本實(shí)用新型屬于水表技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種超低功耗高可靠性的水表。

背景技術(shù)：

目前，國內(nèi)水表市場(chǎng)大多采用IC卡預(yù)付費(fèi)式、雙干簧管脈沖計(jì)量、超聲波式、光電直讀遠(yuǎn)傳式等主流產(chǎn)品來計(jì)量，預(yù)付費(fèi)式水表解決了計(jì)量繳費(fèi)的問題，但并無法解決抄讀方便、精度等問題；脈沖計(jì)量水表無法實(shí)時(shí)抄讀，精度較差；超聲波式水表精度雖高，但無法可靠的防止用戶竊水，計(jì)量方式單一；光電直讀遠(yuǎn)傳式水表雖無電池、解決了電源問題，但存在精度差等問題。

針對(duì)以上問題，國內(nèi)很多廠家已自行研發(fā)各種新型水表以適應(yīng)目前市場(chǎng)應(yīng)用，但大都在集抄和精度方面有較好的手段解決的。在可靠性及功耗方面一直處于落后的現(xiàn)狀。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是為解決背景技術(shù)問題，提出了一種超低功耗高可靠性的水表解決方案。采用干簧管脈沖計(jì)量方式與光電直讀計(jì)量方式相結(jié)合的方法，解決了系統(tǒng)單一計(jì)量方式造成的故障無法及時(shí)處理造成系統(tǒng)癱瘓，需要上門維護(hù)的問題。同時(shí)提高計(jì)量精度、降低功耗、提高可靠性。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

一種超低功耗高可靠性水表，它包括單片機(jī)模塊、電源模塊、干簧管脈沖模塊、脈沖上電模塊、光電直讀模塊和閥門控制模塊，所述的電源模塊與單片機(jī)模塊連接，為單片機(jī)模塊提供電源，MBUS通信模塊與單片機(jī)模塊連接，傳輸計(jì)量流量值，同時(shí)MBUS通信模塊與電源模塊連接，提供VBUS電源；干簧管脈沖模塊與單片機(jī)模塊連接，提供脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)并采集脈沖計(jì)量數(shù)據(jù)，同時(shí)干簧管脈沖模塊與脈沖上電模塊連接，脈沖上電模塊與電源模塊連接，驅(qū)動(dòng)VBAT電源供電；光電直讀模塊與單片機(jī)模塊連接，采集光電計(jì)量數(shù)據(jù)；單片機(jī)模塊的的控制信號(hào)輸出端與閥門控制模塊相連，控制水表閥門的啟閉。

本實(shí)用新型的干簧管脈沖模塊包括電阻R7、R8、R19、R20、R21、R22，三極管Q6、Q7，二極管D4、D5和干簧管H1、H2，所述的三極管Q7的基極連接干簧管H1的一端和脈沖上電模塊，干簧管H1的另一端串接電阻R21，R21的另一端接VGG，三極管Q7的發(fā)射極串接電阻R8之后接地，三極管Q7的集電極串接電阻R7之后接電源VCC，三極管Q7的集電極和電阻R7的連接點(diǎn)作為干簧管H1的脈沖信號(hào)輸出端Pulse1與單片機(jī)模塊的對(duì)應(yīng)信號(hào)采集端相連；三極管Q6的基極連接干簧管H2的一端和脈沖上電模塊，干簧管H2的另一端串接電阻R22，R22的另一端接VGG，三極管Q6的發(fā)射極串接電阻R20之后接地，三極管Q6的集電極串接電阻R19之后接電源VCC，三極管Q6的集電極和電阻R19的連接點(diǎn)作為干簧管H2的脈沖信號(hào)輸出端Pulse2與單片機(jī)模塊的對(duì)應(yīng)信號(hào)采集端相連；前述VGG端連接二極管D4和D5的負(fù)極，二極管D4和D5的正極分別連接電源VBAT和電源VBUS，任一干簧管閉合時(shí)，VGG提供驅(qū)動(dòng)電壓導(dǎo)通Q6或Q7。

本實(shí)用新型的電源模塊包括VBAT電源、VBUS電源、電容C1、C2、電阻R13-R18、三極管Q3、Q4以及二極管D1-D3；所述的VBAT電源即電池，并接濾波電容C1、C2，VBAT電源的正極與三極管Q3的發(fā)射極相連，三極管Q3的基極接電阻R16的一端，電阻R16的另一端接二極管D3的負(fù)極，電阻R16與二極管D3負(fù)極的連接點(diǎn)串聯(lián)電阻R15之后接地，二極管D3的正極接二極管D1的正極以及VBUS電源，VBUS電源通過MBUS通信模塊從MBUS總線取電，三極管Q3的集電極接三極管Q4的發(fā)射極，三極管Q4的集電極接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極與二極管D1的負(fù)極相連作為供電信號(hào)輸出端即電源VCC，三極管Q4的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)電阻R17，三極管Q4的基極串接電阻R18之后接三極管Q5的集電極，三極管Q5的發(fā)射極接地，三極管Q5的基極接脈沖上電模塊。

本實(shí)用新型的脈沖上電模塊包括電阻R9-R14，三極管Q5，電阻R9和R11的一端分別串接電容C3、C4之后接電阻R10、R12的一端，R10和R12的另一端接地，電阻R9和R11的另一端并接，并且與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端串接電阻R13之后接地，電阻R13與電阻R14的連接點(diǎn)作為電源控制信號(hào)P_CTRL接單片機(jī)模塊的電源控制信號(hào)端，電阻R14、R9和R11的連接點(diǎn)作為另一端作為脈沖上電模塊的供電信號(hào)輸出端接三極管Q5的基極。

本實(shí)用新型的有益效果：

本實(shí)用新型采用兩種計(jì)量方式，在單一計(jì)量方式造成誤差較大時(shí)，可以快速識(shí)別，同時(shí)可保證其中一種計(jì)量方式故障或人為破壞時(shí)，還能夠繼續(xù)計(jì)量，減小故障無法計(jì)量時(shí)造成的經(jīng)濟(jì)損失。

本實(shí)用新型優(yōu)先使用MBUS總線供電，MBUS總線斷開時(shí)，系統(tǒng)處于零功耗，有脈沖產(chǎn)生干簧管傳感器閉合可通過電池自動(dòng)為系統(tǒng)供電計(jì)量；MBUS總線工作正常時(shí)，系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)，干簧管閉合脈沖產(chǎn)生喚醒單片機(jī)計(jì)量，或有MBUS通信時(shí)喚醒讀取當(dāng)前流量。

本實(shí)用新型有強(qiáng)磁干擾時(shí)可自動(dòng)關(guān)閉閥門防止竊水，強(qiáng)磁干擾解除自動(dòng)開閥，提高了系統(tǒng)可靠性、安全性。

附圖說明

圖1是電源切換與脈沖驅(qū)動(dòng)采集電路。

圖2是系統(tǒng)原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明。

如圖2所示，一種超低功耗高可靠性水表，它包括單片機(jī)模塊、電源模塊、干簧管脈沖模塊、脈沖上電模塊、光電直讀模塊和閥門控制模塊，所述的電源模塊與單片機(jī)模塊連接，為單片機(jī)模塊提供電源，MBUS通信模塊與單片機(jī)模塊連接，傳輸計(jì)量流量值，同時(shí)MBUS通信模塊與電源模塊連接，提供VBUS電源；干簧管脈沖模塊與單片機(jī)模塊連接，提供脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)并采集脈沖計(jì)量數(shù)據(jù)，同時(shí)干簧管脈沖模塊與脈沖上電模塊連接，脈沖上電模塊與電源模塊連接，驅(qū)動(dòng)VBAT電源供電；光電直讀模塊與單片機(jī)模塊連接，采集光電計(jì)量數(shù)據(jù)；單片機(jī)模塊的的控制信號(hào)輸出端與閥門控制模塊相連，控制水表閥門的啟閉。

如圖1所示，本實(shí)用新型的干簧管脈沖模塊包括電阻R7、R8、R19、R20、R21、R22，三極管Q6、Q7，二極管D4、D5和干簧管H1、H2，所述的三極管Q7的基極連接干簧管H1的一端和脈沖上電模塊，干簧管H1的另一端串接電阻R21，R21的另一端接VGG，三極管Q7的發(fā)射極串接電阻R8之后接地，三極管Q7的集電極串接電阻R7之后接電源VCC，三極管Q7的集電極和電阻R7的連接點(diǎn)作為干簧管H1的脈沖信號(hào)輸出端Pulse1與單片機(jī)模塊的對(duì)應(yīng)信號(hào)采集端相連；三極管Q6的基極連接干簧管H2的一端和脈沖上電模塊，干簧管H2的另一端串接電阻R22，R22的另一端接VGG，三極管Q6的發(fā)射極串接電阻R20之后接地，三極管Q6的集電極串接電阻R19之后接電源VCC，三極管Q6的集電極和電阻R19的連接點(diǎn)作為干簧管H2的脈沖信號(hào)輸出端Pulse2與單片機(jī)模塊的對(duì)應(yīng)信號(hào)采集端相連；前述VGG端連接二極管D4和D5的負(fù)極，二極管D4和D5的正極分別連接電源VBAT和電源VBUS，任一干簧管閉合時(shí)，VGG提供驅(qū)動(dòng)電壓導(dǎo)通Q6或Q7。

本實(shí)用新型的電源模塊包括VBAT電源、VBUS電源、電容C1、C2、電阻R13-R18、三極管Q3、Q4以及二極管D1-D3；所述的VBAT電源即電池，并接濾波電容C1、C2，VBAT電源的正極與三極管Q3的發(fā)射極相連，三極管Q3的基極接電阻R16的一端，電阻R16的另一端接二極管D3的負(fù)極，電阻R16與二極管D3負(fù)極的連接點(diǎn)串聯(lián)電阻R15之后接地，二極管D3的正極接二極管D1的正極以及VBUS電源，VBUS電源通過MBUS通信模塊從MBUS總線取電，三極管Q3的集電極接三極管Q4的發(fā)射極，三極管Q4的集電極接二極管D2的正極，二極管D2的負(fù)極與二極管D1的負(fù)極相連作為供電信號(hào)輸出端即電源VCC，三極管Q4的發(fā)射極和基極之間并聯(lián)電阻R17，三極管Q4的基極串接電阻R18之后接三極管Q5的集電極，三極管Q5的發(fā)射極接地，三極管Q5的基極接脈沖上電模塊。

本實(shí)用新型的脈沖上電模塊包括電阻R9-R14，三極管Q5，電阻R9和R11的一端分別串接電容C3、C4之后接電阻R10、R12的一端，R10和R12的另一端接地，電阻R9和R11的另一端并接，并且與電阻R14的一端相連，電阻R14的另一端串接電阻R13之后接地，電阻R13與電阻R14的連接點(diǎn)作為電源控制信號(hào)P_CTRL接單片機(jī)模塊的電源控制信號(hào)端，電阻R14、R9和R11的連接點(diǎn)作為另一端作為脈沖上電模塊的供電信號(hào)輸出端接三極管Q5的基極。

具體實(shí)施時(shí)：

電源管理方案如下：

單片機(jī)檢測(cè)VBUS是否為低電平來切換供電方式。供電狀態(tài)下檢測(cè)到VBUS=0，單片機(jī)將及時(shí)切換到VBAT供電方式，保存數(shù)據(jù)并切換到掉電模式；當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到VBUS為高電平時(shí)將切換到VBUS供電方式，切換系統(tǒng)為休眠模式。

如圖1所示，在VBUS總線電源供電時(shí)，圖中Q3三極管不導(dǎo)通，VBUS電源經(jīng)二極管D1輸出到VCC， VBAT電源系統(tǒng)關(guān)閉，系統(tǒng)處于持續(xù)供電狀態(tài)；無脈沖時(shí)系統(tǒng)處于休眠模式，功耗低于2uA；當(dāng)干簧管H1或H2閉合時(shí)，將通過三極管Q7或Q6產(chǎn)生脈沖Pulse1或Pulse2，中斷喚醒單片機(jī)記錄脈沖，同時(shí)采集光電傳感器編碼值，對(duì)Qp(n)與Qo(n)進(jìn)行計(jì)算，再經(jīng)過校準(zhǔn)得到Q(n)值，工作時(shí)系統(tǒng)電流消耗在1mA左右，保存數(shù)據(jù)后系統(tǒng)再次進(jìn)入休眠模式。

如圖1所示，系統(tǒng)檢測(cè)到VBUS=0時(shí)，Q3基極經(jīng)過R16與R15連至GND，Q3導(dǎo)通，系統(tǒng)將切換到VBAT供電模式，同時(shí)P_CTRL置高電平，此時(shí)Q5導(dǎo)通，Q5驅(qū)動(dòng)Q4三極管導(dǎo)通，VBAT電源經(jīng)過Q4三極管、D2二極管連至VCC為系統(tǒng)供電，保存工作狀態(tài)后進(jìn)入掉電狀態(tài)。

在VBAT供電模式下，無脈沖時(shí)系統(tǒng)處于斷電狀態(tài)，功耗為0，當(dāng)干簧管H1或H2閉合，將通過脈沖驅(qū)動(dòng)電路C3/R9或C4/R11驅(qū)動(dòng)三極管Q5導(dǎo)通，同時(shí)將Q4導(dǎo)通，VCC有電，單片機(jī)將P_CTRL置高電平為系統(tǒng)持續(xù)供電，同時(shí)單片機(jī)查詢Pulse1及Pulse2電平狀態(tài)，判斷脈沖是否有效或磁干擾產(chǎn)生，有脈沖產(chǎn)生則記錄脈沖并計(jì)算流量值，如果是磁干擾將進(jìn)行關(guān)閥報(bào)警；單片機(jī)操作完畢后將P_CTRL置為低電平，Q5不導(dǎo)通，Q4將不導(dǎo)通，VCC將變?yōu)榈碗娖?，系統(tǒng)斷電。

安全管理機(jī)制如下：

系統(tǒng)檢測(cè)MBUS總線斷開，記錄報(bào)警狀態(tài)；當(dāng)兩種計(jì)量方式的累積流量差值大于1m³時(shí)，其中一種計(jì)量方式故障，將使用另一種計(jì)量方式的累積流量作為實(shí)際流量。

當(dāng)有強(qiáng)磁干擾時(shí)自動(dòng)關(guān)閉閥門，強(qiáng)磁解除下一個(gè)脈沖到來自動(dòng)開閥，防止竊水；

盡管本實(shí)用新型已經(jīng)參照附圖進(jìn)行了說明，但是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實(shí)用新型可以有各種更改和變化。本實(shí)用新型的各種更改、變化的等同物均在本實(shí)用新型權(quán)利要求書內(nèi)容的涵蓋范圍內(nèi)。

本實(shí)用新型未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。