[发明专利]用于流量计的电绝缘接口电路

说明书

本发明涉及一种用于从流量计，特别是气体流量计，读取流量测量结果或者其它数据的接口电路，该接口电路包括与接口电路的其它部分电绝缘的一个电路。

在公用事业业务中，远程或者自动读取消耗量测量仪表的方式呈上升趋势。从测量仪表中自动读取消耗量数据，并通过电话线或者其它通信线路传送到一个中心数据库。在家居环境中，需要读取许多种测量仪表(例如，气、水和电)，可以从每个测量仪表中读取消耗量数据，并将它们存贮在设置于户内的一个单独的数据汇集装置中，例如，这个数据汇集装置可以与电话网相连，以便将数据下载到公用事业总部的中心数据库中。

或者是，除了测量和存贮耗电量数据以外，电表本身还可以用作从气表和水表接收数据的中央节点。随着固态电子电表的不断成熟，这种功能更加易于实现，并且由于消除了单独的数据汇集装置而降低了成本。

在远程读取流量计的情况下，用来读取这些仪表的电路中产生了一些在电表中不存在的特殊问题。特别是，与电表不同，流量计需要配备一个独立的电源。此外，由于电子电路与流体贴近，使安全问题也很重要。虽然这个问题在水表或者热力表中也存在，但是在气体流量中尤为特殊，因为显然必须要避免任何由于故障、短路、电子器件的发热等原因造成的爆炸危险。

为此，任何与读取流量计直接相关的电路系统都需要电绝级。在将电表作为数据传送的中央节点的情况下，这种需要尤其重要，因为该电表直接与主电源连接。

迄今为止生产的装置一般采用单独电池为流量计提供电源，这是一种具有合理安全性的解决方法，但是从电池的有限寿命和成本的角度来看，这是极不合适的。此外，即使用电池使安全性提高了，在例如气源附近存在存贮电荷或者活性化学物时也是非常危险的。

本发明的特征在于绝缘电路包括一个光电池、一个与光电池连接并由其作为电源的发光元件、一个用于调制发光元件输出信号的调制电路，其中所说输出信号被调制为从流量计接收到的流体流量或者其它数据的函数，所说接口电路的其它部分还包括用于为光电池充电的光源和接收由所说发光元件发出的已调制信号的光敏传感器。

以这种方式，本发明提供了一种真正安全的接口，它与仪表测量电路的其它部分电绝缘，其使用相对比较便宜的器件，而且消除了与例如以电池作电源的接口电路相关联的缺点。

最好是，所说绝缘电路还包括与光电池并联的一个能量存贮元件，如电容器，以便在光源的电源用完时用作存贮能量的装置。

最好是，所说调制装置包括与流量计内的一个机械式继电器相连的连接件，光电池两端的电压根据该继电器的操作而转换，其中该调制装置还包括接收从光电池输出的、作为输入信号的、经过转换的电压信号的一差分电路，和一控制开关(例如，晶体管)，该控制开关用于接收差分电路的输出信号，以启动发光元件响应继电器状态的改变发出一个光脉冲信号。

在流量测量系统中，可以将流量计中的机械式继电器与随着流过流量计的流体而转动的一个阀门相连。或者，该继电器可以是用于检测偏差(fraud)的一种倾斜式(tilt)检测机构的一部分。

有利的是，发光元件和光敏传感器用于传送和接收那些明显不同于光源和光电池使用的频率的光。例如，发光元件和光敏传感器可以使用红外光，而光源和光电池使用可见光。

这样就避免了例如由光源的光敏传感器意外饱和，和确保组合在一起的各种接口部件不出现任何问题。

最好是，用来光电池供能的光源包括多个串接的发光二极管。发光二极管价格低廉并且是低耗光源，多个这些二极管串联连接可以降低其额定值，并且沿电池长度方向提供更加均匀的光照。

绝缘电路中的发光元件可以包括一个或者多个红外发光二极管。

最好是，接口电路其它部分的中的光源和光敏传感器中的一个或者两个都与一个或者多个反偏齐纳二极管并联。这些二极管的作用在于防止电流波动的保护，并且防止光源和光敏传感器与绝缘电路周围元件之间发生短路。

最好是，作为一种进一步提高安全性的措施，光源和光敏传感器之一或者两者的电源还包括一个或者多个保险丝元件，以便在电源波动时断开电路。

在一个实施例中，绝缘电路元件可以安装在一个电路板上，该电路板与设置在一个第二电路板上的接口电路其它部分的元件靠近，但是与之分开一定距离。