一種超低功耗高可靠性水表、電源切換及其計量方法與流程
技術特征：
1.一種超低功耗高可靠性水表，其特征是它包括單片機模塊、電源模塊、干簧管脈沖模塊、脈沖上電模塊、光電直讀模塊、MBUS通信模塊和閥門控制模塊，所述的電源模塊與單片機模塊連接，為單片機模塊提供電源，MBUS通信模塊與單片機模塊連接，傳輸計量流量值，同時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模塊連接，提供脈沖驅動信號并采集脈沖計量數據，同時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，驅動VBAT電源供電；光電直讀模塊與單片機模塊連接，采集光電計量數據；單片機模塊的的控制信號輸出端與閥門控制模塊相連，控制水表閥門的啟閉。
2.根據權利要求1所述的一種超低功耗高可靠性水表，其特征在于所述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的連接點作為干簧管H1的脈沖信號輸出端Pulse1與單片機模塊的對應信號采集端相連；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的連接點作為干簧管H2的脈沖信號輸出端Pulse2與單片機模塊的對應信號采集端相連；前述VGG端連接二極管D4和D5的負極，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，VGG提供驅動電壓導通Q6或Q7。
3.根據權利要求1或2所述的一種超低功耗高可靠性水表，其特征在于所述的電源模塊包括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的負極，電阻R16與二極管D3負極的連接點串聯(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的負極與二極管D1的負極相連作為供電信號輸出端即電源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。
4.根據權利要求3所述的一種超低功耗高可靠性水表，其特征在于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的連接點作為電源控制信號P_CTRL接單片機模塊的電源控制信號端，電阻R14、R9和R11的連接點作為另一端作為脈沖上電模塊的供電信號輸出端接三極管Q5的基極。
5.一種超低功耗高可靠性水表的電源切換方法，應用權利要求3所述的超低功耗高可靠性水表，其特征在于使用MBUS總線供電時，系統(tǒng)處于休眠工作模式，有脈沖或通信時中斷喚醒單片機處理數據；MBUS總線斷開時，切換進入VBAT工作模式，系統(tǒng)處于零功耗工作狀態(tài)，此時若有脈沖產生干簧管閉合，脈沖上電模塊驅動系統(tǒng)上電，通過電池供電計量，數據存儲后控制斷電，恢復零功耗工作狀態(tài)。
6.根據權利要求5所述的一種超低功耗高可靠性水表的電源切換方法，其特征在于它包括以下步驟：單片機模塊持續(xù)檢測VBUS電源電壓；
當VBUS電源有電時，進入VBUS工作模式，VBUS電源經二極管D1輸出到電源VCC，二極管D3驅動三極管Q3關斷，將電池VBAT電路關閉，系統(tǒng)處于持續(xù)供電狀態(tài)，無脈沖或無通信時系統(tǒng)處于休眠狀態(tài)，有脈沖或通信中斷喚醒單片機處理數據；
當VBUS電源無電時，即單片機模塊經中斷檢測到VBUS為0時，單片機模塊將P_CTRL信號輸出高電平，使得VBAT電源經三極管Q3、Q4、二極管D2輸出到VCC繼續(xù)為系統(tǒng)供電，同時切換工作模式為斷電模式，保存數據狀態(tài)，并將P_CTRL輸出低電平控制系統(tǒng)斷電，進入VBAT工作模式。
7.根據權利要求4、權利要求6所述的一種超低功耗高可靠性水表的電源切換方法，其特征在于VBAT工作模式中，系統(tǒng)處于停電無工作狀態(tài)，電池無消耗；
當無脈沖信號時，單片機處于斷電零功耗狀態(tài)；
當有脈沖信號時，即當干簧管H1或者H2閉合時，脈沖上電模塊的C3或C4輸出脈沖電壓，經過R9或R11導通Q5，三極管Q3、Q4導通，VBAT電源經過二極管D2為單片機模塊上電，系統(tǒng)啟動單片機模塊將電源控制信號端P_CTRL置為高電平，保持VCC電源穩(wěn)定，三極管Q7或者Q6導通，單片機模塊采集到脈沖信號輸出端Pulse1或Pulse2的脈沖信號，單片機模塊記錄干簧管脈沖n，同時采用光電直讀模塊讀取編碼值，處理計量數據之后，單片機將電源控制信號端P_CTRL置為低電平，Q5不導通VBAT電源斷電，VCC斷電單片機模塊恢復斷電零功耗狀態(tài)。
8.根據權利要求7所述的一種超低功耗高可靠性水表的電源切換方法，其特征在于，當檢測到干簧管H1和H2同時閉合時，則判斷該水表受到磁干擾，單片機模塊記錄并且發(fā)出報警信號，同時關閉閥門。
9.一種超低功耗高可靠性水表的計量方法，應用權利要求1所述的超低功耗高可靠性水表，其特征在于它包括以下步驟：
S1、采用干簧管脈沖模塊和光電直讀模塊分別獲取水表的計量數據即脈沖個數n和光電傳感器編碼示值Q′o(n)發(fā)送至單片機模塊；
S2、采用下述公式對計量結果進行校準，得到校準后實際流量值Q(n)，
Qo(n)＝Q′o(n)-A (式2)
其中：n表示脈沖個數；Qp(n)表示干簧管脈沖模塊計量流量值；Qo(n)表示光電直讀模塊計算流量值；Q′o(n)表示光電傳感器編碼示值；Q(n)表示校準后實際流量值；A表示光電傳感器計量初值，水表初次使用時當Qp(n)＝0，Q′o(n)≠0時，則A＝Q′o(n)，否則A＝0；K表示修正系數。
10.根據權利要求9所述的一種超低功耗高可靠性水表的計量方法，其特征在于：單片機模塊根據光電直讀模塊計算流量值Qo(n)和干簧管脈沖模塊計量流量值Qp(n)的大小判斷計量方式的故障，具體公式如下：
當Qo(n)-Qp(n)>1時，干簧管脈沖模塊無法有效計量，選擇使用光電直讀模塊計量數據Qo(n)作為計量值；
當Qp(n)-Qo(n)>1時，光電直讀模塊故障無法有效計量，選擇干簧管脈沖模塊計量數據Qp(n)作為計量值；
K值使用Qp(n)與Qo(n)的較大值與較小值的比值獲得：
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