一种用于物联网智能燃气表的低功耗光电开关传感器的制作方法

1.本技术涉及物联网智能燃气表技术领域，具体涉及一种用于物联网智能燃气表的低功耗光电开关传感器。


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.在民用燃气表领域，燃气表的采样计数目前以干簧管以及霍尔开关为主。干簧管以及霍尔均属于磁性元件，在外部强磁场干扰的情况下，容易发生计量失效的情况，而采用光电编码器则可以有效解决磁性元件容易受到外部强磁场干扰的问题，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，led发光需要较大的驱动电流，而持续激励光源在水表以及燃气表等电池供电的低功耗领域中是无法接受的。
4.进一步地，采用光电编码技术采样时，主要部件是发光二极管和光敏二极管，以及其相应的驱动电路。光电元件组件可采用分离元件或者封装后的光电开关组件。目前，光电开关组件内部仅仅只封装一个发光二极管和光敏二极管，实质上现有的光电开关内部属于逻辑上独立的两个单元，整体结构复杂，体积较大，集成化程度低，功耗高，不利于小型化，并且使用也不够方便。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术中存在的问题和缺陷，本技术的目的旨在于提供一种集成化程度高，整体体积小型化并且能够实现低功耗效果的适用于物联网智能燃气表的光电开关传感器。
6.为了实现上述发明目的，本技术的技术方案如下：
7.一种用于物联网智能燃气表的低功耗光电开关传感器，其特征在于：包括呈u形结构的封装外壳，封装外壳内集成有发光二极管、光敏二极管、基板以及低功耗驱动电路，u形封装外壳的内部填充有封胶，其两侧端相对的端面分别开设有透光孔和感光孔，发光二极管和光敏二极管分别设置在所述透光孔和感光孔位置处，并分别通过内部引线与基板连接，基板通过引出线与外部连接，所述低功耗驱动电路集成在基板上，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；
8.所述时钟发生电路包括时钟信号clock；
9.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均和与门的输入
端连接；
10.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；
11.所述锁存信号发生电路包括与非门；
12.所述保持电路包括d触发器b；
13.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和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均和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。
14.优选地，所述n为窄脉冲发生电路的占空比数值n0-n13。
15.优选地，所述d触发器a的输出端qn连接自身的输入端d。
16.优选地，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发光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。
17.本技术的有益效果：
18.(1)本技术将发光二极管、光敏二极管以及低功耗驱动电路等部件整体集成在封装外壳内，因此，实现了装置整体的小型化，整体结构集成化程度高，使用更加方便。
19.(2)本技术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，发光二极管led发光需要的驱动电流较小，窄脉冲的输出频率
附图说明
20.本技术的前述和下文具体描述在结合以下附图阅读时变得更清楚，附图中：
21.图1为本技术低功耗光电开关传感器立体结构示意图；
22.图2为本技术低功耗光电开关传感器内部结构示意图；
23.图3为本技术低功耗驱动电路连接示意图；
24.图4为本技术封装电路结构示意图。
25.图中：
26.1、封装壳体；2、发光二极管；3、光敏二极管；4、基板；5、低功耗驱动电路；6、透光孔；7、感光孔；8、内部引线；9、引出线；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
27.下面通过几个具体的实施例来进一步说明实现本技术发明目的的技术方案，需要说明的是，本技术要求保护的技术方案包括但不限于以下实施例。
28.实施例1
29.本实施例公开了一种用于物联网智能燃气表的低功耗光电开关传感器，参照说明书附图1-3，所述低功耗光电开关传感器包括呈u形结构的封装外壳1、发光二极管2、光敏二极管3、基本4以及低功耗驱动电路5，上述发光二极管2、光敏二极管3、基板4以及低功耗驱动电路5均集成在封装外壳1内，封装外壳1内填充有封胶，进一步地，封装外壳1两侧端相对的端面分别开设有透光孔6和感光孔7，发光二极管2和光敏二极管3分别设置在所述透光孔6和感光孔7位置处，发光二极管2发出红外光经透光孔6射出，并入射至感光孔7内被光敏二极管3所接受，发光二极管2和光敏二极管3分别通过内部引线8与基板4连接，基板4则通过引出线9与外部连接，所述低功耗驱动电路5集成在基板4上，具体包括时钟发生电路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；
30.所述时钟发生电路101包括时钟信号clock107；
31.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均和与门108的输入端连接；
32.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，发光二极管2与发光二极管驱动信号输出led连接，光敏二极管3与光敏二极管信号输入pd连接；
33.所述锁存信号发生电路104包括与非门110；
34.所述保持电路105包括d触发器b111；
35.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和与非门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均和与非门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b 111的输出端q连接有信号输出端out。
36.优选地，所述n为窄脉冲发生电路102的占空比数值n0-n13。
37.优选地，所述d触发器a109的输出端qn连接自身的输入端d。
38.优选地，参照说明书附图4，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发光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。
39.在本技术中，时钟发生电路中的时钟信号clock为时钟信号发生单元，采用rc多谐振荡器原理。
40.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，优于干簧管采样。
41.光信号驱动及光信号接收电路为发光二极管驱动信号输出led和光敏二极管信号输入pd的放大电路。
42.锁存信号发生电路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
。
43.保持电路将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。
44.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“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技术和简化描述，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技术保护范围的限制。
45.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
46.以上所述，仅是本技术的较佳实施例，并非对本技术做任何形式上的限制，凡是依据本技术的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本技术的保护范围之内。