一种红外接收电路及加注装置

文档序号:195416 发布日期:2021-11-02 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 一种红外接收电路及加注装置 (Infrared receiving circuit and filling device ) 是由 何冠军 喻坚 苏洪松 卢建国 于 2021-08-24 设计创作,主要内容包括:本发明创造提供了一种红外接收电路,由数据选择模块以及数据选择模块连接的通讯模块、时钟生成模块和多个信号转换模块构成。该电路通过微处理器进行多路数据的选择,可实现多角度红外接收、自检、任一路红外接收通道检测及双向通信功能,具有较高的实用价值。(The invention provides an infrared receiving circuit which is composed of a data selection module, a communication module, a clock generation module and a plurality of signal conversion modules, wherein the communication module, the clock generation module and the plurality of signal conversion modules are connected with the data selection module. The circuit selects multi-path data through the microprocessor, can realize multi-angle infrared receiving, self-checking, any-path infrared receiving channel detection and two-way communication functions, and has higher practical value.)

一种红外接收电路及加注装置

技术领域

本发明创造属于加注装置通信技术领域,尤其是涉及一种红外接收电路及加注装置。

背景技术

为保证氢能源汽车加氢过程的安全性,加氢枪需要在加氢的同时实时接收汽车发出的红外信号,并将其转换为电信号通过RS485总线传至加氢站。加氢站根据解析得到的温度、压力、指令等数据实时调整送氢状态,从而顺利完成加氢过程。

由于加氢枪在插入氢能源汽车加氢口时角度不固定,因此红外接收电路需适应多角度接收。现有的加氢枪红外接收电路多采用无处理器的红外光电二极管直接并联方式,即首先将多个红外光电二极管并联以多角度接收红外信号,之后采用三极管、运放等器件进行信号调理,并通过IrDA解码芯片得到UART信号,最后通过RS485总线收发器将其转换为RS485总线信号发出。该红外接收电路虽然具有电路简单、成本低的优点,且在一定程度上满足了加氢过程中的红外通信需求,但存在如下问题:

一、无法支持自检功能。由于该红外接收电路无处理器,因此无法支持自检功能,所有电路和电气连接故障只有将加氢枪插入氢能源汽车加氢口并启动加氢过程时才能发现。

二、前端器件可测试性差。由于红外光电二极管处于并联方式,因此在出厂前无法快速、准确的检测单路红外接收通道,即单个红外光电二极管的故障。

三、无法支持双向通信功能。由于采用的红外光电二极管仅具有红外光信号到电信号的单向传输功能,因此不具备双向通信的硬件条件。在后续需要时,只能通过更换硬件来支持双向通信功能。

发明内容

有鉴于此,为克服上述缺陷,本发明创造旨在提出一种红外接收电路及加注装置。

为达到上述目的,本发明创造的技术方案是这样实现的:

第一方面,本发明创造提供了一种红外接收电路,包括数据选择模块,以及数据选择模块连接的信号转换模块、通讯模块;

所述数据选择模块包括多路数据接收接口以及m路的数据发送接口,其中,m为大于等于零的整数;

所述信号转换模块数量为多个,多个信号转换模块通过所述多路数据接收接口以及m路的数据发送接口连接数据选择模块;

每个所述信号转换模块包括相连接的IrDA收发子模块和IrDA编解码子模块,IrDA编解码子模块通过数据接收或发送接口连接数据选择模块;

所述数据选择模块与通讯模块通信连接,通讯模块通过总线连接上位机。

进一步的,还包括用于为数据选择模块、信号转换模块、通讯模块供电的供电模块。

进一步的,所述供电模块包括滤波电路以及与滤波电路连接的调压电路;

供电模块还设有防反保护电路和过流保护电路。

进一步的,还包括时钟生成模块,所述时钟生成模块连接IrDA编解码子模块。

另一方面,本发明创造提供了一种加注装置,包括加注装置本体,所述加注装置本体上装有上述第一方面所述的红外接收电路;

所述加注装置包括加氢枪。

进一步的,所述信号转换模块的数量为三个,三个所述信号转换模块的IrDA收发子模块围绕加注装置本体等间距周向设置。

相对于现有技术,本发明创造所述的红外接收电路具有以下优势:

(1)该红外接收电路应用于加氢枪时,基于多个信号转换模块可实现多角度红外接收,即支持从多个角度接收来自氢能源汽车的红外信号,并转换为总线信号发送给加氢站。

(2)当加氢枪上运用该红外接收电路时,可实现自检并发送自检结果,即支持数据选择模块对电路内部模块运行状态进行自检测并将自检结果通过总线信号发送给加氢站。

(3)红外接收电路可实现任一路红外接收通道检测,即支持对指定任一路红外接收通道的检测。

(4)应用该红外接收电路的加氢枪可实现双向通信,即支持将来自氢能源汽车的红外信号转换为总线信号发送给加氢站,也支持将来自加氢站的总线信号转换为红外信号发送给氢能源汽车,实现氢能源汽车与加氢站间的半双工通信。

附图说明

构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解,本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造,并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中:

图1为本发明创造实施例所述的红外接收电路原理框图;

图2为本发明创造实施例所述的加氢枪的IrDA收发子模块分布结构图;

图3为本发明创造实施例所述的数据选择模块电路图;

图4为本发明创造实施例所述的时钟生成模块电路图;

图5为本发明创造实施例所述的RS485收发模块电路图;

图6为本发明创造实施例所述的IrDA编解码子模块电路图。

具体实施方式

需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明创造中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明创造的描述中,需要理解的是,术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明创造和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明创造的限制。此外,术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中,除非另有说明,“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。

实施例一:

本实施例提供了一种红外接收电路,如图1所示,包括数据选择模块,以及数据选择模块连接的信号转换模块、通讯模块;

所述数据选择模块包括多路数据接收接口以及m路的数据发送接口,其中,m为大于等于零的整数;

所述信号转换模块数量为多个,多个信号转换模块通过所述多路数据接收接口以及m路的数据发送接口连接数据选择模块;

当m的大小为零时,多个信号转换模块仅具有数据发送的功能,当应用于加氢枪时,可以使加氢枪具有最基础的数据发送功能;当m的大小为大于零的整数时,多个信号转换模块中至少有一个具有双向通信的功能,可实现数据发送和接收的功能,用户可根据需求进行定制,选择具有双向通信功能的信号转换模块的数量。

数据选择模块可支持对电路内部分模块运行状态进行自检测并将自检结果通过总线信号发送给上位机;利用数据选择模块也可实现对任一路红外接收通道检测,即支持对指定任一路红外接收通道的检测;至于如何利用数据选择模块实现对各个模块的自检以及对任一红外接收通道的检测,能够利用现有技术实现,类似现有智能设备的上电自检、周期自检等,并不涉及对程序的改进,相关技术这里不再赘述。

每个所述信号转换模块包括相连接的IrDA收发子模块和IrDA编解码子模块,IrDA编解码子模块通过数据接收或发送接口连接数据选择模块;其中IrDA收发子模块实现IrDA红外信号与电信号的相互转换,可采用但不限于TFBS4711实现,IrDA编解码子模块用于将来自IrDA收发子模块的电信号转换为UART总线信号,也可将来自数据选择模块的UART总线信号转换为IrDA收发子模块所需的电信号,IrDA编解码子模块可采用但不限于MCP2122、TIR1000芯片实现。

信号转换模块采用但不限于IrDA-UART转换模块;

所述数据选择模块与通讯模块通信连接,通讯模块通过总线连接上位机,上位机可以是加氢站。通讯模块采用但不限于RS485收发模块。以RS485收发模块为例,如图5所示,RS485收发模块包括RS485收发器芯片SIT65HVD08和阻抗匹配电路;其中阻抗匹配电路用于实现与上位机的RS485电路阻抗匹配,保证通信信号质量,其由阻抗匹配电阻实现;由于SIT65HVD08芯片本身具有一定的瞬态抑制能力,满足使用需求,因此本实施例无需额外的瞬态抑制电路。

需要说明的是,通讯模块可以是单向通信的模块也可以是双向通信的模块,可以灵活定制选择,例如应用于加氢枪,当客户只需要采集汽车的相关信息发送给加氢站,不需要汽车与加氢站的双向通信时,信号转换模块只需要连接数据选择模块的数据接收接口,红外接收电路只需要具有单向通信的功能,此时通讯模块只需要具有将数据通过总线发送至加氢站的单向通信功能,就能满足客户需求;当客户需要利用加氢枪实现汽车与加氢站的双向通信时,此时需要m大于等于1,至少1路信号转换模块具有双向通信的功能,通讯模块也必须具有双向通信的功能才能实现加氢枪的双向通信功能。

数据选择模块采用但不限于STC微处理器作为主控芯片结合外围电路构成,STC微处理器由支持4路UART收发,其接收来自3个IrDA-UART转换模块的UART数据,并根据预先设定的规则从中选择数据发送给RS485收发模块,至于数据选择模块如何选择性收发数据,既可以利用现有技术(现有程序)实现,也可以应用本申请专门设计的规则进行收发,基于本申请专门设计的数据选择收发规则可实现对多路数据的高效、准确收发,本申请专门设计的规则具体为:数据选择模块在上电后或将数据发送给RS485收发模块后第一次接收到某个IrDA-UART转换模块发送的8位数据d1后,等待一定时间Tspan,并将Tspan时间内接收到的所有UART数据与d1合成一组数据,从该组数据中按照选择出现次数最多的数据的选择原则从中选择1个8位数据输出,例如在收到d1后Tspan时间内收到了d2和d3两个数据,则将d1、d2、d3数据合成一组数据进行选择,如果d1=d2或d1=d3,则将d1值输出,否则如果d2=d3,则将d2值输出。在没有任何两个数据相同时,可根据预先指定的优先级从中选择一个数据输出;所述时间Tspan≥(Tdmax-Tdmin),其中Tdmax为所有IrDA-UART转换模块由接收到红外数据到UART输出的最大延时,Tdmin为所有IrDA-UART转换模块由接收到红外数据到UART输出的最小延时。

该红外接收电路还包括用于为数据选择模块、信号转换模块、通讯模块供电的供电模块。

所述供电模块包括滤波电路以及与滤波电路连接的调压电路,其中,滤波电路可使用电感或电容实现,调压电路可使用DC-DC或LDO实现;供电模块将来自加氢站的电源滤波并转换为2.9V~5.5V电源为各模块供电。

供电模块还设有防反保护电路和过流保护电路,其中过流保护电路可使用串联在电路上的恢复保险实现,防反保护电路可使用串联在电路上的二极管或MOS管实现。

还包括时钟生成模块,所述时钟生成模块连接IrDA编解码子模块。时钟生成模块生成指定频率的时钟信号,供IrDA-UART转换模块中的IrDA编解码子模块使用,当该红外接收电路应用于加氢枪时,其时钟频率为氢能源汽车红外发送波特率的16倍,本实施例氢能源汽车红外发送波特率为38400bps,时钟生成模块生成的时钟频率为38400*16=614400Hz;在数据选择模块的微处理器支持相应频率的时钟信号输出时,时钟生成模块的功能可合并到数据选择模块中,如图3、图4、图6所示,将时钟生成模块与数据选择模块进行了合并,在合并情况下,时钟生成模块即STC微处理器的P3.5管脚连接MCP2122芯片的16XCLK管脚。本实施例中数据选择模块选用的STC微处理器支持614400Hz频率输出,因此时钟生成模块的功能可合并到数据选择模块中。在此需要说明的是,考虑时钟输出存在误差且IrDA编解码子模块的时钟输入频率精度要求较低,因此输出给IrDA编解码子模块的时钟频率并非绝对精确的614400Hz,其可在一定频率范围内变化。

另一方面,本发明创造提供了一种加注装置,包括加注装置本体,所述加注装置本体上装有上述实施例所述的红外接收电路;

所述加注装置包括加氢枪或者其他应用于气体、液体加注的加注装置,主要应用于具有危险性的气体、液体的加注,在加注此类介质时,通常需要借助加注装置实现被加注物体与加注站的信息交互。

所述信号转换模块的数量至少为三个,本申请优选的采用三个,如图2所示,三个所述信号转换模块的IrDA收发子模块围绕加注装置本体等间距周向设置,具体的可在加氢枪头部环形区域均匀摆放,相邻IrDA收发子模块的中心夹角α=360/3=120°。

三个信号转换模块中,可以定制三个信号转换模块仅具有数据发送的功能,也就是三个信号转换模块均不连接数据选择模块的数据发送模块,此类加氢枪为基础版本,仅具有数据发送功能;也可以定制至少一个信号转换模块既具有发送功能,也具有接收功能,这样就实现了加氢枪与汽车的双向通信,当具有双向通信的信号转换模块数量较少时,在使用时,可以通过旋转加注装置实现加注装置的信号转换模块与汽车上的红外发送接收装置更好的对接,便于信息交互;当然也可以将所有的信号转换模块都设计为半双工通信状态,既具有发送也具有接收功能。

支持从多个角度接收来自氢能源汽车的红外信号,并转换为RS485总线信号发送给加氢站;

当加氢枪应用了上述实施例中所述的红外接收电路,即支持对电路内部分模块运行状态进行自检测并将自检结果通过总线信号发送给加氢站;利用数据选择模块也可实现对任一路红外接收通道检测,即支持对指定任一路红外接收通道的检测;至于如何利用数据选择模块实现对各个模块的自检以及对任一红外接收通道的检测,能够利用现有技术实现,类似现有智能设备的上电检测,相关技术这里不再赘述。

当加氢枪应用了该红外接收电路是,可实现双向通信,即支持将来自氢能源汽车的红外信号转换为总线信号发送给加氢站,也支持将来自加氢站的总线信号转换为红外信号发送给氢能源汽车,实现氢能源汽车与加氢站间的半双工通信。

以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已,并不用以限制本发明创造,凡在本发明创造的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明创造的保护范围之内。

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