一种智能电能表的非接触导体感应式按键的控制方法技术

一种智能电能表的非接触导体感应式按键的控制方法，涉及一种电能表的控制方法，所述方法包括线圈天线和电感数字转换器(LDC)组成涡流检测电路的控制，涡流检测芯片通过线圈驱动端口输出交流电流，电流通过天线线圈时在线圈周围产生交变磁场；当有导体靠近线圈天线时，线圈各边处于磁场中的不同位置，所以在导体内部产生涡电流，同时导体也会产生自己的交变磁场，导体产生的磁场方向与线圈天线产生的磁场方向相反，线圈天线产生线圈涡流损耗；通过电感数字转换器测量线圈天线电路的线圈涡流损耗可以计算导体与线圈天线的距离；用户观察电能表示时，隔着透明窗将手指靠近智能电能表按键的位置，就可以对电能表进行背光唤醒和屏幕翻页。

【技术实现步骤摘要】

    本专利技术涉及一种电能表的控制方法，特别是涉及一种智能电能表的非接触导体感应式按键的控制方法。 
技术介绍
目前，智能电能表在全国范围内已经普及，但在实际使用的过程中发现一些由于现有技术的不足为普遍不熟悉智能电能表的用户带来困扰，也为智能电能表的工作人员带来不便，其中最主要的是现在智能电能表全部统一安装在电表箱中，普通用电用户不能打开电表箱接触电能表，所以用户不能方便的使用电能表上的按键，无法点亮智能电能表的背光，也不能控制电能表翻屏显示，为用户和相关工作人员读取电能表数据带来极大的困难。 国内一些地区为了解决上述问题，为智能电能表增加了任意红外唤醒功能：使用任意红外摇控器可以唤醒智能电能表点亮背光，电能表被唤醒后使用任意红外遥控器可控制电能表显示翻屏。这样设计虽然可以在不打开电表箱的情况下控制电能表的显示，但同时也带来了一系列的问题：（1）用户必需使用红外摇控器，查看电能表数据时必需携带红外摇控器，使用不方便；（2）使用任意红外唤醒电能表不符合国家智能电能表的相关标准，并非所有电能表均具有任意红外唤醒功能；（3）容易受可见光影响，尤其容易受楼道内声控灯影响,楼道内声控灯点亮时易造成所有电能表一起显示的情况，不但给用户造成错误判断，也浪费电能；（4）不能实现一对一的控制，一旦用户使用红外摇控器控制电能表，一个表箱内的所有电能表都会同时做出相同反应，容易对用户的观察造成干扰。 
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种智能电能表的非接触导体感应式按键的控制方法，该方法通过检测智能电能表按键位置周围的导体与电能表按键位置的距离变化模拟电能表按键动作，控制智能电能表工作，用户观察电能表示时，隔着透明窗将手指靠近智能电能表按键的位置，可以对电能表进行背光唤醒和屏幕翻页。 本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的： 一种智能电能表的非接触导体感应式按键的控制方法，所述方法包括线圈天线和电感数字转换器(LDC)组成涡流检测电路的控制，涡流检测芯片通过线圈驱动端口输出交流电流，电流通过天线线圈时在线圈周围产生交变磁场；当有导体靠近线圈天线时，线圈各边处于磁场中的不同位置，所以在导体内部产生涡电流，同时导体也会产生自己的交变磁场，导体产生的磁场方向与线圈天线产生的磁场方向相反，线圈天线产生线圈涡流损耗；通过电感数字转换器测量线圈天线电路的线圈涡流损耗可以计算导体与线圈天线的距离；电路产生的功率通过以下公式计算：；并联电容C与L连接，组成LC谐振电路，线圈电感本身的电阻值与限流电阻的阻值之和为新电路等效电阻，电路的所消耗的功率为上的功率损耗。线圈天线的等效电感参照如下公式计算，选择电感参数： ；式中为并联电容的容值，为电路的震荡频率；等效电路与的并行等效电阻的阻抗通过如下公式计算得出：；线圈涡流损耗通过如下公式计算：；通过电感数字转换器测量线圈涡流损耗的变化量，计算出是否有导体接近电感线圈，以及导体与线圈天线之间的距离。所述的一种智能电能表的非接触导体感应式按键的控制方法，所述等效电路中为电路电感与线圈天线等效电感的和，为电路电阻与线圈天线等效电阻的和；通过电感数字转换器输出交流电流，交流电流通过线圈天线产生磁场。 所述的一种智能电能表的非接触导体感应式按键的控制方法，所述非接触导体感应式按键检测的导体包括金属导体，也包括人体导体。 本专利技术的优点与效果是： （1）用户观察电能表示数时不需要打开电表表箱，可以隔着透明窗将手指靠近智能电能表按键的位置，就可以对电能表进行背光唤醒和屏幕翻页；（2）不使用传统的机械式按键，改用电子式的导体感应按键，无使用寿使命限制，不受温湿度环境影响，大大延长了按键使用年限；（3）导体感应不受可见光影响，避免了通过红外方式控制容易受楼道内声控灯影响的弊端；（4）非接触导体感应式按键属于近距离感应，控制一只电能表时不会对其它电能表产生影响，不会导致类似红外控制同一表箱内所有电能表同时反应的现象；（5）不改变电能表及电能表箱现有结构，外观和功能完全兼容现有的智能电能表；（6）非接触导体感应式按键使用更加安全，按键与人体完全带离，不会因电表潮湿或用户手上有水等原因导致人体触电。附图说明图1是本专利技术的应用示意图； 图2是本专利技术的工作原理示意图；图3是本专利技术的检测电路的等效电路图；图4是本专利技术的检测电路的并联等效电路图；图5是本专利技术的电路硬件电路结构框图；图6是本专利技术的涡流损耗检测的硬件电路图；图7是本专利技术的模拟电能表按键按下及释放状态判定示意图。具体实施方式下面结合附图所示实施例，对本专利技术作进一步详述。 本专利技术通过一个线圈天线和电感数字转换器(LDC)组成涡流检测电路，如图1所示，涡流检测芯片通过线圈驱动端口输出交流电流，电流通过天线线圈时在线圈周围产生交变磁场；当有导体靠近线圈天线时，线圈各边处于磁场中的不同位置，所以在导体内部产生涡电流，同时导体也会产生自己的交变磁场，导体产生的磁场方向与线圈天线产生的磁场方向相反，线圈天线产生线圈涡流损耗。通过电感数字转换器测量线圈天线电路的线圈涡流损耗可以计算导体与线圈天线的距离。 本专利技术的等效电路框图如图2所示。图中为电路电感与线圈天线等效电感的和，为电路电阻与线圈天线等效电阻的和。通过电感数字转换器输出交流电流，交流电流通过线圈天线产生磁场。电路产生的功率可通过以下公式计算： ；由于电感数字转换器直接输出电流驱动线圈电感L产生交变磁场会产生较大功耗，为了降低电路的功耗，所以使用并联电容C与L连接，组成一个LC谐振电路，如图3所示，这样可以大幅降低电路的驱动电流。线圈电感本身的电阻值与限流电阻的阻值之和为新电路等效电阻，电路的所消耗的功率仅为上的功率损耗。线圈天线的等效电感可参照如下公式计算，选择参数合适的电感参数： ；式中为并联电容的容值，为电路的震荡频率。将图3电路转换为图4中所示的等效电路， 与的并行等效电阻的阻抗可通过如下公式计算得出： ；线圈涡流损耗可通过如下公式计算：；通过电感数字转换器测量线圈涡流损耗的变化量，就可以计算出是否有导体接近电感线圈，以及导体与线圈天线之间的距离。本专利技术中所述的非接触导体感应式按键不但可以检测的导体不仅包括金属导体，也包括人体导体。由于人体中含有微量铁元素，当人体手指与非接触导体感应式按键靠近时，也会产生涡电流，改变线圈涡流损耗，所以非接触导体感应式按键靠可以直接检测到人的手指靠近。 实施例： 本专利技术智能电能表的非接触导体感应式按键的总体电路框图如图5所示。智能电能表的微处理器MCU通过SPI串行通信总线与涡流损耗检测电路连接，MCU通过I2C总线与显示电路连接，涡流损耗检测电路直接与一个谐振电容和一个线圈天线连接。本专利技术的涡流损耗检测的硬件电路如图6所示。本专利技术中使用LDC1000本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种智能电能表的非接触导体感应式按键的控制方法，其特征在于，所述方法包括线圈天线和电感数字转换器(LDC)组成涡流检测电路的控制，涡流检测芯片通过线圈驱动端口输出交流电流，电流通过天线线圈时在线圈周围产生交变磁场；当有导体靠近线圈天线时，线圈各边处于磁场中的不同位置，所以在导体内部产生涡电流，同时导体也会产生自己的交变磁场，导体产生的磁场方向与线圈天线产生的磁场方向相反，线圈天线产生线圈涡流损耗；通过电感数字转换器测量线圈天线电路的线圈涡流损耗可以计算导体与线圈天线的距离；电路产生的功率通过以下公式计算：；并联电容C与L连接，组成LC谐振电路，线圈电感本身的电阻值与限流电阻的阻值之和为新电路等效电阻，电路的所消耗的功率为上的功率损耗；线圈天线的等效电感参照如下公式计算，选择电感参数：；式中为并联电容的容值，为电路的震荡频率；等效电路与的并行等效电阻的阻抗通过如下公式计算得出：；线圈涡流损耗通过如下公式计算：；通过电感数字转换器测量线圈涡流损耗的变化量，计算出是否有导体接近电感线圈，以及导体与线圈天线之间的距离。

【技术特征摘要】
1.一种智能电能表的非接触导体感应式按键的控制方法，其特征在于，所述方法包括线圈天线和电感数字转换器(LDC)组成涡流检测电路的控制，涡流检测芯片通过线圈驱动端口输出交流电流，电流通过天线线圈时在线圈周围产生交变磁场；当有导体靠近线圈天线时，线圈各边处于磁场中的不同位置，所以在导体内部产生涡电流，同时导体也会产生自己的交变磁场，导体产生的磁场方向与线圈天线产生的磁场方向相反，线圈天线产生线圈涡流损耗；通过电感数字转换器测量线圈天线电路的线圈涡流损耗可以计算导体与线圈天线的距离；
电路产生的功率通过以下公式计算：
；
并联电容C与L连接，组成LC谐振电路，线圈电感本身的电阻值与限流电阻的阻值之和为新电路等效电阻，电路的所消耗的功率为上的功率损耗；
线圈天线的等效电感参照如下公式计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊哲，高新，袁滨成，耿春丽，冯春华，孔德钰，杨哲，雷玉霞，
申请(专利权)人：沈阳时尚实业有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21