抗自然光干擾的智能燃氣表及燃氣采樣檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光電采樣智能燃氣表領(lǐng)域，尤其涉及能夠抗自然光干擾的智能燃氣表及燃氣采樣檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的智能燃氣表大多是采用磁電轉(zhuǎn)換(即干簧管)結(jié)構(gòu)進行采樣方式。這種技術(shù)存在以下的缺點:一、結(jié)構(gòu)上無法避免“偷氣”，利用磁鐵吸合采樣干簧管，就可以阻止智能燃氣表進行采樣。也有的燃氣表通過加裝額外的干簧管以“偵測”外部磁鐵的干擾，但是這種磁保護和采樣所用的干簧管基本工作原理相同，這種方案仍然存在保護盲區(qū)。
[0003]二、干簧管在安裝時需要對引腳成型，可能帶來損傷且定位困難。干簧管外殼是玻璃結(jié)構(gòu)，抗損傷能力差，在運輸、搬運、安裝過程中都可帶來損壞；由于其機械結(jié)構(gòu)特性，燃氣管道的振動等因素可能造成誤采樣；再者，磁鋼需要人工粘結(jié)在字輪上，會略微破壞字輪平衡，磁鋼長期使用存在磁性退化現(xiàn)象，造成采樣不可靠問題。
[0004]目前，也有光電直讀式的燃氣表，但由于光電直讀式燃氣表容易受到外界光線，特別是自然光的影響，因此抗干擾性能差。為了解決干擾的問題，一些燃氣表采用光電編碼器。但是，這種檢測器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且光電編碼板與主板的連接容易由于焊接不良以及連接機械強度小的原因，產(chǎn)生故障。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明中提供抗自然光干擾的智能燃氣表，有效控制外界光線的入射量和入射角度，同時減小光電管發(fā)射電流，提高其可靠性。
[0006]為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]抗自然光干擾的智能燃氣表，包括采樣板和采樣字輪，采樣板上設(shè)置元器件，元器件包括光電開關(guān)管，光電開關(guān)管包括光電探頭，采樣板設(shè)置所述元器件的一面朝向采樣字輪，且采樣板上的光電探頭與采樣字輪圓周的距離不大于1mm。光電探頭與采樣字輪圓周的距離指采樣字輪的圓心至光電探頭的垂直距離減去采樣字輪的半徑，通過控制這兩者的距離，使光電開關(guān)管的感光區(qū)域控制在Imm以內(nèi)，使外界光線進入光電開關(guān)管的入射量減少，從而減小光電開關(guān)管發(fā)射電流，提高智能燃氣表的可靠性。
[0008]在一種優(yōu)選的實施方式中，采樣字輪上設(shè)置數(shù)字和反光面，所述數(shù)字包括基準數(shù)字和普通數(shù)字，在反光面的上方和下方設(shè)置基準數(shù)字，所述基準數(shù)字的高度略低于所述普通數(shù)字。在滿足國標對字輪數(shù)字的高、寬要求下，加入足夠的反光面后不會影響在燃氣表窗口觀察數(shù)字。樣字輪上的反光面結(jié)合基準數(shù)字設(shè)置在一起，使采樣板能夠準確讀取采樣字輪的轉(zhuǎn)動，同時肉眼也能觀察到采樣字輪的轉(zhuǎn)動，解決了現(xiàn)有的直接在數(shù)字上設(shè)置反光面而導(dǎo)致光線的反射方向過散的問題。
[0009]在一種優(yōu)選的實施方式中，采樣板的表面設(shè)置黑色涂覆層。黑色涂覆層能夠有效地吸收外界光線，防止采樣板中光電開關(guān)管受到外部干擾。
[0010]在一種優(yōu)選的實施方式中，采樣字輪采用青色、藍色、紫色、黑色中一種或多種。青色的波長范圍為485-500nm，藍色的波長范圍為440_485nm，紫色的波長范圍為380_440nmo這些顏色選擇波長遠離紅外光(范圍波長范圍760-1000nm)的顏色，防止采樣字輪反射或透射紅外光。
[0011]在一種優(yōu)選的實施方式中，反光面為白色或銀色。
[0012]在一種優(yōu)選的實施方式中，采樣板位于采樣字輪的上方或下方，使自然光不能夠直接照到所述采樣板上。通過設(shè)置采樣板的位置來控制外界光線的入射角度，從而防止外界的光線反射進入采樣板的光電開關(guān)管。由于智能燃氣表的外殼上必須開設(shè)觀察窗口，且該觀察窗口應(yīng)對準采樣字輪方便觀察，因此將采用板設(shè)置在采樣字輪的上下方，使其遠離觀察窗口，使自然光不能直接照射到采樣板上，從而降低自然光的干擾。
[0013]在一種優(yōu)選的實施方式中，光電開關(guān)管與反光面處于同一豎直面，使光電開關(guān)管的檢測距離盡量短，檢測結(jié)果最準確。
[0014]在一種優(yōu)選的實施方式中，還包括單片機接口 XS1，所述單片機接口 XSl包括單片機接口 PTControl、單片機接口 IRControl、單片機接口 Sample和電源接口 VCC，所述采樣板上還包括負載電阻RU限流電阻RF、上拉電阻RPU、晶體管VF、晶體管VS，所述限流電阻RF一端連接電源接口 VCC，另一端連接所述光電開關(guān)管的發(fā)射端正極(A端)，所述光電開關(guān)管的發(fā)射端負極(K端)連接所述晶體管VF的發(fā)射極，所述晶體管VF的基極連接單片機接口IRControl，所述光電開關(guān)管的接收管集電極(C端)連接負載電阻RL、晶體管VS的基極，所述負載電阻RL連接單片機接口 PTControl，所述晶體管VS的集電極連接上拉電阻RPU、單片機接口 Sample，所述上拉電阻RPU連接電源接口 VCC，還包括單片機，所述單片機連接所述單片機接口 XSl。
[0015]本發(fā)明還提供使用上述智能燃氣表的燃氣采樣檢測方法，包括以下的光保護初始化步驟:
[0016]步驟S1011，置負載電阻端(PTControl)、晶體管VF的基極端(IRControl)端為高電平；
[0017]步驟S1012，判斷晶體管VS集電極端(Sample)的電平，如果電平為高，單片機進行光保護處理后進入步驟S1015，如果電平為低，進入步驟S1013 ；
[0018]步驟S1013，置晶體管VF的基極端(IRControl)為低電平，負載電阻端(PTControl)為高電平；
[0019]步驟S1014，開啟光電開關(guān)管，將晶體管VS集電極端(Sample)的穩(wěn)定電平值(last)發(fā)送至單片機；
[0020]步驟S1015，置晶體管VF的基極端(IRControl)端為高電平，負載電阻端(PTControl)為低電平，關(guān)閉光電開關(guān)管。
[0021]本步驟中的光保護處理指，單片機接收到采樣板識別到光干擾后，由單片機發(fā)出處理指令，處理指令可以為報警、關(guān)閉燃氣管的閥門等處理措施。通過該光保護初始化步驟，在燃氣檢測前通過光保護檢測、以及對各個電器元件的控制，減少測量的誤差。
[0022]在一種優(yōu)選的實施方式中，在步驟S1015后還包括以下采樣檢測步驟:
[0023]步驟S1016，置負載電阻端(PTControl)、晶體管VF的基極端(IRControl)為高電平；
[0024]步驟S1017，判斷晶體管VS集電極端(Sample)的電平，如果電平為高，單片機進行光保護處理，停止采樣，如果電平為低，進入步驟S108 ;
[0025]步驟S1018，采樣檢測，晶體管VF的基極端(IRControl)端為低電平，開啟光電開關(guān)管;
[0026]步驟S1019，當晶體管VS集電極端(Sample)的電平與穩(wěn)定電平值(last)的電平相反時，單片機進行采樣。
[0027]在一種優(yōu)選的實施方式中，在步驟S1019之后還包括以下步驟:
[0028]步驟S102，待機階段，置負載電阻端(PTCont1l)為低電平、晶體管VF的基極端(IRControl)端為高電平，
[0029]且從所述步驟SlOll到所述步驟S1019的工作時間為Tl，所述步驟SlOll到步驟S102的工作時間為T，所述T滿足以下公式:1000T1〈T〈3600*N/Q，其中N為反射面所在字輪的數(shù)位，Q為燃氣表最大流量(m3/h)。
[0030]為了實現(xiàn)低功耗，設(shè)置單片機以T為周期控制采樣板進行一次檢測。每次檢測所用時間為Tl，即從步驟SlOll到步驟S1019所用的時間；在步驟S102中，由于PTControl端為低電平、IRControl端為高電平，晶體管VF和晶體管VS的功耗基本為零。由于光電開關(guān)管在單位小時的工作電流為mA量級，Tl的單位為ms，T的單位為h，為了控制采樣板在單位小時的工作電流為uA量級，必須保證T/T1的值大于