一种基于光纤输电的智能燃气表供电系统的制作方法

1.本实用新型涉及一种基于光纤输电的智能燃气表供电系统。


背景技术：

2.天然气是清洁、高效能源，因此越来越多的城镇居民使用天然气。目前智能燃气表，大都采用不可充电的一次性干电池或锂电池供电，因为一次性电池容量的限制，必须满足智能燃气表的低功耗设计，计量数据的频繁远程传输、更便利人机交互问题无法解决。现有的技术中，采用市电供电，外接电源适配器，将220v交流电变压为6v的直流电，对智能燃气表供电，但普通的适配器不具有防爆功能，不是安全电源，安全可靠性较低。另有现有技术方案是采用无线充电的方式，无线发射模块与无线接收模块直接采用电磁共振式、电容感应式、电磁感应式，此种方式会存在电磁干扰的问题，且发射器会存在对准、调试问题，现场实施起来较难。


技术实现要素：

3.针对现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种基于光纤输电的智能燃气表供电系统的技术方案。
4.所述的一种基于光纤输电的智能燃气表供电系统，其特征在于包括控制器和激光发射模块，控制器包括电源模块和微控制器，微控制器与电源模块连接；所述电源模块包括光转电模块、电源检测模块和蓄能模块，所述激光发射模块与光转电模块通过光纤连接，蓄能模块与光转电模块连接进行存储电量，电源检测模块与光转电模块连接用以检测光转电模块的输出是否异常，电源检测模块与蓄能模块连接以检测蓄能模块的电量情况。
5.所述的一种基于光纤输电的智能燃气表供电系统，其特征在于所述激光发射模块通过电源适配器接入市电。
6.所述的一种基于光纤输电的智能燃气表供电系统，其特征在于所述微控制器外围设置阀门模块、计量模块、液晶显示模块和无线通讯模块,液晶显示模块、阀门模块、计量模块、无线通讯模块分别与微控制器连接。
7.所述的一种基于光纤输电的智能燃气表供电系统，其特征在于所述蓄能模块的输入端v_in连接瞬态二极管z1一端、电流保险丝f1的一端，瞬态二极管z1另一端接地，电流保险丝f1另一端连接电阻r1一端，电阻r1另一端连接二极管d1的正极，稳压器u1的输入端连接二极管d1的负极、电容e1的正极，稳压器u2的输出端连接电容e2的正极、电阻r2的一端，稳压器u1的接地端、电容e1的负极和电容e2的负极接地，电阻r2的另一端接电流保险丝f2的一端，电流保险丝f2的另一端接超级电容e3的正极、蓄能模块的输出端v_out，超级电容e3的负极接地。
8.所述的一种基于光纤输电的智能燃气表供电系统，其特征在于所述电源检测模块的电阻r5一端接入微控制器mcu v_in chk端口，电阻r5另一端接入三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极接电阻r4一端，电阻r4的另一端连接电阻r3一端和
三极管q1的基极，三极管q1的发射极与电阻r3的另一端、光转电模块的输出端v_in连接，三极管q1的集电极连接电阻r6的一端、三极管q3的集电极，电阻r6的另一端连接微控制mcu_adc端口、电阻r7一端，电阻r7的另一端接地，三极管q3的发射极连接蓄能模块的输出端v_out、电阻r8的一端，三极管q3的基极连接电阻r8的另一端、电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接三极管q4的集电极，三极管q4的发射极接地，三极管q4的基极连接电阻r10一端，电阻r10的另一端接微控制器mcu v_in chk端口。
9.本实用新型的智能燃气表供电系统中激光发射模块与光转电模块采用光纤连接，避免了现有无线发射装置和无线接收装置直接采用磁耦合等方式存在的电磁干扰问题，并提高了充电效率。当检测到光转电模块的输出电压异常时，以光、声、无声通讯等形式提醒用户将激光发射模块与适配器连接，适配器插入市电，并采用蓄能模块对控制器进行供电。当蓄能模块内的电压低于设定的低电压报警值时，以光、声、无声通讯等形式作出欠压预警，并通过微控制器控制关闭阀门，此时，开启激光发射装置，并通过光电转换装置对蓄能模块进行充电，当微控制器检测到蓄能模块的电量满电时，通过阀门模块作用，将阀门开启，此时，智能燃气表可恢复正常工作状态。
附图说明
10.图1为本实用新型的结构框图；
11.图2为本实用新型蓄能模块的电路示意图；
12.图3为本实用新型电源检测模块的电路示意图。
具体实施方式
13.下面结合说明书附图对本实用新型作进一步说明：
14.一种基于光纤输电的智能燃气表供电系统，包括控制器和激光发射模块，控制器包括电源模块和微控制器，微控制器与电源模块连接；电源模块包括光转电模块、电源检测模块和蓄能模块，激光发射模块通过电源适配器接入市电，激光发射模块与光转电模块通过光纤连接，蓄能模块与光转电模块连接进行存储电量，电源检测模块与光转电模块连接用以检测光转电模块的输出是否异常，电源检测模块与蓄能模块连接以检测蓄能模块的电量情况。
15.当供电时，激光发射模块通过电源适配器接入市电，激光发射模块与光转电模块采用光纤连接，避免了现有无线发射装置和无线接收装置直接采用磁耦合等方式存在的电磁干扰问题，并提高了充电效率。
16.微控制器外围设置阀门模块、计量模块、液晶显示模块和无线通讯模块,液晶显示模块、阀门模块、计量模块、无线通讯模块分别与微控制器连接；通过液晶显示模块可以显示当前的电源模块的电量、报警等信息，进而提醒用户及时启动激光发射模块进行充电，方便了用户，避免了用电量的耗尽；并通过阀门模块在必要的时候及时关闭阀门，提高了燃气表的安全性能。
17.蓄能模块的输入端v_in连接瞬态二极管z1一端、电流保险丝f1的一端，瞬态二极管z1另一端接地，电流保险丝f1另一端连接电阻r1一端，电阻r1另一端连接二极管d1的正极，稳压器u1的输入端连接二极管d1的负极、电容e1的正极，稳压器u2的输出端连接电容e2
的正极、电阻r2的一端，稳压器u1的接地端、电容e1的负极和电容e2的负极接地，电阻r2的另一端接电流保险丝f2的一端，电流保险丝f2的另一端接超级电容e3的正极、蓄能模块的输出端v_out，超级电容e3的负极接地。当激光发射模块未接入市电时，可采用蓄能模块对控制器进行供电，避免了智能燃气表因无法供电发生故障。
18.在蓄能模块的输入端v_in接入tvs瞬态二极管z1，当输入端受到高能量冲击时，能使两极间的电压箝位于一个预定值，从而保护电路中的元器件免受浪涌脉冲的损坏；电流保险丝f1在电路中电流增大到一定数值时，其自身熔断而切断电路，起到限流，保护电路的作用，电阻r1与电流保险丝f1串联，进一步限制电路中的电流值，增强可靠性；二极管d1可防止电源正负极反接的作用；稳压器u1和电容e1、电容e2构成了稳压电路，使得电压的输出值恒定；电阻r2和电流保险丝f2构成了限流保护电路，当稳压器u1输出端电压与超级电容e3端的电压存在压差时，电阻r2两端有压降，电流保险丝f2起到限流保护的作用，此时给超级电容e3充电，存储电量，直到电容充满电。
19.电源检测模块的电阻r5一端接入微控制器mcu v_in chk端口，电阻r5另一端接入三极管q2的基极，三极管q2的发射极接地，三极管q2的集电极接电阻r4一端，电阻r4的另一端连接电阻r3一端和三极管q1的基极，三极管q1的发射极与电阻r3的另一端、光转电模块的输出端v_in连接，三极管q1的集电极连接电阻r6的一端、三极管q3的集电极，电阻r6的另一端连接微控制mcu_adc端口、电阻r7一端，电阻r7的另一端接地，三极管q3的发射极连接蓄能模块的输出端v_out、电阻r8的一端，三极管q3的基极连接电阻r8的另一端、电阻r9的一端，电阻r9的另一端连接三极管q4的集电极，三极管q4的发射极接地，三极管q4的基极连接电阻r10一端，电阻r10的另一端接微控制器mcu v_in chk端口。该电源检测模块能够检测光转电模块的输出电压v_in、蓄能模块的输出电压v_out，当光转电模块的输出异常时，可采用蓄能模块对燃气表进行供电；当蓄能模块的输出电压v_out处于低电量时，以光、声、无线通讯等形式做出欠压预警，提醒用户供电异常，需要将激光发射模块接入市电。
20.具体工作时，当智能燃气表开始工作时，电源模块给整个控制器供电，电源模块中的电源检测模块受到微控制器io口的控制，间隔地采集蓄能模块的输出电压v_out、光转电模块的输出电压v_in，通过微控制器判断光转电模块的输出电压v_out情况、蓄能模块的电量情况。当检测到光转电模块的输出电压异常时，以光、声、无声通讯等形式提醒用户将激光发射模块与适配器连接，适配器插入市电，并采用蓄能模块对控制器进行供电。当蓄能模块内的电压低于设定的低电压报警值时，以光、声、无声通讯等形式作出欠压预警，并通过微控制器控制关闭阀门，此时，开启激光发射装置，并通过光电转换装置对蓄能模块进行充电，当微控制器检测到蓄能模块的电量满电时，通过阀门模块作用，将阀门开启，此时，智能燃气表可恢复正常工作状态。本实用新型中，激光发射模块可采用深圳市六朋电子有限公司生产的型号ppc
‑
6me芯片，光转电模块可采用深圳市六朋电子有限公司生产的型号ppc
‑
6e芯片。
21.参考图3，该图是本实用新型电源检测模块的电路示意图，用于检测光转电模块输出端的电压值和蓄能模块输出端的电压值，分时依次采样光转电模块输出端的电压值v_in、蓄能模块输出端的电压值v_out。mcu v_out chk、mcu v_in chk分别是微控制器chk控制口，采样间隔500ms，采样脉宽20us；当采样光转电模块输出电压v_in时，微控制器mcu v_in chk端口置高电平，三极管q2导通，电阻r4通过三极管q2的集电极接低电平，三极管q1导
通，此时电阻r6和电阻r7作为分压电阻，微控制器通过mcu_adc接口可以采集到电阻r6和电阻r7分压后的电压，通过电阻分压公式计算当前光转电模块输出端的电压值v_in，通过v_in值，判断光转电模块是否有输出，当光转电模块无输出电压时，说明激光发射模块接入异常，以光、声、无声通讯等形式提醒用户将激光发射模块连接适配器，适配器及时插入市电，并采用蓄能模块对控制器进行供电。当采样蓄能模块电量时，微控制器mcu v_out chk引脚置高电平，三极管q4导通，电阻r9通过三极管q4的集电极接低电平，三极管q3导通，此时电阻r6和电阻r7作为分压电阻，此时，微控制器通过微控制器的mcu_adc接口可以采集到电阻r6和电阻r7分压后的电压，通过电阻分压公式计算当前蓄能模块输出端的电压值v_out。