用于物联网智能燃气表的低功耗单路光电开关驱动电路的制作方法

1.本发明涉及物联网智能燃气表技术领域，具体地说涉及用于物联网智能燃气 表的低功耗单路光电开关驱动电路。


背景技术：

2.随着我国信息化、智能化以及科技化水平的提升，智能计量技术在燃气表中 的应用也越来越广泛，随着社会的不断发展和进步,天然气的使用在现代社会发 展和居民生活中的地位和作用越来越重要；随着城市管道的大规模推广和应用， 燃气表的应用也深入到千家万户，随着城市规模的扩大，针对燃气公司对燃气表 监控和燃气用量大数据分析的需要，伴随着智能云服务、物联网产业和技术的逐 步发展，物联网技术在智能燃气表的运用也越来越多。
3.燃气表的采样计数目前以干簧管、霍尔开关传感器、光电编码器为主,干簧 管、霍尔开关和光电编码器均属于磁性元件，在外部强磁场干扰的情况下会有计 量失效的情况发生。
4.中国专利授权公告号：cn210777125u公开了一种燃气表光脉冲采样装置， 涉及物联网智能燃气表技术领域，包括mcu控制器、红外发射电路、红外接收 电路和计量脉冲遮挡组件；所述mcu控制器控制的红外发射电路和红外接收电 路，所述红外发射电路的发射端与所述红外接收电路的接收端相对设置，所述计 量脉冲遮挡组件设置在红外发射电路的发射端和红外接收电路的接收端之间；所 述计量脉冲遮挡组件为以中间为圆心随燃气表使用时旋转、且边缘为半圆弧形条 状遮挡板的转盘，所述半圆弧形条状遮挡板随转盘旋转间断的切断所述红外发射 电路的发射端和红外接收电路的接收端之间的通路。
5.上述专利通过红外发射源的红外发光二极管u1供电发出红外射线，光敏二 极管接收红外发射源发出的红外射线，光敏二极管再通过电阻电路将接收到的红 外射线转换为脉冲信号反馈至所述mcu控制器，解决磁性采样元件在受到外界 强磁场干扰的情况下燃气表的采样信号会出现错误的问题。但是光电采样需要激 励光源，激励光源由发光二极管led提供，发光二极管led发光需要较大的驱动 电流，持续激励光源在燃气表上的电池不能提供大电流。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于解决现有技术中存在的上述问题，提供一种用于物联网智 能燃气表的低功耗单路光电开关驱动电路，通过窄脉冲驱动技术，驱动脉冲占空 比略为0.01％时，驱动电路的平均电流是极小的。
7.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下。
8.用于物联网智能燃气表的低功耗单路光电开关驱动电路，包括时钟发生电路、 窄脉冲发生电路、光信号驱动及光信号接收电路、锁存信号发生电路和保持电路；
9.所述时钟发生电路包括时钟信号clock；
10.所述窄脉冲发生电路包括与门和n个d触发器a，所述d触发器a的第一 输出端q依次连接下一个d触发器a的时钟输入端ck，第二至n个所述d触发 器a的输出端q均与与门的输入端连接；
11.所述光信号驱动及光信号接收电路包括发光二极管驱动信号输出led和光 敏二极管信号输入pd；
12.所述锁存信号发生电路包括与非门；
13.所述保持电路包括d触发器b；
14.所述时钟信号clock与第一个d触发器a的时钟输入端ck连接，第一个所 述第d触发器a的输出端q与与非门的一个输入端连接，第二至n个所述d触 发器a的输出端q均与与非门的另一个输入端连接，所述与非门的输出端连接d 触发器b的时钟输入端ck，所述d触发器b的输入端d连接光敏二极管信号输 入pd，所述与门的输出端连接发光二极管驱动信号输出led，所述d触发器b 的输出端q连接有信号输出端out。
15.所述n为窄脉冲发生电路的占空比数值n0-n13。。
16.所述d触发器a的输出端qn连接自身的输入端d。
17.所述时钟发生电路、窄脉冲发生电路、光信号驱动及光信号接收电路、锁存 信号发生电路和保持电路形成一个封装电路，所述封装电路有五个引脚，所述五 个引脚分别为二极管驱动信号输出led、光敏二极管信号输入pd、接地gnd、 电源vcc和输出out端。
18.本技术的有益效果是。
19.1、通过窄脉冲发生电路中的d触发器，由十四位的二进制脉冲计数器组成 的，其中二进制计数器的输出为n0-n13共十四位，将其中的输出n1-n13作逻 辑与运算，得到窄脉冲输出，脉冲宽度为2
×
t
clk
，脉冲周期为2
14
×
t
clk
，驱动脉冲 占空比略为0.01％时，驱动电路的平均电流是极小的，优于干簧采样，发光二极 附图说明
20.图1为本发明的电路连接图。
21.图2为本发明中的封装电路结构示意图。
22.图中标号为：101、时钟发生电路，102、窄脉冲发生电路，103、光信号驱 动及光信号接收电路，104、锁存信号发生电路，105、保持电路，107、时钟信 号clock，108、与门，109、d触发器a，110、与非门，111、d触发器b。
具体实施方式
23.实施例1
24.如图1所示，用于物联网智能燃气表的低功耗单路光电开关驱动电路，包括 时钟发生电路101、窄脉冲发生电路102、光信号驱动及光信号接收电路103、 锁存信号发生电路104和保持电路105；
25.所述时钟发生电路101包括时钟信号clock107；
26.所述窄脉冲发生电路102包括与门108和n个d触发器a109，所述d触发 器a109的第一输出端q依次连接下一个d触发器a109的时钟输入端ck，第二 至n个所述d触发器a109的
输出端q均与与门108的输入端连接；
27.所述光信号驱动及光信号接收电路103包括发光二极管驱动信号输出led和 光敏二极管信号输入pd；
28.所述锁存信号发生电路104包括与非门110；
29.所述保持电路105包括d触发器b111；
30.所述时钟信号clock107与第一个d触发器a109的时钟输入端ck连接，第 一个所述第d触发器a109的输出端q与与非门110的一个输入端连接，第二至 n个所述d触发器a109的输出端q均与与非门110的另一个输入端连接，所述 与非门110的输出端连接d触发器b111的时钟输入端ck，所述d触发器b111 的输入端d连接光敏二极管信号输入pd，所述与门108的输出端连接发光二极 管驱动信号输出led，所述d触发器b111的输出端q连接有信号输出端out。
31.所述n为窄脉冲发生电路102的占空比数值n0-n13。。
32.所述d触发器a109的输出端qn连接自身的输入端d。
33.如图2所示，所述时钟发生电路101、窄脉冲发生电路102、光信号驱动及 光信号接收电路103、锁存信号发生电路104和保持电路105形成一个封装电路， 所述封装电路有五个引脚，所述五个引脚分别为二极管驱动信号输出led01、光 敏二极管信号输入pd02、接地gnd03、电源vcc04和输出out端05。
34.时钟发生电路中101的时钟信号clock107为时钟信号发生单元，采用rc多 谐振荡器原理。
35.通过窄脉冲发生电路102中的d触发器，由十四位的二进制脉冲计数器组 成的，其中二进制计数器的输出为n0-n13共十四位，将其中的输出n1-n13作 逻辑与运算，得到窄脉冲输出，脉冲宽度为2
×
t
clk
，脉冲周期为2
14
×
t
clk
，驱动脉 冲占空比略为0.01％时，驱动电路的平均电流是极小的，优于干簧采样。
36.光信号驱动及光信号接收电路103为发光二极管驱动信号输出led和光敏二 极管信号输入pd。
37.锁存信号发生电路104为采样保持电路锁存信号，锁存信号由二进制计数器 的输出(n0-n13)进行与非运算所得，输出锁存电路的时钟比led驱动信号脉 冲延迟一个时钟周期t
clk
。
38.保持电路105将led光源有效时，光敏二极管的接收到的信号保持到下一个 采样时刻。
39.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、
ꢀ“
下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、
ꢀ“
底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关 系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件 必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限 制。
40.以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细， 但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的 普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变 形和改进，这些都属于本技术的保护范围。