表1需求，如图3所示，在一个实施例中，m个脉冲电平信号至少包括需量脉冲电平信号demand、秒脉冲电平信号second、无功脉冲电平信号rp、正向谐波有功脉冲电平信号php和反向谐波有功脉冲电平信号rhp。
53.本实施例中，需量脉冲电平信号demand用于测试电表1的需量精度，秒脉冲电平信号second用于测试电表1内部的时钟精度，无功脉冲电平信号rp用于测试电表1的无功电能精度，正向谐波有功脉冲电平信号php用于测试电表1的正向谐波有功电能精度，反向谐波有功脉冲电平信号rhp用于测试电表1的反向谐波有功电能精度，各电平脉冲信号通过多通道多路复用电路20择一输出，实现发光二极管led的功能复用，简化了电路结构和降低了设计成本。
54.可以理解的是，根据所需输出的五路脉冲电平信号，m大于等于5，根据多通道多路复用电路20的设计需求，n等于3，同时，m等于8，因此，多通道多路复用器为八通道多路复用器u1。
55.如表1所示，八通道多路复用器u1可以允许有八路输入，通过编程，三路选择型号有效组合来决定输出八路输入中的哪一路。
56.其中，h＝高电平；l＝低电平；x＝无输出。
57.根据八通道多路复用器u1的工作原理，五路输出信号的条件如下：
58.反向谐波有功信号rhp输出时，s0低电平，s1低电平、s2低电平；
59.正向谐波有功脉冲电平信号php输出时，s0高电平，s1低电平、s2低电平；
60.无功脉冲电平信号rp输出时，s0低电平，s1高电平、s2低电平；
61.秒脉冲电平信号second输出时，s0高电平，s1高电平、s2低电平；
62.需量脉冲电平信号demand输出时，s0低电平，s1低电平、s2高电平；
63.相当于二进制数据“000”转换成十进制数据，把十进制数据作为选择通道的下标，即“000”代表i0路，“001”代表i1路，“010”代表i2路，“011”代表i3路，“100”代表i4路等。
64.方案中，八通道多路复用器u1可以有八路输入，此处只使用五路，还有三路可以留置扩展，以匹配客户的需求。
[0065][0066]
表1
[0067]
如图4所示，本实用新型还提出一种电表1，该电表1包括光信号输出电路100，该光信号输出电路100的具体结构参照上述实施例，由于电表1采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0068]
本实施例中，光信号输出电路100将管理芯片300、计量芯片400等测试单元输出的脉冲电平信号进行电光转换，同时，光电接收头200进行光电转换，实现脉冲电平信号的光电传输，减少信号干扰。
[0069]
请继续参阅图4，根据电表的设计需求，在一个实施例中，电表1还包括管理芯片300，管理芯片300用于输出需量脉冲电平信号demand和秒脉冲电平信号second。
[0070]
在一个实施例中，电表1还包括计量芯片400，计量芯片400用于无功脉冲电平信号rp、正向谐波有功脉冲电平信号php和反向谐波有功脉冲电平信号rhp。
[0071]
以上所述实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前
述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本实用新型的保护范围之内。