一种应用于光电直读计度器的故障检测电路及其检测方法.pdf

本发明提出了一种应用于光电直读计度器的故障检测电路，包括若干组发射电路、MCU，所述每组发射电路包括发射完成电路、发射故障检测电路，所述发射完成电路包括发光二极管、第一发射路电阻，所述发射故障检测电路包括第二发射路电阻，所述MCU的识别使能管脚CODEA与发光二极管的负极连接，所述MCU的输出管脚L通过第一发射路电阻与发光二极管的正极连接，所述MCU的数模转换电路管脚A/D通过第二发射路电阻与发光二极管的正极连接；本发明还提出了一种应用于光电直读计度器的故障检测电路的检测方法，包括发射故障检测方法和接收故障检测方法。本发明提供的一种应用于光电直读计度器的故障检测电路及其检测方法，故障检测响应快，发现故障处准确。

权利要求书
1.  一种应用于光电直读计度器的故障检测电路，其特征在于， 包括若干组发射电路、MCU，所述每组发射电路包括发射完成电路、 发射故障检测电路，所述发射完成电路包括发光二极管、第一发射路 电阻，所述发射故障检测电路包括第二发射路电阻，所述MCU的识别 使能管脚CODEA与发光二极管的负极连接，所述MCU的输出管脚L通 过第一发射路电阻与发光二极管的正极连接，所述MCU的数模转换电 路管脚A/D通过第二发射路电阻与发光二极管的正极连接；所述若干 组发射电路的发射完成电路并联；所述若干组发射电路的发射故障检 测电路并联。

2.  根据权利要求1所述的一种应用于光电直读计度器的故障检 测电路，其特征在于，还包括一组接收电路，所述接收电路包括光敏 接收管，所述MCU的输入管脚INA与光敏接收管的负极连接，所述光 敏接收管的正极与MCU的输出管脚OUT连接。

3.  根据权利要求1或2所述的一种应用于光电直读计度器的故 障检测电路，其特征在于，所述发射电路有五组。

4.  一种应用于光电直读计度器的故障检测电路的检测方法，其 特征在于，包括发射故障检测方法，包括如下步骤：
S11，光电直读计度器开始读数；
S12，将MCU先置CODEA管脚为低电平，置L管脚为高电平， 此时，电压为满值电压，MCU的“A/D管脚”接口通过第一发射路 电阻连接到发光二极管的正极，用来检测发光二极管正极的电压Vd； 当发光二极管正常工作时，Vd＝工作电压；当发光二极管短路时， Vd＝0V；当发光二极管断路时，Vd＝满值电压；
S13，判断发光二极管是否故障：MCU通过A/D转换，检测出 发光二极管正极的电压，当检测到Vd为0V或满值电压时，MCU就 会将光电直读计度器相应位的读数中置成字符“F”；
S14，当抄表系统发现某个水表或燃气表的读数出现非阿拉伯数 字的字符时，即出现故障。

5.  根据权利要求4所述的一种应用于光电直读计度器的故障检 测电路的检测方法，其特征在于，还包括接收故障检测方法，包括如 下步骤：
S21，光电直读计度器开始读数；MCU先置“OUT”为高电平， “CODEA”为低电平，对光电直读计度器中的某个字轮进行数字识 别；
S22，对应某个字轮，该字轮两侧设有发光导光片及接收导光片， 设置该字轮对应的五组发射电路中的某个L管脚为高电平，点亮对应 的发光二极管，发光二极管发出的光线，通过发光导光片向接收导光 片接收，如果光线通过接受导光片射入光敏接收管，则光敏接收管导 通，“INA管脚”为高电平，MCU识别对应的L管脚为“1”；如果 光线不能通过接收导光片射入光敏接收管，光敏接收管截止，“INA” 为低电平，MCU识别对应的L管脚为“0”；
S23，光电直读计度器从数值“0-9”以及每两个数值之间相应的 半进位，共需要20种编码，设置每个编码里都含有不同数量的“0” 和“1”；
S24，判断光敏接收管是否故障：当MCU对一个字轮的五组发 射电路进行数字识别后得到所有L管脚对应的均为“0”，则光敏接收 管发生断路故障；当MCU对一个字轮的五组发射电路进行数字识别 后得到所有L管脚对应的均为“1”，则光敏接收管发生短路故障；光 电直读计度器相应位的读数中置成字符“F”；
S25，当抄表系统发现某个水表或燃气表的读数出现非阿拉伯数 字的字符时，即出现故障。

说明书一种应用于光电直读计度器的故障检测电路及其检测方法
技术领域
本发明设计故障检测电路及其检测方法，尤其是涉及一种在智能 水表、智能气表抄表领域中的应用于光电直读计度器的故障检测电路 及其检测方法。
背景技术
光电直读计度器被广泛应用于水表、燃气表的智能抄表系统中， 光电直读计度器可以与各种通信方式组成不同特征的抄表系统，有线 抄表系统、无线抄表系统、移动(GSM/GPRS)抄表系统。光电直读 计度器就是通过发光二极管(LED)、光路、带编码的字轮、光敏接 收管组成的读数识别系统，将水表、燃气表的机械读数转换成电子读 数，是抄表系统中最基础、最核心的部件之一，其读数转换的准确与 否，直接关系到自来水、燃气供应侧、需求侧双方的经济利益，也是 保证公平贸易的必要手段。
由于电子器件性能离散性和后期老化失效，发光二极管、光敏接 收管经常会出现短路、断路等故障。目前使用的光电直读计度器，对 这些故障没有进行全面的检测，使得光电直读计度器出现此类故障 时，只能将机械读数转换成一个错误的电子读数，这个错误的读数被 用于贸易结算，就会产生贸易纠纷，对自来水、燃气公司的管理增加 了难度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种应用于光电直读计度器的 故障检测电路及其检测方法。本发明提供的一种应用于光电直读计度 器的故障检测电路及其检测方法，故障检测响应快，发现故障处准确。
本发明采用的技术方案如下：
一种应用于光电直读计度器的故障检测电路，包括若干组发射电 路、MCU，所述每组发射电路包括发射完成电路、发射故障检测电路， 所述发射完成电路包括发光二极管、第一发射路电阻，所述发射故障 检测电路包括第二发射路电阻，所述MCU的识别使能管脚CODEA与发 光二极管的负极连接，所述MCU的输出管脚L通过第一发射路电阻与 发光二极管的正极连接，所述MCU的数模转换电路管脚A/D通过第二 发射路电阻与发光二极管的正极连接；所述若干组发射电路的发射完 成电路并联；所述若干组发射电路的发射故障检测电路并联。
上述的一种应用于光电直读计度器的故障检测电路，其中，还包 括一组接收电路，所述接收电路包括光敏接收管，所述MCU的输入管 脚INA与光敏接收管的负极连接，所述光敏接收管的正极与MCU的输 出管脚OUT管脚连接。
上述的一种应用于光电直读计度器的故障检测电路，其中，所述 发射电路有五组。
一种应用于光电直读计度器的故障检测电路的检测方法，包括发 射故障检测方法，包括如下步骤：
S11，光电直读计度器开始读数；
S12，将MCU先置CODEA管脚为低电平，置L管脚为高电平， 此时，电压为满值电压，MCU的“A/D管脚”接口通过第一发射路 电阻连接到发光二极管的正极，用来检测发光二极管正极的电压Vd； 当发光二极管正常工作时，Vd＝工作电压；当发光二极管短路时， Vd＝0V；当发光二极管断路时，Vd＝满值电压；
S13，判断发光二极管是否故障：MCU通过A/D转换，检测出 发光二极管正极的电压，当检测到Vd为0V或3.3V时，MCU就会 将光电直读计度器相应位的读数中置成字符“F”；
S14，当抄表系统发现某个水表或燃气表的读数出现非阿拉伯数 字的字符时，即出现故障。
上述的一种应用于光电直读计度器的故障检测电路的检测方法， 还包括接收故障检测方法，包括如下步骤：
S21，光电直读计度器开始读数；MCU先置“OUT”为高电平， “CODEA”为低电平，对光电直读计度器中的某个字轮进行数字识 别；
S22，对应某个字轮，该字轮两侧设有发光导光片及接收导光片， 设置该字轮对应的五组发射电路中的某个L管脚为高电平，点亮对应 的发光二极管，发光二极管发出的光线，通过发光导光片向接收导光 片接收，如果光线通过接受导光片射入光敏接收管，则光敏接收管导 通，“INA管脚”为高电平，MCU识别对应的L管脚为“1”；如果 光线不能通过接收导光片射入光敏接收管，光敏接收管截止，“INA” 为低电平，MCU识别对应的L管脚为“0”；
S23，光电直读计度器从数值“0-9”以及每两个数值之间相应的 半进位，共需要20种编码，设置每个编码里都含有不同数量的“0” 和“1”；
S24，判断光敏接收管是否故障：当MCU对一个字轮的五组发 射电路进行数字识别后得到所有L管脚对应的均为“0”，则光敏接收 管发生断路故障；当MCU对一个字轮的五组发射电路进行数字识别 后得到所有L管脚对应的均为“1”，则光敏接收管发生短路故障；光 电直读计度器相应位的读数中置成字符“F”；
S25，当抄表系统发现某个水表或燃气表的读数出现非阿拉伯数 字的字符时，即出现故障。
本发明同现有技术相比，具有以下优点和有益效果：
本发明针对上述现象，采用了全新的电路设计和全新的编码方 式，每次启动光电直读计度器进行读数时，都会对光电直读计度器中 每个发光二极管、光敏接收管进行检测，一旦检测出短路断路的故障， 光电直读计度器就会给出一个读数错误的信息，自来水或燃气公司的 抄表管理系统就会马上发现这个读数错误信息，并及时对这个水表或 燃气表进行维修，从而保证了从抄表系统中获得的抄表读数是100％ 正确的，从而也杜绝了因读数错误而产生的贸易纠纷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面 将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而 易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域 普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这 些附图获得其他的附图。
图1是本发明一种应用于光电直读计度器的故障检测电路的电 路原理图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方 案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部 分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普 通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例， 都属于本发明保护的范围。
实施例
如图1所示，一种应用于光电直读计度器的故障检测电路，包括 五组发射电路、MCU，所述每组发射电路包括发射完成电路、发射故 障检测电路，所述发射完成电路包括发光二极管、第一发射路电阻， 所述发射故障检测电路包括第二发射路电阻，所述MCU的识别使能管 脚CODEA与发光二极管的负极连接，所述MCU的输出管脚L通过第一 发射路电阻与发光二极管的正极连接，所述MCU的数模转换电路管脚 A/D通过第二发射路电阻与发光二极管的正极连接；所述若干组发射 电路的发射完成电路并联；所述若干组发射电路的发射故障检测电路 并联。
上述的五组发射电路如下：
第0组发射电路：输出管脚L0，发光二极管D0，第一发射路电 阻R01，第二发射路电阻R02，识别使能管脚CODEA与发光二极管D0 的负极连接，MCU的输出管脚L0通过第一发射路电阻R01与发光二 极管D0的正极连接，MCU的数模转换电路管脚A/D通过第二发射路 电阻R02与发光二极管D0的正极连接；
第1组发射电路：输出管脚L1，发光二极管D1，第一发射路电 阻R11，第二发射路电阻R12，识别使能管脚CODEA与发光二极管D1 的负极连接，MCU的输出管脚L1通过第一发射路电阻R11与发光二 极管D1的正极连接，MCU的数模转换电路管脚A/D通过第二发射路 电阻R12与发光二极管D1的正极连接；
第2组发射电路：输出管脚L2，发光二极管D2，第一发射路电 阻R21，第二发射路电阻R22，识别使能管脚CODEA与发光二极管D2 的负极连接，MCU的输出管脚L2通过第一发射路电阻R21与发光二 极管D2的正极连接，MCU的数模转换电路管脚A/D通过第二发射路 电阻R22与发光二极管D2的正极连接；
第3组发射电路：输出管脚L3，发光二极管D3，第一发射路电 阻R31，第二发射路电阻R32，识别使能管脚CODEA与发光二极管D3 的负极连接，MCU的输出管脚L3通过第一发射路电阻R31与发光二 极管D3的正极连接，MCU的数模转换电路管脚A/D通过第二发射路 电阻R32与发光二极管D3的正极连接；
第4组发射电路：输出管脚L4，发光二极管D4，第一发射路电 阻R41，第二发射路电阻R42，识别使能管脚CODEA与发光二极管D4 的负极连接，MCU的输出管脚L4通过第一发射路电阻R41与发光二 极管D4的正极连接，MCU的数模转换电路管脚A/D通过第二发射路 电阻R42与发光二极管D4的正极连接。
上述的一种应用于光电直读计度器的故障检测电路，其中，还包 括一组接收电路，所述接收电路包括光敏接收管PD，所述MCU的输 入管脚INA与光敏接收管PD的负极连接，所述光敏接收管PD的正极 与MCU的输出管脚OUT连接。
一种应用于光电直读计度器的故障检测电路的检测方法，包括发 射故障检测方法，包括如下步骤：
S11，光电直读计度器开始读数；
S12，将MCU先置CODEA管脚为低电平，置L管脚为高电平， 此时，电压为3.3V，MCU的“A/D管脚”接口通过第一发射路电阻 连接到发光二极管的正极，用来检测发光二极管正极的电压Vd；当 发光二极管正常工作时，Vd＝1.4V；当发光二极管短路时，Vd＝0V； 当发光二极管断路时，Vd＝3.3V；
S13，判断发光二极管是否故障：MCU通过A/D转换，检测出 发光二极管正极的电压，当检测到Vd为0V或3.3V时，MCU就会 将光电直读计度器相应位的读数中置成字符“F”；
S14，当抄表系统发现某个水表或燃气表的读数出现非阿拉伯数 字的字符时，即出现故障。
上述的一种应用于光电直读计度器的故障检测电路的检测方法， 还包括接收故障检测方法，包括如下步骤：
S21，光电直读计度器开始读数；MCU先置“OUT”为高电平， “CODEA”为低电平，对光电直读计度器中的某个字轮进行数字识 别；
S22，对应某个字轮，该字轮两侧设有发光导光片及接收导光片， 设置该字轮对应的五组发射电路中的某个L管脚为高电平，点亮对应 的发光二极管，发光二极管发出的光线，通过发光导光片向接收导光 片接收，如果光线通过接受导光片射入光敏接收管，则光敏接收管导 通，“INA管脚”为高电平，MCU识别对应的L管脚为“1”；如果 光线不能通过接收导光片射入光敏接收管，光敏接收管截止，“INA” 为低电平，MCU识别对应的L管脚为“0”；
S23，光电直读计度器从数值“0-9”以及每两个数值之间相应的 半进位，共需要20种编码，设置每个编码里都含有不同数量的“0” 和“1”；
S24，判断光敏接收管是否故障：当MCU对一个字轮的五组发 射电路进行数字识别后得到所有L管脚对应的均为“0”，则光敏接收 管发生断路故障；当MCU对一个字轮的五组发射电路进行数字识别 后得到所有L管脚对应的均为“1”，则光敏接收管发生短路故障；光 电直读计度器相应位的读数中置成字符“F”；
S25，当抄表系统发现某个水表或燃气表的读数出现非阿拉伯数 字的字符时，即出现故障。
上述步骤中，以所述S22为例，具体如下：
第一步：置“L0”为高电平，点亮第0个发光二极管，发光二极 管发出的光线，通过发光导光片的第0条光路传导到第0号发光点， 由于此时带编码条的字轮是透光的，所以光线通过接收导光片射入光 敏接收管，光敏接收管导通，“INA”为高电平，MCU识别为“L0 ＝1”。
第二步：置“L1”为高电平，点亮第1个发光二极管，发光二极 管发出的光线，通过发光导光片的第1条光路传导到第1号发光点， 由于此时带编码条的字轮是透光的，所以光线通过接收导光片射入光 敏接收管，光敏接收管导通，“INA”为高电平，MCU识别为“L1 ＝1”。
第三步：置“L2”为高电平，点亮第2个发光二极管，发光二极 管发出的光线，通过发光导光片的第2条光路传导到第2号发光点， 由于此时带编码条的字轮是透光的，所以光线通过接收导光片射入光 敏接收管，光敏接收管导通，“INA”为高电平，MCU识别为“L2 ＝1”。
第四步：置“L3”为高电平，点亮第3个发光二极管，发光二极 管发出的光线，通过发光导光片的第3条光路传导到第3号发光点， 由于此时带编码条的字轮是不透光的，所以光线不能通过接收导光片 射入光敏接收管，光敏接收管截止，“INA”为低电平，MCU识别为 “L1＝0。
第五步：置“L4”为高电平，点亮第4个发光二极管，发光二极 管发出的光线，通过发光导光片的第4条光路传导到第4号发光点， 由于此时带编码条的字轮是透光的，所以光线通过接收导光片射入光 敏接收管，光敏接收管导通，“INA”为高电平，MCU识别为“L4 ＝1”。
通过了上述5个步骤，MCU得到了一串二进制编码： L4L3L2L1L0＝10111，所在位对应的字符就是“8”。
根据十进制计度器的特点，当后一位字轮运行到9到0这个位置 时，会带动前一位字轮向前进一格，这时候就会产生半进位现象。所 以一个识别精确的光电直读计度器，是需要识别半进位的。5位二进 制编码最多可以识别32个数字，而光电直读计度器从“0”到“9” 以及相应的半进位，共需要20种编码，每个编码里都含有不同数量 的“0”和“1”。编码表如下：
数字 编码 数字 编码 0 01111 5 00001 01半进位 01110 56半进位 01011 1 01000 6 11011 12半进位 11010 67半进位 10011 2 11110 7 00010 23半进位 11100 78半进位 10110 3 10000 8 10111 34半进位 10101 89半进位 00111 4 11101 9 00100 45半进位 11001 90半进位 01101
上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。