CN103218902A - 一种燃气表的读表装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种燃气表读表装置及方法，读表装置包括阅读器和无源标签。在本发明所提供的读表装置中，阅读器设置在燃气表外部，可以使用220伏特交流电或电池等其他方式进行供电；无源标签设置在燃气表上，无源标签通过接收阅读器发射的载波射频信号得到控制命令和电力供应。由此，本发明所提供的读表装置解决了现有的燃气表读表装置受电池供电制约导致使用后期可靠性差的问题。本发明提供的一种燃气表读表方法，首先通过阅读器向无源标签发射载波射频信号，无源标签将载波射频信号转换为稳定的直流电流输出给无源标签使用，同时从载波中解调出控制信号，微处理器根据控制信号，利用字轮直读传感器采集燃气数据，并将其上传给阅读器。
Description
技术领域
本发明涉及仪表技术领域，更具体地说，涉及一种燃气表的读表装置及方法。
背景技术
随着生活水平的提高和环保意识的加强以及能源资源的改变，人们日常做饭用的燃料已经从木柴、煤等资源浪费严重，污染大的常规能源转变为使用天然气和煤气等新能源。对于使用天然气或管道煤气的用户，需要使用燃气表统计所消耗燃气，并按消耗燃气的量进行缴费。
现有的燃气表主要分为机械式燃气表和电子式燃气表。
现有的机械式燃气表，其工作原理为利用燃气的压力推动燃气表内机械零件运动，再由机械零件的运动推动字轮旋转，得到燃气使用情况的信息，最终利用读表装置把此燃气信息传输到燃气公司进行结算。为了方便，一般使用电子设备进行读表和信息的传输。这就涉及到为燃气表供电的问题。在电子式燃气表工作的过程中，更不可避免的涉及到为燃气表内部电子元件进行供电的问题。由于现有的燃气表将全部的电子元件都设置在了燃气表的内部，从安全性考虑，燃气表不能直接采用220伏特交流电进行供电，因而只能采用电池的方式进行供电。
但是，电池供电的方式也存在着一些问题。首先，电池存在着容量的限制，其次，由于漏电现象及外界环境的影响，电池实际使用寿命普遍低于其理论上的有效使用寿命。如果用户未能在燃气表电池能量耗尽前更换新的电池，则会因为燃气表断电造成用户无法正常使用燃气，燃气表中的数据将不能及时反馈给燃气公司，将给燃气公司也带来经济损失。因此，现有的电子式燃气表读表装置和读表方法受电池供电的制约，其使用后期可靠性不足。
由以上所述，如何提供一种燃气表读表的读表装置及方法，解决现有燃气表读表装置受电池供电制约导致使用后期可靠性差的问题，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种燃气表读表的读表装置及方法，解决现有燃气表读表装置受电池供电制约导致使用后期可靠性差的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种燃气表读表装置，其特征在于，包括无源标签和阅读器，其中，所述阅读器包括：
发送或接收载波射频信号的阅读器天线；
生成控制命令的阅读器微处理器；
生成并调制载波射频信号的发射装置，所述阅读器微处理器通过所述发射装置与所述天线相连接；
接收并解调载波射频信号的接收装置，所述阅读器微处理器通过所述接收装置与所述天线相连接，
所述无源标签包括：
发送或接收载波射频信号的无源标签天线；
使天线与后端电路阻抗相匹配的匹配电路，所述匹配电路与所述无源标签天线相连；
将载波射频信号转换为直流信号并进行倍压的捕获电路，所述捕获电路通过所述匹配电路与所述无源标签天线相连接；
将直流电流进行稳压并输出给无源标签使用的稳压电路，所述稳压电路与所述捕获电路相连接；
根据控制命令接收传感器信号并生成反馈信号的无源标签微处理器，所述无源标签微处理器与所稳压电路相连接，并依靠所述稳压电路供电；
采集燃气数据的字轮直读传感器，所述字轮直读传感器与所述无源标签微处理器相连接，所述字轮直读传感器依靠所述稳压电路供电；
对反馈信号进行调制的调制电路，所述调制电路与所述无源标签微处理器相连接，所述无源标签微处理器通过所述调制电路与所述无源标签天线相连接。
优选的，在上述的读表装置中，无源标签还包括解调载波射频信号并将其发送给无源标签微处理器的解调电路，所述解调电路连接所述匹配电路与所述无源标签微处理器，所述解调电路依靠所述稳压电路供电。
优选的，在上述的读表装置中，捕获电路为二极管、PMOS管或CMOS管倍压电路。
优选的，在上述的读表装置中，阅读器为采用ASK或OOK方式进行调制或解调信号的阅读器。
优选的，在上述的读表装置中，字轮直读传感器为采用编码开关的传感器或可变电阻传感器。
本发明所提供了一种燃气表读表装置，该读表装置包括阅读器和无源标签，其中，阅读器包括阅读器微处理器、发射装置、接收装置和天线；无源标签设置在燃气表上，包括天线、匹配电路、捕获电路、稳压电路、无源标签微处理器、字轮直读传感器和解调电路。在本发明所提供的读表装置中，阅读器设置在燃气表外部，可以使用220伏特交流电或电池等其他方式进行供电；无源标签设置在燃气表上，无源标签通过接收阅读器发射的载波射频信号得到控制命令和电力供应。由此，本发明所提供的读表装置解决了现有的燃气表读表装置受电池供电制约导致使用后期可靠性差的问题。
一种燃气表的读表方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：阅读器微处理器根据操作控制命令控制发射装置生成载波射频信号，并通过阅读器天线将所述载波射频信号发射至无源标签；
步骤S2：所述无源标签通过无源标签天线接收所述载波射频信号，接收到的信号首先通过匹配电路，之后被发送至捕获电路进行倍压处理，经倍压处理后的所述电信号分为两路，一路进入稳压电路形成稳定的直流电流，另一路被发送至无源标签微处理器；
步骤S3：所述无源标签微处理器利用设置在所述基表上的字轮直读传感器采集燃气数据，利用调制电路调制形成反馈信号；
步骤S4：所述阅读器接收所述反馈信号，通过处理后得到燃气数据。
优选的，在上述的读表方法中，载波射频信号的频率为超高频段，具体为860MHz～960MHz。
优选的，在上述的读表方法中，步骤S2具体为：无源标签通过无源标签天线接收载波射频信号，接收到的信号被发送至捕获电路进行电信号倍压处理，经倍压处理后的电信号分为两路，一路进入稳压电路形成稳定的直流电流，另一路被发送至无源标签微处理器。
优选的，在上述的读表方法中，被发送至无源标签微处理器的所述电信号首先经过了解调电路的解调。
优选的，在上述的读表方法中，所述步骤S3具体为：无源标签微处理器利用设置在基表上的字轮直读传感器采集燃气数据，利用调制电路调制形成反馈信号。
本发明提供的一种燃气表读表方法，该方法首先通过阅读器向安装在燃气表上的无源标签发射载波射频信号，无源标签在接收到载波射频信号后，将其转换为稳定的直流电流输出给无源标签使用，同时从载波中解调出控制信号，微处理器根据控制信号，利用字轮直读传感器采集燃气数据，并将其上传给阅读器。本发明所提供的燃气表读表方法通过利用设置在燃气表外部的阅读器向设置在燃气表内的无源标签提供电力，解决了现有读表方法中因全部读表设备都集中在燃气表内部，燃气表只能依靠电池供电，而导致燃气表使用后期可靠性不足的问题。
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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例所提供的燃气表读表装置的结构示意图；
图2为本发明实施例所提供读表装置中阅读器的结构示意图；
图3为本发明实施例所提供读表装置中无源标签的结构示意图；
图4为本发明实施例所提供设置有解调电路的无源标签的结构示意图。
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做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。
本发明实施例公开了一种燃气表读表的读表装置及方法，解决现有燃气表受电池供电制约导致使用后期可靠性差的问题。
一种燃气表的读表装置，如图1所示，包括无源标签2与阅读器3两大部分，无源标签2设置在燃气表1上，阅读器3设置在燃气表1外部。
请参考图2，阅读器包括阅读器天线31、阅读器微处理器32、发射装置33和接收装置34。
阅读器天线31实现载波射频信号的发送和接收。
阅读器微处理器32生成对无源标签2的控制命令，并根据无源标签2反馈信号得到燃气数据。
发射装置33设置在阅读器微处理器32与阅读器31天线之间，发射装置33将控制命令调制到射频信号上，形成载波射频信号。
接收装置34设置在阅读器微处理器32与阅读器天线31之间，接收装置34接收来自无源标签的反馈信号，并将其传输给阅读器微处理器。
请参考图3，无源标签2包括无源标签天线21、匹配电路27、捕获电路22、稳压电路23、无源标签微处理器24、字轮直读传感器25和调制电路26。
无源标签天线21接收并发送与阅读器3之间的信号。
匹配电路27设置在无源标签天线21与捕获电路22之间。匹配电路27能够使无源标签天线以及后端电路阻抗匹配，输送给无源标签的信号最大化，提高射频信号在转换为电信号时的转换效率。
捕获电路22为二极管、PMOS管或CMOS管倍压电路。捕获电路22将接收到的载波信号转换为直流信号进行倍压，提升直流信号的电压，并将其传输至稳压电路23。
稳压电路23将接收的直流信号转换为稳定的直流电流并输出给无源标签2使用。
无源标签微处理器24根据载波射频信号中的控制命令，通过字轮直读传感器25获取燃气数据，并生成反馈信号。
字轮直读传感器25为采用编码开关的传感器或可变电阻传感器，字轮直读传感器25与无源标签微处理器24相连接，字轮直读传感器25采集燃气表基表1上的燃气数据，并将其传输给无源标签微处理器。
调制电路26设置在无源标签微处理器24与无源标签天线21之间，调制电路26将反馈信号调制后，通过无源标签天线21发送给阅读器3。
本发明实施例所提供的燃气表读表装置包括阅读器和无源标签，其中，阅读器包括阅读器微处理器、发射装置、接收装置和天线；无源标签设置在燃气表上，包括天线、匹配电路、捕获电路、稳压电路、无源标签微处理器、字轮直读传感器和解调电路。在本发明所提供的读表装置中，阅读器设置在燃气表外部，可以使用220伏特交流电或电池等其他方式进行供电；无源标签设置在燃气表上，无源标签通过接收阅读器发射的载波射频信号得到控制命令和电力供应。由此，本发明所提供的读表装置解决了现有的燃气表读表装置受电池供电制约导致使用后期可靠性差的问题。
在上述实施例的基础上，本发明实施例所提供的读表装置还包括解调电路28。
请参考图4，解调电路28设置在匹配电路27与无源标签微处理器24之间，并通过稳压电路23相连，以获得电力供应。
解调电路用于解调载波射频信号上的控制命令，并将其输入无源标签微处理器，无源标签微处理器根据解调结果和通讯协议进行判定，特别是在一个阅读器对应多个无源标签时，需要进行无源标签选择，无源标签依次与阅读器进行通信并上传字轮数值给阅读器。
在上述的实施例中，阅读器微处理器与无源标签微处理器中至少包括3个功能模块：数据采集模块以及其端口、数据处理模块和数据通信模块以及其端口。阅读器微处理器与无源标签微处理器可以为8位、16位、32位或者64位单片机、Arm微处理器或Dsp微处理器。
优选的，在上述实施例中，捕获电路为二极管倍压电路，该电路具有倍压效率高、输出信号幅度小的优点。
优选的，在上述实施例中，阅读器采用ASK或OOK调制解调模式，这两种调制解调模式使得无源标签的解调电路结构简单，降低了无源标签的功耗。
优选的，在上述实施例中，字轮直读传感器可采取可变电阻传感器的方式，由不同的电阻对应字轮0-9，利用非常大阻值的上拉电阻可以降低其功耗，或，字轮直读传感器采用编码开关的方式，编码开关0-9对应于一组8421码，并且为无源开关，非常适宜微处理器采样，利用非常大阻值的上拉电阻可以降低其功耗。
本发明还公开了一种燃气表的读表方法，包括以下步骤：
步骤S1：阅读器微处理器根据操作控制命令控制发射装置生成载波射频信号，并通过阅读器天线将载波射频信号发射至无源标签；
步骤S2：无源标签通过无源标签天线接收载波射频信号，接收到的信号首先通过匹配电路，之后被发送至捕获电路进行倍压处理，经倍压处理后的电信号分为两路，一路进入稳压电路形成稳定的直流电流，另一路被发送至无源标签微处理器；
步骤S3：无源标签微处理器利用设置在基表上的字轮直读传感器采集燃气数据，利用调制电路调制形成反馈信号；
步骤S4：阅读器接收反馈信号，通过处理后得到燃气数据。
本发明实施例提供的燃气表读表方法，首先通过阅读器向安装在燃气表上的无源标签发射载波射频信号，无源标签在接收到载波射频信号后，将其转换为稳定的直流电流输出给无源标签使用，同时从载波中解调出控制信号，微处理器根据控制信号，利用字轮直读传感器采集燃气数据，并将其上传给阅读器。本发明所提供的燃气表读表方法通过利用设置在燃气表外部的阅读器向设置在燃气表内的无源标签提供电力，解决了现有读表方法中因全部读表设备都集中在燃气表内部，燃气表只能依靠电池供电，而导致燃气表使用后期可靠性不足的问题。
优选的，在上述的实施例中，进入稳压电路所形成稳定的直流电流的电压为1.8伏特。
优选的，在上述的实施例中，载波射频信号的频率为超高频段，具体为860MHz～960MHz，载波射频信号的有效辐射功率(ERP)最高为2W或4W。
优选的，被发送至无源标签微处理器的电信号首先经过了解调电路的解调。
解调电路用于解调载波射频信号上的控制命令，并将其输入无源标签微处理器，无源标签微处理器根据解调结果和通讯协议进行判定，特别是在一个阅读器对应多个无源标签时，需要进行无源标签选择，无源标签依次与阅读器进行通信并上传字轮数值给阅读器。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种燃气表读表装置，其特征在于，包括无源标签和阅读器，其中，所述阅读器包括：
发送或接收载波射频信号的阅读器天线；
生成控制命令的阅读器微处理器；
生成并调制载波射频信号的发射装置，所述阅读器微处理器通过所述发射装置与所述天线相连接；
接收并解调载波射频信号的接收装置，所述阅读器微处理器通过所述接收装置与所述天线相连接，
所述无源标签包括：
发送或接收载波射频信号的无源标签天线；
使天线与后端电路阻抗相匹配的匹配电路，所述匹配电路与所述无源标签天线相连；
将载波射频信号转换为直流信号并进行倍压的捕获电路，所述捕获电路通过所述匹配电路与所述无源标签天线相连接；
将直流电流进行稳压并输出给无源标签使用的稳压电路，所述稳压电路与所述捕获电路相连接；
根据控制命令接收传感器信号并生成反馈信号的无源标签微处理器，所述无源标签微处理器与所稳压电路相连接，并依靠所述稳压电路供电；
采集燃气数据的字轮直读传感器，所述字轮直读传感器与所述无源标签微处理器相连接，所述字轮直读传感器依靠所述稳压电路供电；
对反馈信号进行调制的调制电路，所述调制电路与所述无源标签微处理器相连接，所述无源标签微处理器通过所述调制电路与所述无源标签天线相连接。
2.根据权利要求1所述的读表装置，其特征在于，所述无源标签还包括解调载波射频信号并将其发送给无源标签微处理器的解调电路，所述解调电路连接所述匹配电路与所述无源标签微处理器，所述解调电路依靠所述稳压电路供电。
3.根据权利要求1所述的读表装置，其特征在于，所述捕获电路为二极管、PMOS管或CMOS管倍压电路。
4.根据权利要求1所述的读表装置，其特征在于，所述阅读器为采用ASK或OOK方式进行调制或解调信号的阅读器。
5.根据权利要求1所述的读表装置，其特征在于，所述字轮直读传感器为采用编码开关的传感器或可变电阻传感器。
6.一种燃气表的读表方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：阅读器微处理器根据操作控制命令控制发射装置生成载波射频信号，并通过阅读器天线将所述载波射频信号发射至无源标签；
步骤S2：所述无源标签通过无源标签天线接收所述载波射频信号，接收到的信号首先通过匹配电路，之后被发送至捕获电路进行倍压处理，经倍压处理后的所述电信号分为两路，一路进入稳压电路形成稳定的直流电流，另一路被发送至无源标签微处理器；
步骤S3：所述无源标签微处理器利用设置在所述基表上的字轮直读传感器采集燃气数据，利用调制电路调制形成反馈信号；
步骤S4：所述阅读器接收所述反馈信号，通过处理后得到燃气数据。
7.根据权利要求1所述的读表方法，其特征在于，所述载波射频信号的频率为超高频段，具体为860MHz～960MHz。
8.根据权利要求1所述的读表方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：无源标签通过无源标签天线接收载波射频信号，接收到的信号被发送至捕获电路进行电信号倍压处理，经倍压处理后的电信号分为两路，一路进入稳压电路形成稳定的直流电流，另一路被发送至无源标签微处理器。
9.根据权利要求8所述的读表方法，其特征在于，被发送至无源标签微处理器的所述电信号首先经过了解调电路的解调。
10.根据权利要求6所述的读表方法，其特征在于，所述步骤S3具体为：无源标签微处理器利用设置在基表上的字轮直读传感器采集燃气数据，利用调制电路调制形成反馈信号。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130724 |