專利名稱：具有防盜氣裝置的電子燃?xì)獗砑捌浞辣I氣裝置和防盜氣方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置和防盜氣方法，以及具備這種防盜氣裝置電子燃?xì)獗恚撗b置能有效彌補(bǔ)電子燃?xì)獗淼挠?jì)量漏洞，防止非法盜氣。
背景技術(shù)：
目前的家用燃?xì)獗硗ǔＪ遣捎脵C(jī)械傳動(dòng)計(jì)量的機(jī)械膜式燃?xì)獗?，這種膜式燃?xì)獗砘谌細(xì)獾捏w積流量進(jìn)行計(jì)量。這種膜式燃?xì)獗淼牧悴考^多、機(jī)械結(jié)構(gòu)復(fù)雜、易老化且體積大、不輕便。特別是，膜式燃?xì)獗硎腔跉怏w體積測(cè)量，氣體的體積受環(huán)境溫度和管道壓力波動(dòng)影響變化較大，導(dǎo)致計(jì)量體積與實(shí)際使用的質(zhì)量存在較大差異，因而計(jì)量精度低。作為膜式燃?xì)獗淼母倪M(jìn)，目前出現(xiàn)了采用全電子化技術(shù)的燃?xì)獗恚绯暡ㄈ細(xì)獗?、熱式電子燃?xì)獗淼?。超聲波燃?xì)獗硎抢贸暡ǖ膫鞑ピ韺?duì)燃?xì)饬髁窟M(jìn)行計(jì)量的燃?xì)獗?。超聲波是頻率高于20000赫茲的聲波，它方向性好，穿透能力強(qiáng)，易于獲得較集中的聲能，在水中傳播距離遠(yuǎn)，可用于測(cè)距，測(cè)速，清洗，焊接，碎石、殺菌消毒等。但是，超聲波燃?xì)獗泶嬖谥T多缺陷，例如直管段要求嚴(yán)格，容易導(dǎo)致離散性大，測(cè)量精度差；安裝的不確定性較大，容易給流量測(cè)量帶來較大誤差；測(cè)量管道結(jié)垢會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)量準(zhǔn)確度；使用壽命短，精度一般只能保持一年。另外，超聲波收發(fā)器成本較貴，不利于大范圍普及應(yīng)用。電子燃?xì)獗碛址Q為熱式質(zhì)量流量燃?xì)獗?，是利用流體的熱傳播原理，采用電子元件實(shí)現(xiàn)對(duì)燃?xì)赓|(zhì)量流量進(jìn)行計(jì)量的燃?xì)獗怼Ｔ诹黧w的熱傳播中，流體的質(zhì)量與熱源(流體中加熱的物體)之間的熱量交換存在固有的內(nèi)在關(guān)系，利用這種流體的傳熱傳質(zhì)關(guān)系，可以通過測(cè)量熱源上被流體帶走的熱量而得到流過流體的質(zhì)量，或者可以直接測(cè)量流體的質(zhì)量流量。這樣，即使流體的體積受環(huán)境溫度和管道壓力波動(dòng)影響而變化，對(duì)于測(cè)量結(jié)果也不會(huì)產(chǎn)生影響，即進(jìn)入輸氣管道的氣流體積與實(shí)際使用的質(zhì)量流量不存在差異，從而可以大大提高燃?xì)獗淼挠?jì)量精度。中國(guó)專利申請(qǐng)CN200810197367.1和CN200720187845.1披露這樣的熱式流量測(cè)量燃?xì)獗?。熱式電子燃?xì)獗淼挠?jì)量部分需要用到ADC采樣器件，ADC將氣體流速傳感器感應(yīng)出來的模擬電信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，以便于在微控制器上進(jìn)行各種數(shù)字化處理。出于節(jié)省功耗的目的，且ADC器件本身也存在采樣速度的限制，ADC器件對(duì)傳感器感應(yīng)信號(hào)的采樣是不連續(xù)的。具體來說，在兩次采樣過程中間存在空檔期，這個(gè)空檔期是計(jì)量上的一個(gè)漏洞，不良使用者可以通過某些技術(shù)手段利用這個(gè)空檔期實(shí)現(xiàn)各種方式的盜氣。目前，電子燃?xì)獗磉€沒有在社會(huì)上大范圍應(yīng)用，產(chǎn)品中的盜氣漏洞和盜氣行為還沒有引起業(yè)界的注意，還缺乏相應(yīng)的防盜氣裝置和防盜氣方法，因而很容易被燃?xì)庥脩舯I用燃?xì)?。雖然現(xiàn)有技術(shù)中存在很多種適用于機(jī)械膜式燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置(例如參見中國(guó)專利申請(qǐng):CN200720078649.0、CN200410019106.2)，但是由于機(jī)械膜式燃?xì)獗砼c電子燃?xì)獗淼脑砗蜋C(jī)構(gòu)差異很大，因?yàn)椴荒苡糜陔娮尤細(xì)獗淼姆辣I。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置和防盜氣方法，以及具有防盜氣裝置的電子燃?xì)獗?，用于提高電子燃?xì)獗淼挠?jì)量安全性和可靠性，從而彌補(bǔ)現(xiàn)有的電子燃?xì)獗淼娜毕?。根?jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置，所述防盜氣裝置接收燃?xì)夤艿乐信c氣體質(zhì)量流速對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，該裝置包括:阻容網(wǎng)絡(luò)101，由電阻和電容構(gòu)成的微分電路，用于將所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成尖峰信號(hào)；放大器102，用于放大阻容網(wǎng)絡(luò)101輸出的尖峰信號(hào)的幅度以輸出脈沖信號(hào)；二極管103,用于對(duì)放大器102輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行整流以輸出單向正脈沖信號(hào)，該防盜氣裝置將燃?xì)夤艿乐袣怏w流速信號(hào)的快速變化轉(zhuǎn)換成用于中斷燃?xì)夤?yīng)的中斷信號(hào)?？蛇x的，在所述二極管103和微控制器的中斷管腳之間設(shè)置有比較器104，該比較器104將二極管103輸出的正向正脈沖信號(hào)與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以輸出上升沿信號(hào)或下降沿信號(hào)給微控制器的中斷管腳。所述比較器104的基準(zhǔn)電壓是獨(dú)立的基準(zhǔn)電壓源，或者是與電子燃?xì)獗淼哪?shù)轉(zhuǎn)換器共用基準(zhǔn)電壓源。所述阻容網(wǎng)絡(luò)101是由單個(gè)電阻和單個(gè)電容構(gòu)成的一階微分電路，或者是由多個(gè)電阻和電容的串并聯(lián)構(gòu)成的多階微分電路。根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了一種具有防盜氣裝置的電子燃?xì)獗?，所述電子燃?xì)獗戆?質(zhì)量流量傳感器1，用于檢測(cè)氣體的質(zhì)量流速并輸出對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)；模數(shù)轉(zhuǎn)換器3，用于對(duì)經(jīng)調(diào)理的模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；微控制器4，用于將所述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣體的質(zhì)量流速值，計(jì)算并記錄一段時(shí)間內(nèi)的氣體質(zhì)量流量；閥門6，用于響應(yīng)于所述微控制器4的指令而控制氣體管道的開閉；其特征在于還包括根據(jù)前述第一方面的防盜氣裝置，所述防盜氣裝置連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器3的輸入端和所述微控制器4的中斷管腳之間，當(dāng)存在氣體流速變化時(shí)，防盜氣裝置向所述中斷管腳發(fā)出中斷信號(hào)，觸發(fā)微控制器4的中斷事件。其中，當(dāng)所述微控制器4的中斷事件在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)觸發(fā)的次數(shù)超過預(yù)定值時(shí)，判斷為存在盜氣行為，微控制器4發(fā)出指令控制閥門6關(guān)閉管道。根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了一種電子燃?xì)獗淼姆辣I氣方法，所述方法包括:步驟S101，采集氣體質(zhì)量流速；步驟S102，進(jìn)行信號(hào)放大和數(shù)字采樣處理；步驟S103，檢測(cè)是否存在流速變化，如果未檢測(cè)到流速變化，則轉(zhuǎn)到下面的步驟S104 ;步驟S104，記錄當(dāng)前采樣值，計(jì)算氣體流量；步驟S105，如果檢測(cè)到流速變化，則判斷在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到流速變化的次數(shù)是否超過預(yù)定值；步驟S106，如果在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到流速變化的次數(shù)超過預(yù)定值，則關(guān)閉閥門并告警；步驟S107，如果連續(xù)檢測(cè)到流速變化的次數(shù)未超過預(yù)定值，則轉(zhuǎn)到步驟S104。根據(jù)本發(fā)明提供的用于電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置和防盜氣方法，以及具有防盜氣裝置的電子燃?xì)獗?，可以?zhǔn)確感知不正常氣流的發(fā)生，防止燃?xì)庥脩舯I竊燃?xì)馓峁┥痰娜細(xì)?。這種裝置運(yùn)行過程消耗電流少，為電子燃?xì)獗砉?jié)省了用電。另外，防盜氣裝置體積小、成本低，便于批量制造。


圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的電子燃?xì)獗淼墓ぷ髟韴D；圖2顯示了電子燃?xì)獗淼腁DC器件的采樣原理；圖3顯不了電子燃?xì)獗淼谋I氣漏洞不意圖；圖4顯示了具有本發(fā)明的防盜氣裝置的電子燃?xì)獗恚粓D5顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6顯示了本發(fā)明可選實(shí)施例的防盜氣裝置的阻容網(wǎng)絡(luò)；圖7顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的防盜氣裝置的工作時(shí)序圖；圖8顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電子燃?xì)獗淼姆辣I氣方法流程圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明了，下面結(jié)合具體實(shí)施方式
并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)的電子燃?xì)獗淼墓ぷ髟韴D。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的電子燃?xì)獗戆?質(zhì)量流量傳感器1、ADC轉(zhuǎn)換器3 (模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器)、微控制器4(Micro-Controller Unit, MCU,優(yōu)選的采用單片機(jī)實(shí)現(xiàn))和閥門6。質(zhì)量流量傳感器I用于檢測(cè)氣體流動(dòng)過程中的質(zhì)量流速(即單位時(shí)間內(nèi)流過的氣體質(zhì)量)，并輸出與氣體質(zhì)量流速對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。ADC轉(zhuǎn)換器3對(duì)上述電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，然后輸出給微控制器。微控制器MCU4對(duì)接收的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理(例如非線性補(bǔ)償)，將其轉(zhuǎn)換為氣體的質(zhì)量流速值，然后在時(shí)域上對(duì)流速進(jìn)行積分運(yùn)算(或累加和運(yùn)算)從而獲得一段時(shí)間內(nèi)的氣體質(zhì)量流量。在需要時(shí)，該質(zhì)量流量數(shù)據(jù)也可以轉(zhuǎn)換為體積流量數(shù)據(jù)。這里，質(zhì)量流量傳感器采集的數(shù)據(jù)經(jīng)AD采樣后得到的采樣值和氣體質(zhì)量流速之間存在一一對(duì)應(yīng)的映射關(guān)系O例如，設(shè)定某一時(shí)刻的質(zhì)量流速為y，對(duì)應(yīng)的AD采樣值為x，則y與x可以存在如下關(guān)系:y = ax3+bx2+Co MCU可以基于該映射關(guān)系將采集得到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣體的質(zhì)量流速值。在有些情況下，電子燃?xì)獗磉€可以包括信號(hào)調(diào)理電路2 (虛線部分)，其連接到質(zhì)量流量傳感器I的輸出端和ADC轉(zhuǎn)換器3輸入端之間,用于對(duì)該感器的輸出信號(hào)進(jìn)行調(diào)理處理，以轉(zhuǎn)換成數(shù)字采集設(shè)備能夠識(shí)別的信號(hào)。這里，信號(hào)調(diào)理是指利用其內(nèi)部的電路模塊(包括濾波器、轉(zhuǎn)換器、放大器等)將輸入信號(hào)進(jìn)行放大、濾波等處理，以轉(zhuǎn)換成數(shù)字采集設(shè)備能夠識(shí)別的信號(hào)，經(jīng)調(diào)理后的信號(hào)輸出給后面的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器(ADC)。另外，電子燃?xì)獗磉€可以包括存儲(chǔ)器5(例如掉電后可以保存數(shù)據(jù)的固態(tài)存儲(chǔ)器)，MCU將獲得的質(zhì)量流量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器5中，或者基于該流量數(shù)據(jù)控制閥門6的開關(guān)動(dòng)作。
圖2顯示了電子燃?xì)獗淼腁DC器件的采樣原理。如圖2所示，在燃?xì)鈿怏w流通過程中，由于受限于ADC器件的自身工作速度，同時(shí)也為了節(jié)省功耗和維持系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行，ADC器件通常以一定的時(shí)間間隔對(duì)氣體質(zhì)量流速進(jìn)行離散采樣，而不是進(jìn)行連續(xù)采樣。當(dāng)然，根據(jù)燃?xì)獗淼牟煌?jì)量精度要求和實(shí)際運(yùn)行過程中所處的不同狀態(tài)，ADC器件采樣的時(shí)間間隔會(huì)發(fā)生變化，但通常是周期性或非周期性的離散采樣。圖3顯不了電子燃?xì)獗淼谋I氣漏洞不意圖。如上所述，由于ADC器件是對(duì)氣體質(zhì)量流速進(jìn)行離散采樣，因而在兩次采樣間隔的空檔期存在一定時(shí)長(zhǎng)的盲區(qū)。如果是以固定的周期進(jìn)行離散采樣，則非常容易被盜氣者利用來盜氣。如果是以非周期的方式進(jìn)行離散采樣，雖然提高了盜氣難度，但是因?yàn)槭请x散的，兩個(gè)采樣點(diǎn)之間一定存在時(shí)間上的間隙，所以無法從根本上解決盜氣問題。另一方面，當(dāng)前的電子燃?xì)獗淼挠?jì)量原理通常設(shè)計(jì)為，只要在某個(gè)數(shù)字采樣時(shí)刻感測(cè)到氣流流速，燃?xì)獗砭湍J(rèn)為在緊接的采樣間隔期間也具有同樣流速的氣流流過。這種設(shè)計(jì)原理存在的一個(gè)明顯漏洞就是，只要在數(shù)字采樣時(shí)刻沒有感測(cè)到氣體流速或僅感測(cè)到較低的氣體流速，就默認(rèn)為在采樣間隔期間也沒有氣體流過，或者流過的氣體很少。不良人員可以利用這個(gè)盲區(qū)，使用各種技術(shù)手段進(jìn)行非法盜氣。例如，采用轉(zhuǎn)速和燃?xì)獗鞟DC器件的采樣周期一樣但起始點(diǎn)不同的旋轉(zhuǎn)葉輪，葉輪在ADC采樣時(shí)刻附近阻止燃?xì)馔ㄟ^，在ADC采樣時(shí)刻之間的盲區(qū)附近讓燃?xì)馔ㄟ^。結(jié)果，在相鄰的兩個(gè)ADC采樣時(shí)刻之間會(huì)通過大量非法氣流，而燃?xì)獗頍o法感知這些非法氣流流過管道，從而無法對(duì)這部分燃?xì)膺M(jìn)行計(jì)量。顯然，這會(huì)導(dǎo)致大量的燃?xì)獗I用，給燃?xì)夤驹斐蓳p失?；谏鲜鋈毕?，本發(fā)明提供了一種用于電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置和防盜氣方法。圖4顯示了具有本發(fā)明的防盜氣裝置的電子燃?xì)獗?。如圖4所示，將本發(fā)明的防盜氣裝置設(shè)置在電子燃?xì)獗淼男盘?hào)調(diào)理電路2和微控制器MCU4之間。具體來說，防盜氣裝置的輸入端連接到電子燃?xì)獗淼腁DC轉(zhuǎn)換器3的輸入端，用于接收與氣體質(zhì)量流速對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，防盜氣裝置的輸出端連接到MCU 4的中斷管腳。如此，防盜氣裝置形成對(duì)ADC轉(zhuǎn)換器3輸入端模擬電壓信號(hào)的監(jiān)控。本發(fā)明中，防盜氣裝置可以檢測(cè)管道中的氣體流速的異常變化，例如如圖3所示的氣體流速的突變(快速增加或快速減小)。當(dāng)檢測(cè)到氣體流速變化時(shí)，防盜氣裝置就發(fā)出一個(gè)信號(hào)給MCU 4的中斷管腳，觸發(fā)MCU4中的中斷程序。如上所述，當(dāng)發(fā)生盜氣現(xiàn)象時(shí)，ADC轉(zhuǎn)換器3的輸入端的氣體流速會(huì)頻繁變化(時(shí)斷時(shí)開)，從而防盜氣裝置會(huì)頻繁的觸發(fā)MCU的中斷，當(dāng)這種中斷次數(shù)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)超過預(yù)定閾值時(shí)，MCU就判斷為存在盜氣現(xiàn)象，進(jìn)而控制閥門6關(guān)閉。應(yīng)注意的是，本發(fā)明的防盜氣裝置主要用于檢測(cè)管道中氣體的異常變化，具體說就是如圖3所示的氣流流速的快速變化。通常，對(duì)于不同廠家不同型號(hào)的熱式電子燃?xì)獗聿捎玫牟煌瑐鞲衅餍吞?hào)，以及不同放大倍數(shù)的ADC前端放大器，氣體流速正常變化的波動(dòng)范圍會(huì)相應(yīng)改變，但是，本發(fā)明的防盜氣裝置主要用于檢測(cè)由于盜氣現(xiàn)象導(dǎo)致的流速突變(例如頻繁的由零流速突變?yōu)檎Ａ魉?，對(duì)于正常使用中的氣體流速的正常波動(dòng)(即氣體流速的緩慢變化)，不在本發(fā)明防盜氣裝置的檢測(cè)范圍內(nèi)，并且該防盜氣裝置也不會(huì)把這種正常的流速波動(dòng)誤認(rèn)為是盜氣所致。
圖5顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，在該優(yōu)選實(shí)施例中，防盜氣裝置包括阻容網(wǎng)絡(luò)101、放大器102、二極管103以及比較器104。阻容網(wǎng)絡(luò)101是由電阻和電容構(gòu)成的一階或多階微分電路，用于將輸入的幅度快速變化的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成尖峰信號(hào)。如圖4所示，阻容網(wǎng)絡(luò)的輸入端a點(diǎn)連接到ADC轉(zhuǎn)換器3的輸入端,質(zhì)量流量傳感器I輸出的與氣體流速對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)輸入到a點(diǎn)。輸出端b點(diǎn)在電容和電阻之間，用于響應(yīng)于a點(diǎn)輸入的電壓信號(hào)，輸出急劇變化的尖峰信號(hào)。放大器102連接到b點(diǎn)，用于對(duì)其輸出的尖峰信號(hào)的幅度進(jìn)行放大，以輸出幅度足夠高(例如高到能夠讓后面的比較器識(shí)別)的脈沖信號(hào)。二極管103用于對(duì)放大器輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行整流以輸出單向正脈沖信號(hào),例如輸出到微控制器的中斷管腳。通常來說，二極管只允許正向脈沖信號(hào)通過，禁止負(fù)向脈沖信號(hào)通過。比較器104具有正輸入端⑴、負(fù)輸入端㈠和輸出端。其中正、負(fù)輸入端分別連接到二極管103輸出端和基準(zhǔn)電壓Vref。根據(jù)二極管103輸出的脈沖信號(hào)電平與基準(zhǔn)電壓Vref比較的結(jié)果，比較器104的輸出端輸出上升沿信號(hào)或下降沿信號(hào)給微控制器的中斷管腳。例如，在正輸入端(+)輸入經(jīng)二極管整流之后輸出的正向正脈沖信號(hào)，負(fù)輸入端(_)輸入預(yù)先設(shè)置的基準(zhǔn)電壓Vref (來自于基準(zhǔn)電壓源)的情況下，比較器執(zhí)行正向脈沖信號(hào)與基準(zhǔn)電壓Vref的比較。正常情況下，氣體流速變化緩慢，二極管輸出的電平接近于O或?yàn)?，比較器104的輸出端輸出低電平信號(hào)(邏輯O);當(dāng)發(fā)生盜氣現(xiàn)象時(shí)，存在異常的氣體流速變化，這時(shí)二極管輸出正向脈沖信號(hào)(已被放大器102放大)，該正向脈沖信號(hào)的電壓幅度高于基準(zhǔn)電壓Vref，使得比較器的輸出端輸出上升沿信號(hào)(由低電平信號(hào)邏輯O上升到高電平信號(hào)邏輯I)，該上升沿信號(hào)作為異常氣流報(bào)警信號(hào)輸入到MCU的中斷管腳以觸發(fā)MCU中的中斷程序。應(yīng)注意的是，根據(jù)比較器的不同類型以及微控制器的中斷響應(yīng)方式(上升沿觸發(fā)或下降沿觸發(fā))，比較器的兩個(gè)輸入端的連接方式不限定于上文所述，而是可以反向接入。例如，也可以將基準(zhǔn)電壓Vref連接到比較器104的正輸入端(+)，二極管的輸出端連接到其負(fù)輸入端(_)。這種情況下，比較器104在沒有發(fā)生盜氣現(xiàn)象的正常情況下輸出高電平信號(hào)(邏輯I)，當(dāng)發(fā)生盜氣現(xiàn)象時(shí)，比較器的輸出端輸出下降沿信號(hào)(由高電平信號(hào)邏輯I下降到低電平信號(hào)邏輯O)，該下降沿信號(hào)也可以作為異常氣流報(bào)警信號(hào)輸入到MCU的中斷管腳以觸發(fā)MCU中的中斷程序。這種情況下，可以相應(yīng)的將MCU的中斷管腳設(shè)置為下降沿出發(fā)。本實(shí)施例中，如圖5所示，阻容網(wǎng)絡(luò)優(yōu)選的采用一階微分電路結(jié)構(gòu)，例如由IuF的電容和IOK的電阻構(gòu)成的一階微分電路，但本發(fā)明不限制于此。實(shí)際上，也可以采用多階微分電路結(jié)構(gòu)，即采用多個(gè)電容和電阻的串并聯(lián)分別替換圖5中的單個(gè)電容和電阻以構(gòu)成阻容網(wǎng)絡(luò)，圖6即顯示了這樣的阻容網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在圖6中，采用2個(gè)2uF的電容串聯(lián)，與2個(gè)20K的電阻并聯(lián)支路構(gòu)成阻容網(wǎng)絡(luò)。但是，本發(fā)明的阻容網(wǎng)絡(luò)中的電容、電阻取值不限制于此，而是可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用情況選擇其他值。在另一可選實(shí)施例中，比較器的基準(zhǔn)電壓可以和電子燃?xì)獗淼腁DC轉(zhuǎn)換器正常工作所需要的基準(zhǔn)電壓復(fù)用。在另一可選實(shí)施例中，防盜氣裝置也可以不采用比較器。這種情況下，可以用MCU的帶中斷功能的管腳替代比較器的功能，將防盜氣裝置的放大器的輸出經(jīng)二極管整流之后接入到MCU帶中斷功能的管腳。例如采用MCU中帶輸入功能的GPIO(通用輸入輸出)管腳，該管腳能夠識(shí)別數(shù)字電路中的邏輯電平I或者0，并具有中斷功能。如果將該管腳的中斷設(shè)置為上升沿觸發(fā)，當(dāng)管腳上的電平發(fā)生了一個(gè)由低到高的變化，MCU就會(huì)收到一個(gè)中斷通知，如果連續(xù)多次收到這個(gè)中斷通知可認(rèn)為有盜氣發(fā)生。圖7顯示了圖5所示優(yōu)選實(shí)施例的防盜氣裝置的工作時(shí)序圖。參見圖5和圖7，當(dāng)管道中氣體流速發(fā)生快速變化(例如突然增大)時(shí)，質(zhì)量流量傳感器輸出的電壓信號(hào)的幅度也會(huì)相應(yīng)的快速變化，輸入到防盜氣裝置輸入端a點(diǎn)的電壓信號(hào)會(huì)保持這種變化速度，在這個(gè)快速變化過程中阻容網(wǎng)絡(luò)101的輸出端b點(diǎn)將有短暫的充放電電壓產(chǎn)生，由此在b點(diǎn)輸出尖峰信號(hào)，放大器102對(duì)這個(gè)尖峰信號(hào)進(jìn)行放大，在c點(diǎn)輸出脈沖信號(hào)，該脈沖信號(hào)經(jīng)二極管103整流后,在d點(diǎn)輸出正向脈沖信號(hào)，比較器104將該正向脈沖信號(hào)與基準(zhǔn)電壓Vref進(jìn)行比較，當(dāng)正向脈沖信號(hào)的電壓幅度超過預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)電壓時(shí)，比較器的輸出點(diǎn)e點(diǎn)輸出一個(gè)高電平信號(hào)(平時(shí)為低)，這個(gè)由低到高的上升沿變化信號(hào)輸入到MCU上的中斷管腳后可以觸發(fā)中斷事件，當(dāng)發(fā)生中斷時(shí)，MCU可以判斷為管道中發(fā)生了異常氣流變化。當(dāng)在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)發(fā)生這種中斷的次數(shù)超過預(yù)定值(在優(yōu)選實(shí)施例中，可以設(shè)定為5次)時(shí)，可以認(rèn)定為管道中發(fā)生了人為受控的氣流變化，即發(fā)生了盜氣行為。檢測(cè)到這種情況以后，燃?xì)獗黻P(guān)閉閥門，并通過蜂鳴器告警。圖8顯示了本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的電子燃?xì)獗淼姆辣I氣方法流程圖。如圖8所示，所述防盜氣方法包括下述步驟:步驟S101，采集氣體質(zhì)量流速。

啟動(dòng)質(zhì)量流量傳感器，開始?xì)怏w質(zhì)量流速的數(shù)據(jù)采集,并輸出與氣體質(zhì)量流速對(duì)應(yīng)的模擬電壓信號(hào)。步驟S102，進(jìn)行信號(hào)放大和數(shù)字采樣處理。信號(hào)調(diào)理電路開始工作，對(duì)輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行調(diào)理、放大處理；ADC轉(zhuǎn)換器對(duì)經(jīng)放大的信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣，采樣值輸出給微控制器MCU。步驟S103，檢測(cè)是否存在流速變化，如果未檢測(cè)到流速變化，則轉(zhuǎn)到下面的步驟S104。本發(fā)明的防盜氣裝置檢測(cè)管道中是否存在氣體流速異常變化，如果有，則發(fā)出異
常氣流告警信號(hào)。步驟S104,記錄當(dāng)前采樣值,計(jì)算氣體流量。如果未檢測(cè)到流速變化，微控制器根據(jù)當(dāng)前采樣值計(jì)算出對(duì)應(yīng)的流速值，并在時(shí)域上計(jì)算累計(jì)流量。步驟S105，如果檢測(cè)到流速變化，則判斷在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到流速變化的次數(shù)是否超過預(yù)定值。本步驟中，可以通過計(jì)算在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)的中斷次數(shù)或告警次數(shù)來計(jì)算連續(xù)發(fā)生流速變化的次數(shù)，并判斷該次數(shù)是否超過預(yù)定值。步驟S106，如果在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到流速變化的次數(shù)超過預(yù)定值，則關(guān)閉
閥I 并告警。如果確定在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)發(fā)生多次異常氣流告警，則認(rèn)定為存在盜氣行為，微控制器會(huì)關(guān)閉閥門，發(fā)出告警信息。這里，連續(xù)發(fā)生多次異常氣流告警是指在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)發(fā)生異常氣流告警的次數(shù)超過預(yù)定值，例如超過3次，即認(rèn)定為存在人為的盜氣行為。在其他情況下，也可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定為超過4次、5次或更多次就認(rèn)定為存在盜氣行為。此外，這里所述的“預(yù)定時(shí)間段”可以根據(jù)不同類型燃?xì)獗淼娜萑滔薅褥`活設(shè)定，不局限于某個(gè)具體值。步驟S107，如果連續(xù)檢測(cè)到流速變化的次數(shù)未超過預(yù)定值，則轉(zhuǎn)到步驟S104。如果檢測(cè)到流速變化的次數(shù)沒有超過預(yù)定值，之后氣體流速恢復(fù)正常，則認(rèn)定為正常，例如是正常使用過程中的點(diǎn)火引起的氣體流速變化，可以判斷為不存在人為盜氣現(xiàn)象，進(jìn)而開始正常的流量記錄操作。綜上所述，本發(fā)明提供了一種用于電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置和防盜氣方法，以及具有防盜氣裝置的電子燃?xì)獗?。根?jù)本發(fā)明的裝置和方法，可以準(zhǔn)確感知不正常氣流的發(fā)生，防止燃?xì)庥脩舯I竊燃?xì)馓峁┥痰娜細(xì)狻＿@種裝置運(yùn)行過程消耗電流少，為電子燃?xì)獗砉?jié)省了用電。另外，防盜氣裝置體積小、成本低，便于批量制造。應(yīng)當(dāng)理解的是，本發(fā)明的上述具體實(shí)施方式
僅僅用于示例性說明或解釋本發(fā)明的原理，而不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的限制。因此，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在涵蓋落入所附權(quán)利要求范圍和邊界、或者這種范圍和邊界的等同形式內(nèi)的全部變化和修改例。
權(quán)利要求
1.一種電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置，所述防盜氣裝置接收燃?xì)夤艿乐信c氣體質(zhì)量流速對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)，該裝置包括: 阻容網(wǎng)絡(luò)(101)，由電阻和電容構(gòu)成的微分電路，用于將所述電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成尖峰信號(hào); 放大器(102)，用于放大阻容網(wǎng)絡(luò)(101)輸出的尖峰信號(hào)的幅度以輸出脈沖信號(hào)；二極管(103)，用于對(duì)放大器(102)輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行整流以輸出單向正脈沖信號(hào)；其中，所述防盜氣裝置將燃?xì)夤艿乐袣怏w流速信號(hào)的快速變化轉(zhuǎn)換成用于中斷燃?xì)夤?yīng)的中斷信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防盜氣裝置，在所述二極管(103)和微控制器的中斷管腳之間設(shè)置有比較器(104)，該比較器(104)將二極管(103)輸出的正向正脈沖信號(hào)與所述比較器(104)的基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，以輸出上升沿信號(hào)或下降沿信號(hào)給微控制器的中斷管腳。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的防盜氣裝置，所述比較器(104)的基準(zhǔn)電壓是獨(dú)立的基準(zhǔn)電壓源，或者是與電子燃?xì)獗淼哪?shù)轉(zhuǎn)換器共用基準(zhǔn)電壓源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的防盜氣裝置，所述阻容網(wǎng)絡(luò)(101)是由單個(gè)電阻和單個(gè)電容構(gòu)成的一階微分電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的防盜氣裝置，所述阻容網(wǎng)絡(luò)(101)是由多個(gè)電阻和電容的串并聯(lián)構(gòu)成的多階微分電路。
6.一種具有防盜氣裝置的電子燃?xì)獗?，所述電子燃?xì)獗戆? 質(zhì)量流量傳感器(I)，用于檢測(cè)氣體的質(zhì)量流速并輸出對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)； 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)，用 于將所述電壓信號(hào)進(jìn)行數(shù)字采樣以轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)； 微控制器(4)，用于將所述數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為氣體的質(zhì)量流速值，計(jì)算并記錄一段時(shí)間內(nèi)的氣體質(zhì)量流量； 閥門(6)，用于響應(yīng)于所述微控制器(4)的指令而控制氣體管道的開閉； 其特征在于: 還包括根據(jù)前述權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的防盜氣裝置，所述防盜氣裝置連接在所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器(3)的輸入端和所述微控制器(4)的中斷管腳之間，當(dāng)存在氣體流速的快速變化時(shí)，防盜氣裝置向所述中斷管腳發(fā)出中斷信號(hào)，觸發(fā)微控制器(4)的中斷事件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子燃?xì)獗恚?dāng)所述微控制器(4)的中斷事件在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)觸發(fā)的次數(shù)超過預(yù)定值時(shí)，判斷為存在盜氣行為，微控制器(4)發(fā)出指令控制閥門(6)關(guān)閉管道。
8.一種電子燃?xì)獗淼姆辣I氣方法，所述方法包括: 步驟SlOI，采集氣體質(zhì)量流速； 步驟S102，進(jìn)行信號(hào)放大和數(shù)字采樣處理； 步驟S103，檢測(cè)是否存在流速變化，如果未檢測(cè)到流速變化，則轉(zhuǎn)到下面的步驟S104 ； 步驟S104,記錄當(dāng)前采樣值,計(jì)算氣體流量； 步驟S105，如果檢測(cè)到流速變化，則判斷在預(yù)定時(shí)間段連續(xù)檢測(cè)到流速變化的次數(shù)是否超過預(yù)定值； 步驟S106，如果在預(yù)定時(shí)間段內(nèi)連續(xù)檢測(cè)到流速變化的次數(shù)超過預(yù)定值，則關(guān)閉閥門并告警；步驟S107，如果連 續(xù)檢測(cè)到流速變化的次數(shù)未超過預(yù)定值，則轉(zhuǎn)到步驟S104。
全文摘要
本發(fā)明公開一種電子燃?xì)獗淼姆辣I氣裝置和防盜氣方法，以及具有這種防盜氣裝置的電子燃?xì)獗?。所述防盜氣裝置連接在電子燃?xì)獗淼哪?shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端和微控制器的中斷管腳之間，其包括阻容網(wǎng)絡(luò)(101)，由電阻和電容構(gòu)成的微分電路，用于將快速變化的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成尖峰信號(hào)；放大器(102)，用于放大阻容網(wǎng)絡(luò)(101)輸出的尖峰信號(hào)的幅度以輸出脈沖信號(hào)；二極管(103)，用于對(duì)放大器(102)輸出的脈沖信號(hào)進(jìn)行整流，以輸出單向正脈沖信號(hào)到微控制器的中斷管腳，從而觸發(fā)微控制器的中斷事件。根據(jù)本發(fā)明，可以彌補(bǔ)現(xiàn)有的電子燃?xì)獗淼挠?jì)量漏洞，準(zhǔn)確、有效的感知不正常氣流的發(fā)生，防止盜氣行為。
文檔編號(hào)G01F15/00GK103148903SQ20111040285
公開日2013年6月12日 申請(qǐng)日期2011年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月7日
發(fā)明者黃忠, 李國(guó)國(guó), 董勝龍 申請(qǐng)人:新奧科技發(fā)展有限公司