專利名稱：可變電阻式燃?xì)獗頍o源直讀電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電子技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種可變電阻式燃?xì)獗頍o源直讀電路。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有燃?xì)獗斫^大部分是機(jī)械式，也有極少的是采用電子手段進(jìn)行測(cè)量。機(jī)械式燃?xì)獗砝萌細(xì)獾牧鲃?dòng)推動(dòng)字輪旋轉(zhuǎn)，從而獲得流量值；電子式燃?xì)獗聿捎贸暡?、射流等方式進(jìn)行檢測(cè)燃?xì)饬髁恐怠Ｒ驗(yàn)槌淼男枰?，燃?xì)獗硇枰褱y(cè)得的燃?xì)饬髁恐祩鞒?，通過射頻方式(RF)、近場(chǎng)通信(NFC)、通用分組無線業(yè)務(wù)(GPRS)等手段最終傳到燃?xì)夤镜臄?shù)據(jù)庫，燃?xì)夤疽来诉M(jìn)行結(jié)算。機(jī)械式燃?xì)獗砝米州喿x數(shù)顯示燃?xì)饬髁恐?，需要人工讀數(shù)進(jìn)行手工抄表，費(fèi)時(shí)費(fèi)工。若如需要進(jìn)行遠(yuǎn)程抄表，需要把此機(jī)械字輪數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，才能進(jìn)行處理以及傳輸。具體轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)化方式有如下幾種光電直讀方式、干簧管方式、霍爾傳感器方式、變化電阻方式、編碼方式以及攝像式。光電直讀方式為一組紅外光沿字輪軸線方向穿過字輪，由于字輪開孔位置組合從而獲得字輪數(shù)值，本方式為字輪實(shí)時(shí)值。干簧管和霍爾傳感器讀數(shù)方式為是脈沖計(jì)數(shù)方式，由字輪旋轉(zhuǎn)一圈產(chǎn)生一個(gè)脈沖的方式累計(jì)從而獲得字輪數(shù)值，此方式為字輪累計(jì)值，需要字輪初始值和累計(jì)值方能得到字輪實(shí)時(shí)值。變化電阻方式為不同的字輪數(shù)值對(duì)應(yīng)不同的電阻阻值，通過采集阻值從而獲知字輪值，該方式為字輪實(shí)時(shí)值。編碼方式采用編碼開關(guān)字輪方式，由4個(gè)開關(guān)不同組合代表字輪值，采集此4個(gè)開關(guān)的狀態(tài)獲得字輪值，該方式為字輪實(shí)時(shí)值。攝像式采用拍攝字輪并經(jīng)過圖像處理獲得字輪值，該方式為字輪實(shí)時(shí)值。上述方式中，霍爾方式需要24小時(shí)不間斷供電，其余則可以在采集數(shù)據(jù)的時(shí)候供電即可。因?yàn)槿細(xì)鉃橐兹家妆瑲怏w，在機(jī)械表上使用電子元部件時(shí)，不能采用220V市電供應(yīng)，只能利用電池供電，而電池存在損耗和壽命問題，所以在燃?xì)獗淼纳鷫勖芷谥行枰鼡Q電池。這對(duì)于用戶以及燃?xì)夤緛碚f，存在許多不方便，例如沒有及時(shí)更換電池，可能會(huì)存在無法及時(shí)、準(zhǔn)確的把燃?xì)庥脷饬總骰厝細(xì)夤镜膯栴}。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種可變電阻式燃?xì)獗頍o源直讀電路。本發(fā)明包括能量捕獲通信模塊電路、控制模塊電路和可變電阻采樣電路。能量捕獲通信模塊電路包括天線和能量捕獲通信芯片，天線與能量捕獲通信芯片連接，獲取外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)；能量捕獲通信芯片將捕獲到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能，給芯片本身、控制模塊電路和可變電阻采樣電路提供電能，并通過外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行通信，把芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸給外部讀寫設(shè)備；可變電阻采樣電路將機(jī)械式燃?xì)獗聿煌淖州喼缔D(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的不同電阻阻值，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；控制模塊電路的微處理器采集可變電阻采樣電路中的電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的字碼數(shù)據(jù)，并與能量捕獲通信芯片通信，將字碼數(shù)據(jù)存入能量捕獲通信芯片中。所述的能量捕獲通信芯片采用同時(shí)具有能量捕獲功能和通信功能的芯片，通過天線采集到外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)，并將采集的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能，射頻信號(hào)載波頻率從低頻IOOKHz到高頻、超高頻以及微波6GHz，能夠與發(fā)射射頻信號(hào)的外部讀寫設(shè)備進(jìn)行通信，以及與控制模塊電路中的微處理器進(jìn)行通信；能量捕獲通信芯片具有天線接口、電源輸出端口、通信端口。所述的控制模塊電路包括微處理器和輔助電路器件，輔助電路器件包括電容、電阻、晶振；所述的微處理器為單片機(jī)、Arm或Dsp，具有數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、電源輸入端口和I/O接口 ；微處理器的電源輸入端口與能量捕獲通信芯片的電源輸出端口連接。 輔助電路器件中的電容一般作為旁路電容、去耦電容、諧振電容或者儲(chǔ)能電容，用于濾波、 諧振、儲(chǔ)能等功能；輔助電路器件中的電阻一般作為上拉電阻或者作為分壓、分流電阻；晶振主要是給所述的微處理器提供時(shí)鐘，也有微處理器內(nèi)部帶有晶振，則可不需要外部晶振； 所述的電容、電阻、晶振采用串聯(lián)或者并聯(lián)的方式連接。輔助電路器件為成熟的電子元器件，其連接方式也采用常規(guī)的現(xiàn)有技術(shù)。所述的可變電阻采樣電路包括多個(gè)并聯(lián)的可變電阻分電路，每個(gè)可變電阻分電路結(jié)構(gòu)相同，包括一個(gè)可變電阻和一個(gè)上拉電阻，上拉電阻的一端接微處理器的一個(gè)I/o接口或能量捕獲通信芯片的電源輸出端口，作為電源輸入，上拉電阻的另一端與可變電阻的一端連接，作為可變電阻的取樣點(diǎn)，取樣點(diǎn)與微處理器的一個(gè)A/D米樣口或者模擬A/D米樣的I/O接口連接，可變電阻的另外一端接地。對(duì)應(yīng)機(jī)械式燃?xì)獗砩闲?shù)點(diǎn)前的每個(gè)字輪設(shè)置一個(gè)可變電阻，所述的可變電阻包括電阻盤和設(shè)置在字輪上的接觸柱，電阻盤上設(shè)置有電阻帶，電阻帶為連續(xù)電阻或分立電阻；字輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接觸柱隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸柱與電阻帶接觸隨著字輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同的電阻輸出?？勺冸娮杞Y(jié)構(gòu)為成熟的現(xiàn)有技術(shù)。本發(fā)明的可變電阻式燃?xì)獗頍o源直讀電路中沒有任何的電源以及長(zhǎng)期儲(chǔ)能元件例如電池或者大電容，且在不需要抄表的時(shí)段，該電路不在工作狀態(tài)；只有在需要抄表的時(shí)候才由外部讀寫設(shè)備發(fā)射射頻信號(hào)，能量采集通信芯片采集外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)并轉(zhuǎn)換為電能來給系統(tǒng)供電，并通過外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行通信，把芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸給外部讀寫設(shè)備。根據(jù)國(guó)家相關(guān)無線電管理方面的要求，發(fā)射的射頻信號(hào)功率就有限，所以捕獲到的電能更低，即使在抄表時(shí)，系統(tǒng)功耗在微瓦級(jí)別。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了無源方式讀出數(shù)據(jù)，不存在電源，實(shí)現(xiàn)真正的本質(zhì)安全。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖2為本發(fā)明的能量捕獲通信模塊電路和控制模塊電路圖3為本發(fā)明的可變電阻分電路的電路圖4為帶接觸柱的字輪結(jié)構(gòu)示意圖5為電阻盤結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖I所示，可變電阻式燃?xì)獗頍o源直讀電路包括能量捕獲通信模塊電路、控制模塊電路2和可變電阻采樣電路3。能量捕獲通信模塊電路包括天線I和能量捕獲通信芯片U1，天線I與能量捕獲通信芯片Ul連接，獲取外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)；能量捕獲通信芯片Ul將捕獲到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能，給芯片本身、控制模塊電路2和可變電阻采樣電路3提供電能，并通過外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行通信，把芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸給外部讀寫設(shè)備；可變電阻采樣電路3將機(jī)械式燃?xì)獗聿煌淖州喼缔D(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的不同電阻阻值，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；控制模塊電路2的微處理器U2采集可變電阻采樣電路3中的電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的字碼數(shù)據(jù)，并與能量捕獲通信芯片Ul通信，將字碼數(shù)據(jù)存入能量捕獲通信芯片Ul中。能量捕獲通信芯片Ul采用同時(shí)具有能量捕獲功能和通信功能的M24LR16芯片，通過天線I采集到射頻信號(hào)，并將采集的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能，射頻信號(hào)載波頻率為 13. 56MHz±7KHz，同時(shí)實(shí)現(xiàn)與發(fā)射射頻信號(hào)的外部讀寫設(shè)備進(jìn)行通信，以及與控制模塊電路2中的微處理器U2進(jìn)行通信。如圖2所示，M24LR16芯片的2腳和3腳分別與天線I的兩端連接，4腳接地，I腳作為電源輸出端與控制模塊電路2連接；M24LR16芯片的5腳和6腳作為與控制模塊電路2 進(jìn)行通信的端口，通過I2C方式與控制模塊電路2中的微處理器U2進(jìn)行通信；7腳與控制模塊電路2連接，是一個(gè)開漏輸出腳，用于提供與外部讀寫設(shè)備射頻通信活動(dòng)信息給控制模塊電路2。當(dāng)M24LR16芯片通過天線I與外部讀寫設(shè)備進(jìn)行通信時(shí)，M24LR16芯片的7腳輸出低電平信號(hào)給控制模塊電路2，當(dāng)M24LR16芯片與外部讀寫設(shè)備未進(jìn)行通信時(shí)，M24LR16 芯片的7腳輸出高電平信號(hào)給控制模塊電路2 ；8腳與控制模塊電路2連接，為電源輸入端， 以驅(qū)動(dòng)M24LR16芯片的5、6、7腳?？刂颇K電路2包括微處理器U2、第一電阻Rl、第二電阻R2、第三電阻R3、第一電容Cl、第二電容C2、第三電容C3、第四電容C4、第五電容C5和晶振CYC1，微處理器U2采用MSP430F4152芯片；M24LR16芯片的8腳與MSP430F4152芯片的13腳、第一電阻Rl — 端、第二電阻R2—端和第三電阻R3 —端連接；M24LR16芯片的7腳與第一電阻Rl的另一端和MSP430F4152芯片的14腳連接；M24LR16芯片的6腳與第二電阻R2的另一端和 MSP430F4152芯片的15腳連接；M24LR16芯片的5腳與第三電阻R3的另一端、第一電容Cl 的一端和MSP430F4152芯片的16腳連接，第一電容Cl的另一端接地；M24LR16芯片的I腳與第二電容C2的一端、第三電容C3的一端、MSP430F4152芯片的7腳和64腳連接，第二電容C2的另一端和第三電容C3的另一端接地；MSP430F4152芯片的8腳與第四電容C4的一端和晶振CYCl的一端連接，9腳與晶振CYCl的另一端和第五電容C5的一端連接，第四電容 C4的另一端和第五電容C5的另一端接地；MSP430F4152芯片的62腳和10腳接地，54腳、 55腳、56腳、57腳、58腳接燒寫器?？勺冸娮璨蓸与娐?包括多個(gè)并聯(lián)的可變電阻分電路。如圖3所示，每個(gè)可變電阻分電路結(jié)構(gòu)相同，包括一個(gè)可變電阻Rv和一個(gè)上拉電阻R11。上拉電阻Rll的一端接 MSP430F4152芯片的53腳，通過MSP430F4152芯片供電，上拉電阻Rll的另一端與可變電阻 Rv的一端連接，作為可變電阻的取樣點(diǎn)S，取樣點(diǎn)S與MSP430F4152芯片的一個(gè)A/D采樣接口連接，MSP430F4152芯片的A/D采樣接口分別為3腳、4腳、5腳、6腳、11腳、60腳、61腳和63腳，可變電阻Rv的另外一端接地。如圖4和5所示，機(jī)械式燃?xì)獗砩显O(shè)有多個(gè)字輪4，包括小數(shù)點(diǎn)后2 3位、小數(shù)點(diǎn)前為3 8位,對(duì)應(yīng)小數(shù)點(diǎn)前的每個(gè)字輪4設(shè)置一個(gè)可變電阻。可變電阻包括電阻盤6和設(shè)置在字輪4上的接觸柱5，電阻盤6為一個(gè)圓形的絕緣盤，絕緣盤6中間為環(huán)形金屬盤7 并引出一根線；絕緣盤6上均勻分布著60個(gè)分立電阻8，字輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接觸柱5隨之轉(zhuǎn)動(dòng)， 接觸柱5的一端保持與環(huán)形金屬盤7接觸，接觸柱5的另一端與分立電阻8接觸，根據(jù)不同的位置輸出不同的電阻阻值。每個(gè)可變電阻通過輸出不同的電阻阻值，對(duì)應(yīng)字輪上的10進(jìn)制的數(shù)字，具體字輪數(shù)字與可變電阻的不同電阻值的對(duì)應(yīng)如下表所示
權(quán)利要求
1.可變電阻式燃?xì)獗頍o源直讀電路，包括能量捕獲通信模塊電路、控制模塊電路和可變電阻采樣電路，特征在于能量捕獲通信模塊電路包括天線和能量捕獲通信芯片，天線與能量捕獲通信芯片連接，獲取外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)；能量捕獲通信芯片將捕獲到的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能，給芯片本身、控制模塊電路和可變電阻采樣電路提供電能，并通過外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)進(jìn)行通信，把芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸給外部讀寫設(shè)備；可變電阻采樣電路將機(jī)械式燃?xì)獗聿煌淖州喼缔D(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的不同電阻阻值，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡妷盒盘?hào)；控制模塊電路的微處理器采集可變電阻采樣電路中的電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的字碼數(shù)據(jù)，并與能量捕獲通信芯片通信，將字碼數(shù)據(jù)存入能量捕獲通信芯片中；所述的能量捕獲通信芯片采用同時(shí)具有能量捕獲功能和通信功能的芯片，通過天線采集到射頻信號(hào)，并將采集的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能，能夠與發(fā)射射頻信號(hào)的外部讀寫設(shè)備進(jìn)行通信，以及與控制模塊電路中的微處理器進(jìn)行通信；能量捕獲通信芯片具有天線接口、電源輸出端口、通信端口 ；所述的控制模塊電路包括微處理器和輔助電路器件，輔助電路器件包括電容、電阻、晶振；所述的微處理器為單片機(jī)、Arm或Dsp，具有數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、電源輸入端口和I/O接口 ；微處理器的電源輸入端口與能量捕獲通信芯片的電源輸出端口連接；所述的可變電阻采樣電路包括多個(gè)并聯(lián)的可變電阻分電路，每個(gè)可變電阻分電路結(jié)構(gòu)相同，包括一個(gè)可變電阻和一個(gè)上拉電阻，上拉電阻的一端接微處理器的一個(gè)I/O接口或能量捕獲通信芯片的電源輸出端口，作為電源輸入，上拉電阻的另一端與可變電阻的一端連接，作為可變電阻的取樣點(diǎn)，取樣點(diǎn)與微處理器的一個(gè)A/D米樣口或者模擬A/D米樣的I/ O接口連接，可變電阻的另外一端接地。
2.如權(quán)利要求I所述的可變電阻式燃?xì)獗頍o源直讀電路，其特征在于所述的能量捕獲通信芯片通過天線采集到射頻信號(hào)載波頻率從低頻IOOKHz到高頻、超高頻以及微波 6GHz。
3.如權(quán)利要求I所述的可變電阻式燃?xì)獗頍o源直讀電路，其特征在于對(duì)應(yīng)機(jī)械式燃?xì)獗砩闲?shù)點(diǎn)前的每個(gè)字輪設(shè)置一個(gè)可變電阻，所述的可變電阻包括電阻盤和設(shè)置在字輪上的接觸柱，電阻盤上設(shè)置有電阻帶，電阻帶為連續(xù)電阻或分立電阻；字輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，接觸柱隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸柱與電阻帶接觸隨著字輪轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)不同的電阻輸出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可變電阻式燃?xì)獗頍o源直讀電路。本發(fā)明包括能量捕獲通信模塊電路、控制模塊電路和可變電阻采樣電路。能量捕獲通信模塊電路包括相互連接的天線和能量捕獲通信芯片，能量捕獲通信芯片將捕獲到的外部讀寫設(shè)備發(fā)射的射頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為電能，給整個(gè)電路提供電能,并通過射頻信號(hào)進(jìn)行通信，把芯片內(nèi)部的數(shù)據(jù)傳輸給外部讀寫設(shè)備；可變電阻采樣電路將燃?xì)獗聿煌淖州喼缔D(zhuǎn)換為對(duì)應(yīng)的不同電阻阻值，控制模塊電路的微處理器進(jìn)行采樣處理得到字碼數(shù)據(jù)，并將字碼數(shù)據(jù)存入能量捕獲通信芯片。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)無源方式讀出數(shù)據(jù)，不存在電源，實(shí)現(xiàn)真正的本質(zhì)安全。
文檔編號(hào)G01F15/06GK102589631SQ201210052870
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月2日
發(fā)明者吳一閩, 楊宏, 王瑞榮 申請(qǐng)人:浙江威星智能儀表股份有限公司