CN105444824A - 一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制*** - Google Patents

一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***，主要由霍尔元件，信号处理单元，单片机，以及显示器组成；所述霍尔元件由均与信号处理单元相连接的霍尔传感器a和霍尔传感器b组成；其特征在于：所述信号处理单元由与霍尔传感器a和霍尔传感器b分别相连接的三端信号放大电路，以及分别与三端信号放大电路和单片机相连接的低通滤波电路组成。本发明能有效的提高了水表计量的准，并有效的解决了抄表员读表困难的问题。

Description

一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***
技术领域
本发明涉及一种机电设备技术领域，具体是指一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***。
背景技术
生活中，水表主要用来记录自来水用水量的仪表，传统的机械式水表装在水管上，通过表上指针或字轮的转动显示通过的水流量。现有的旋翼式机械计数水表，都有一个弊病，就是读表不方便，不直观，指针型的水表时有指针错位的现象，从而造成误读数值。而直读式虽然有所改进，但也有在跳字时出现半个字的情况出现，机械水表的盘面进水生锈或有水雾后，计量显示不清楚，抄表员读表困难。因此，生产出一种能解决计量不准确、计量显示不清楚等问题的水表，便成为了现在的当务之急。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中水表计量不准确、计量显示不清楚等问题，给抄表员造成了读表困难的缺陷，本发明提供一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***。
本发明通过以下技术方案来实现：一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***，主要由霍尔元件，与霍尔元件相连接的信号处理单元，与信号处理单元相连接的单片机，以及与单片机相连接的显示器组成；所述霍尔元件由均与信号处理单元相连接的霍尔传感器a和霍尔传感器b组成；所述信号处理单元由均与霍尔传感器a和霍尔传感器b相连接的三端信号放大电路，和分别与三端信号放大电路和单片机相连接的低通滤波电路组成。
所述信号接收电路由三极管VT1，三极管VT4，P极与三极管VT1的集电极相连接、N极经电阻R2后和三极管VT1的基极共同形成信号接收电路的输入端的二极管D1，正极顺次经电阻R4和二极管D2以及电阻R8后与三极管VT4的基极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的极性电容C3，负极与极性电容C3的正极相连接、正极顺次经电阻R1和极性电容C1后与三极管VT1的基极相连接的极性电容C2，以及P极经电阻R5后与三极管VT1的发射极相连接、N极经极性电容C4后与三极管VT4的集电极相连接的二极管D3组成；所述三极管VT1的发射极和三极管VT4的发射极共同形成信号接收电路的输出端并与信号放大电路相连接所述信号接收电路的输入端作为三端信号放大电路的输入端分别与霍尔传感器a和霍尔传感器b相连接。
所述信号放大电路由放大器P1，三极管VT2，三极管VT3，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与放大器P1的正极相连接的电阻R9，P极与三极管VT2的发射极相连接、N极经电阻R3后与三极管VT3的基极相连接的二极管D4，正极与放大器P1的负极相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接的极性电容C5，P极经电阻R6后与三极管VT3的集电极相连接、N极与放大器P1的输出端相连接的二极管D5，以及一端与放大器P1的输出端相连接、另一端作为信号放大电路的输出端并与低通滤波电路相连接的电阻R7组成；所述三极管VT2的基极与三极管VT1的发射极相连接、其集电极接地；所述三极管VT3的集电极接地。
所述低通滤波电路由放大器P2，放大器P3，三极管VT5，P极经电阻R11后与放大器P2的正极相连接、N极顺次经电阻R10和电阻R7后与放大器P1的输出端相连接的二极管D6，正极与二极管D6的P极相连接、负极经电阻R12后接地的极性电容C6，N极经电阻R13后与放大器P2的正极相连接、P极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D7，负极与三极管VT5的发射极相连接、正极与放大器P3的正极相连接的极性电容C8，N极经电阻R15后与三极管VT5的基极相连接、P极顺次经电阻R16和极性电容C9后与放大器P3的输出端相连接的二极管D8，正极经电阻R14后与二极管D8的N极相连接、负极与二极管D7的N极相连接的极性电容C7，一端与放大器P2的负极相连接、另一端接地的电阻R17，以及负极与放大器P3的负极相连接、正极经电阻R18后接地的极性电容C10组成；所述放大器P3的正极与放大器P2的输出端相连接、其输出端作为低通滤波电路的输出端并与单片机相连接。。
进一步地，所述的信号处理单元和单片机设置在同一块电路板上；所述显示器为高清液晶显示器。
本发明与现有技术相比具有以下优点及有益效果：
(1)本发明的信号处理单元由三端信号放大电路和低通滤波电路组成，其中三端信号放大电路能够对霍尔元件所采集的信息有效的进行放大，并将该信息转换为电流信号；而低通滤波电路则将该放大后的电流信号进行抗低频负载处理，从而能有效的提高了本智能电子水表测量的准确性。
(2)本发明通过采用两个霍尔传感器多次采样，更加精确的对流经水管的水流量测量，从而确保了本控制***的测量的准确性。
(3)本发明的显示器采用液晶显示器，显示效果更好，方便抄表员读表。
附图说明
图1为本发明的整体结构框图。
图2为本发明的三端信号放大电路的电路结构示意图。
图3为本发明的低通滤波电路的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
如图1所示，本发明主要由霍尔元件，与霍尔元件相连接的信号处理单元，与信号处理单元相连接的单片机，以及与单片机相连接的显示器组成。所述霍尔元件由霍尔传感器a和霍尔传感器b组成。所述信号处理单元由相互连接的三端信号放大电路和低通滤波电路组成，所述霍尔传感器a和霍尔传感器b分别与三端信号放大电路相连接，所述低通滤波电路则与单片机相连接。
实施时，霍尔传感器a和霍尔传感器b设置在电子水表叶轮的上方不同位置，用于采集叶轮的转速并输出相应的脉冲信号给三端信号放大电路，其信号处理单元和单片机设置在同一块电路板上，在实施时本发明可采用锂电池给各元器件供电。电子水表的叶轮上方设置有托盘，电路板固定在托盘的上方，在托盘上设有用于与外罩配合的卡扣，外罩将电路板罩住从而防止电路板进水，外罩顶部采用透明塑料制成，方便抄表人员查看显示器。而本发明中的显示器为高清液晶显示器，确保了抄表人员读数的方便及准确。
本智能电子水表控制***的工作原理如下：将水表接入水管，用水时水经水管流出，水流经电子水表，电子水表中的叶轮转动，设置在叶轮上方的霍尔传感器a和霍尔传感器b采集到叶轮的转速并输出相应的脉冲信号，脉冲信号经三端信号放大电路进行放大处理后传输给低通滤波电路进行滤波处理，低通滤波电路将滤波处理后的脉冲信号输出给单片机，该单片机将接收到的信号进行数码换算，并将换算出来的数码值通过液晶显示器来显示流经电子水表的水流量。本发明采用两个霍尔传感器进行多次采样，更加精确的将流经水管的水流量测量出来，确保了本智能电子水表的准确性。
如图2所示，所述三端信号放大电路由信号接收电路和信号放大电路组成；所述信号接收电路由三极管VT1，三极管VT4，电阻R1，电阻R2，电阻R4，电阻R5，电阻R8，极性电容C2，极性电容C3，极性电容C4，二极管D1，二极管D2，以及二极管D3组成。
连接时，二极管D1的P极与三极管VT1的集电极相连接、N极经电阻R2后和三极管VT1的基极共同形成信号接收电路的输入端。极性电容C3的正极顺次经电阻R4和二极管D2以及电阻R8后与三极管VT4的基极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接。极性电容C2的负极与极性电容C3的正极相连接、正极顺次经电阻R1和极性电容C1后与三极管VT1的基极相连接。二极管D3的P极经电阻R5后与三极管VT1的发射极相连接、N极经极性电容C4后与三极管VT4的集电极相连接。
所述三极管VT1的发射极和三极管VT4的发射极共同形成信号接收电路的输出端并与信号放大电路相连接，所述信号接收电路的输入端作为三端信号放大电路的输入端分别与霍尔传感器a和霍尔传感器b相连接。
所述信号接收电路实施时，在电路设计和工艺上使用了具有正温度系数的电阻R1和电阻R2以及三极管VT1与具有负温度系数的三极管VT4和二极管D1以及二极管D2互相补偿，从而保证信号不受输入电压波动的影响。
同时，所述信号放大电路由放大器P1，三极管VT2，三极管VT3，电阻R3，电阻R6，电阻R7，电阻R9，二极管D4，二极管D5，以及极性电容C5组成。
连接时，电阻R9的一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与放大器P1的正极相连接。二极管D4的P极与三极管VT2的发射极相连接、N极经电阻R3后与三极管VT3的基极相连接。极性电容C5的正极与放大器P1的负极相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接。二极管D5的P极经电阻R6后与三极管VT3的集电极相连接、N极与放大器P1的输出端相连接。电阻R7一端与放大器P1的输出端相连接、另一端作为信号放大电路的输出端并与低通滤波电路相连接。所述三极管VT2的基极与三极管VT1的发射极相连接、其集电极接地；所述三极管VT3的集电极接地。
如图3所示，所述低通滤波电路由放大器P2，放大器P3，三极管VT5，电阻R10，电阻R11，电阻R12，电阻R13，电阻R14，电阻R15，电阻R16，电阻R17，电阻R18，二极管D6，二极管D7，二极管D8，极性电容C6，极性电容C7，极性电容C8，极性电容C9，以及极性电容C10组成。
连接时，二极管D6的P极经电阻R11后与放大器P2的正极相连接、N极顺次经电阻R10和电阻R7后与放大器P1的输出端相连接。极性电容C6正极与二极管D6的P极相连接、负极经电阻R12后接地。二极管D7的N极经电阻R13后与放大器P2的正极相连接、P极与三极管VT5的集电极相连接。极性电容C8的负极与三极管VT5的发射极相连接、正极与放大器P3的正极相连接。
其中，二极管D8的N极经电阻R15后与三极管VT5的基极相连接、P极顺次经电阻R16和极性电容C9后与放大器P3的输出端相连接。极性电容C7的正极经电阻R14后与二极管D8的N极相连接、负极与二极管D7的N极相连接。电阻R17的一端与放大器P2的负极相连接、另一端接地。极性电容C10的负极与放大器P3的负极相连接、正极经电阻R18后接地。所述放大器P3的正极与放大器P2的输出端相连接、其输出端作为低通滤波电路的输出端并与单片机相连接。
本智能电子水表控制***的工作原理如下：将水表接入水管，用水时水经水管流出，水流经电子水表，电子水表中的叶轮转动，设置在叶轮上方的霍尔传感器a和霍尔传感器b采集到叶轮的转速并输出相应的脉冲信号，脉冲信号经三端信号放大电路进行放大处理后传输给低通滤波电路进行滤波处理，低通滤波电路将滤波处理后的脉冲信号输出给单片机，该单片机将接收到的信号进行数码换算，并将换算出来的数码值通过液晶显示器来显示流经电子水表的水流量。本发明采用两个霍尔传感器进行多次采样，更加精确的将流经水管的水流量测量出来，确保了本智能电子水表的准确性。
如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (5)

1.一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***，主要由霍尔元件，与霍尔元件相连接的信号处理单元，与信号处理单元相连接的单片机，以及与单片机相连接的显示器组成；所述霍尔元件由均与信号处理单元相连接的霍尔传感器a和霍尔传感器b组成；其特征在于：所述信号处理单元由均与霍尔传感器a和霍尔传感器b相连接的三端信号放大电路，和分别与三端信号放大电路和单片机相连接的低通滤波电路组成；所述三端信号放大电路由信号接收电路，和输入端与信号接收电路的输出端相连接、输出端与低通滤波电路相连接的信号放大电路组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***，其特征在于，所述信号接收电路由三极管VT1，三极管VT4，P极与三极管VT1的集电极相连接、N极经电阻R2后和三极管VT1的基极共同形成信号接收电路的输入端的二极管D1，正极顺次经电阻R4和二极管D2以及电阻R8后与三极管VT4的基极相连接、负极与三极管VT1的基极相连接的极性电容C3，负极与极性电容C3的正极相连接、正极顺次经电阻R1和极性电容C1后与三极管VT1的基极相连接的极性电容C2，以及P极经电阻R5后与三极管VT1的发射极相连接、N极经极性电容C4后与三极管VT4的集电极相连接的二极管D3组成；所述三极管VT1的发射极和三极管VT4的发射极共同形成信号接收电路的输出端并与信号放大电路相连接，所述信号接收电路的输入端作为三端信号放大电路的输入端分别与霍尔传感器a和霍尔传感器b相连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***，其特征在于，所述信号放大电路由放大器P1，三极管VT2，三极管VT3，一端与三极管VT4的发射极相连接、另一端与放大器P1的正极相连接的电阻R9，P极与三极管VT2的发射极相连接、N极经电阻R3后与三极管VT3的基极相连接的二极管D4，正极与放大器P1的负极相连接、负极与三极管VT3的发射极相连接的极性电容C5，P极经电阻R6后与三极管VT3的集电极相连接、N极与放大器P1的输出端相连接的二极管D5，以及一端与放大器P1的输出端相连接、另一端作为信号放大电路的输出端并与低通滤波电路相连接的电阻R7组成；所述三极管VT2的基极与三极管VT1的发射极相连接、其集电极接地；所述三极管VT3的集电极接地。
4.根据权利要求1所述的一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***，其特征在于，所述低通滤波电路由放大器P2，放大器P3，三极管VT5，P极经电阻R11后与放大器P2的正极相连接、N极顺次经电阻R10和电阻R7后与放大器P1的输出端相连接的二极管D6，正极与二极管D6的P极相连接、负极经电阻R12后接地的极性电容C6，N极经电阻R13后与放大器P2的正极相连接、P极与三极管VT5的集电极相连接的二极管D7，负极与三极管VT5的发射极相连接、正极与放大器P3的正极相连接的极性电容C8，N极经电阻R15后与三极管VT5的基极相连接、P极顺次经电阻R16和极性电容C9后与放大器P3的输出端相连接的二极管D8，正极经电阻R14后与二极管D8的N极相连接、负极与二极管D7的N极相连接的极性电容C7，一端与放大器P2的负极相连接、另一端接地的电阻R17，以及负极与放大器P3的负极相连接、正极经电阻R18后接地的极性电容C10组成；所述放大器P3的正极与放大器P2的输出端相连接、其输出端作为低通滤波电路的输出端并与单片机相连接。
5.根据权利要求4所述的一种基于三端信号放大电路的智能电子水表控制***，其特征在于，所述显示器为高清液晶显示器。
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