近紅外讀數(shù)裝置及電表的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種近紅外讀數(shù)裝置，它用于與一個電表的紅外通訊部之間的通訊耦合，包括一個近紅外讀數(shù)裝置本體，所述近紅外讀數(shù)裝置本體的一端設置有數(shù)據(jù)接口。本發(fā)明還公開了一種電表，它接設于電網(wǎng)供電線與電網(wǎng)用戶負載之間，其包括前述近紅外讀數(shù)裝置以及與之相配合的表殼，在所述表殼內(nèi)設置有處理器和紅外通訊部，所述紅外通訊部電連接至處理器，其中所述表殼內(nèi)固定有鐵柱，所述近紅外讀數(shù)裝置內(nèi)固定有磁柱，所述鐵柱與所述磁柱的位置相對應并可吸附在一起。本發(fā)明采用中心對稱設計，不需要對準電表端近紅外通訊的紅外發(fā)射管和接收管，可以實現(xiàn)任意角度通訊，本電路可以兼容IEC標準和ANSI標準的近紅外通訊讀數(shù)的要求，無需對準即可通訊。
【專利說明】近紅外讀數(shù)裝置及電表
【技術領域】
[0001]本發(fā)明實施例涉及電力系統(tǒng)電測量技術，更特定言之，本發(fā)明一個較佳實施例涉及一種電表，又一較佳實施例涉及一種帶有新穎近紅外讀數(shù)裝置的電表。
【背景技術】
[0002]近紅外通訊廣泛應用于手持式設備和電腦與電表的抄表應用中。近紅外通訊具有高電氣隔離，線路簡單，抗干擾性好，可以方便的實現(xiàn)點對點通訊的特點。
[0003]但是傳統(tǒng)的近紅外通訊頭必須滿足通訊頭的紅外發(fā)射管對準設備的紅外接收管，通訊頭的紅外接收管對準設備的紅外發(fā)射管才能通訊。同時IEC標準和ANSI標準對電表上的紅外發(fā)射管和紅外接收管的位置定義剛好是相反的，導致紅外通訊頭設計時必須區(qū)分兩種不同標準的設備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要涉及一種應用于近紅外通訊的360°全方向通訊裝置，主要包括:近紅外發(fā)射部，紅外信號接收部，斜率比較器，TXD信號屏蔽部。本電路采用中心對稱設計，不需要對準電表端近紅外通訊的紅外發(fā)射管和接收管，可以實現(xiàn)任意角度通訊，本電路可以兼容IEC標準和ANSI標準的近紅外通訊讀數(shù)的要求，無需對準即可通訊。
[0005]技術方案1:近紅外讀數(shù)裝置，它用于與一個電表的紅外通訊部之間的通訊耦合，包括一個近紅外讀數(shù)裝置本體，其改進設計在于:所述近紅外讀數(shù)裝置本體的一端設置有數(shù)據(jù)接口。
[0006]所述近紅外讀數(shù)裝置本體的端部設有讀數(shù)頭殼體，所述讀數(shù)頭殼體內(nèi)設有讀數(shù)模塊，所述讀數(shù)模塊連接數(shù)據(jù)接口。
[0007]在一個較佳實施例中，所述讀數(shù)模塊包括了 DSP，信號發(fā)射部，信號接收部，斜率比較器以及TXD信號屏蔽部，其中所述DSP分別通過所述的信號發(fā)射部和信號接收部向電表的紅外通訊部發(fā)送和接收紅外信號，且在所述信號發(fā)射部與信號接收部之間連接了斜率比較器以及與之耦合的TXD信號屏蔽部。
[0008]在一個較佳實施例中，近紅外讀數(shù)裝置進一步包括電源，它為所述DSP，信號發(fā)射部和信號接收部提供工作電壓，且進一步連接所述數(shù)據(jù)接口，通過所述數(shù)據(jù)接口獲取外部電力源。
[0009]所述數(shù)據(jù)接口為航空插頭或者USB接口。
[0010]在一個較佳實施例中，所述信號發(fā)射部包括紅外發(fā)射陣列以及與之耦合的開關器件，通過所述開關器件Ql受控于DSP的TXD信號端且進一步控制所述紅外發(fā)射陣列，其中所述紅外發(fā)射陣列包括若干個并行且對稱設置的紅外發(fā)射管。
[0011]在一個較佳實施例中，所述的開關器件為三極管Q1。
[0012]在一個較佳實施例中，所述信號接收部包括上拉器件和與之連接的紅外接收管Tl，通過所述紅外接收管Tl接收電表的紅外通訊部的紅外信號。[0013]在一個較佳實施例中，所述電位上拉器件為上拉電阻R4。
[0014]在一個較佳實施例中，所述斜率比較器的輸入端接入信號接收部，且包括:受控通斷器件，它連接至所述信號接收部，根據(jù)此信號接收部的紅外接收管Tl的信號而對后級電路造成通斷控制；
[0015]上拉器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號提升或衰減至第一電壓；
[0016]分壓器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號分壓而獲得第二電壓；
[0017]比較器U1B，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負端加以接入，以判斷出一個數(shù)字信號給DSP的RXD信號端。
[0018]在一個較佳實施例中，所述受控通斷器件為相互并聯(lián)的二極管D7，D9 ;所述上拉器件為上拉電阻R8 ;所述分壓器件為分壓電阻R6，R12。
[0019]在一個較佳實施例中，進一步包括與所述分壓器件并聯(lián)的容性器件，它在所述受控通斷器件的通斷過程中進行充電和放電，以使得所述第一電壓與第二電壓之間產(chǎn)生一個
固定差值。
[0020]在一個較佳實施例中，所述容性器件為電容器C2。
[0021]在一個較佳實施例中，所述TXD信號屏蔽部接入DSP的TXD信號端，且控制所述斜率比較器，它包括:
[0022]開關器件，它接入所述TXD信號端且根據(jù)其電平進一步控制后級電路；
[0023]上拉器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號提升或衰減至第一電壓；
[0024]分壓器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號分壓而獲得第二電壓；
[0025]比較器U1A，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負端加以接入，以判斷出一個數(shù)字信號控制斜率比較器的數(shù)字信號輸出。
[0026]在一個較佳實施例中，所述開關器件為二極管D8，所述上拉器件為上拉電阻R11，所述分壓器件為分壓電阻R9，RlO0
[0027]技術方案2:電表，它接設于電網(wǎng)供電線與電網(wǎng)用戶負載之間，其改進設計在于:包括根據(jù)前述的近紅外讀數(shù)裝置，以及與之相配合的表殼，在所述表殼內(nèi)設置有處理器和紅外通訊部，所述紅外通訊部電連接至處理器，其中所述表殼內(nèi)固定有鐵柱，所述近紅外讀數(shù)裝置內(nèi)固定有磁柱，所述鐵柱與所述磁柱的位置相對應并可吸附在一起。
[0028]在一個較佳實施例中，電表實現(xiàn)與外部設備進行近紅外數(shù)據(jù)通訊的方法包括了步驟:
[0029]I)通過所述近紅外讀數(shù)裝置的數(shù)據(jù)接口連接一個外部數(shù)據(jù)設備并獲取工作電力支持；
[0030]2)將所述近紅外讀數(shù)裝置一端的凸臺對準插入所述表殼對應的定位槽中，使所述表殼內(nèi)的紅外通訊部與讀數(shù)模塊正對地相互通訊耦合；
[0031]3)所述外部數(shù)據(jù)設備通過讀數(shù)模塊向紅外通訊部發(fā)送讀數(shù)信號:通過DSP將其TXD信號端置于低電平，通過電阻R5輸入給信號發(fā)射部的開關器件一個低電平信號使之導通，進而使得所述電源的一個第一電壓提供給紅外發(fā)射陣列，使之向紅外通訊部發(fā)送紅外
信號;
[0032]4)所述電表的處理器通過紅外通訊部接收此紅外信號，并反饋數(shù)據(jù)信號給信號接收部；
[0033]5)通過所述信號接收部的紅外接收管Tl接收此反饋的數(shù)據(jù)信號，所述紅外接收管Tl處于放大狀態(tài)，其C極處于一個電平不確定的低電平狀態(tài)，此時其C極電壓是與所述電表的紅外通訊部的紅外發(fā)射強度和發(fā)散角度成比例關系，當所述紅外通訊部的紅外發(fā)射強度與發(fā)散角度增大時，C極電壓逐漸趨近于OV ;當所述紅外通訊部結束發(fā)射數(shù)據(jù)信號時，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件提升至所述第一電壓；
[0034]6)通過數(shù)據(jù)接口傳送數(shù)據(jù)信息給外部數(shù)據(jù)設備。
[0035]在一個較佳實施例中，在步驟3)中，在所述信號發(fā)射部未接收到來自TXD信號端的信號時，所述DSP將其設置為高電平，通過電阻R5輸入給信號發(fā)射部的開關器件一個高電平信號使之截止；在步驟5)中，在未接收到紅外通訊部的數(shù)據(jù)信號時，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件強置于第一電壓。
[0036]在一個較佳實施例中，當紅外接收管Tl接收到反饋的數(shù)據(jù)信號時，開始進入放大狀態(tài)，其C極電壓開始下降，使得斜率比較器的受控通斷器件開始導通，分別導致比較器UlB的正端和負端所獲得的第一和第二電壓下降；
[0037]通過容性器件將所述比較器UlB的正端電壓下降速度控制為高于負端電壓，使得比較器UlB輸出為低電平，RXD信號端開始由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?br> [0038]當紅外接收管Tl的C極電壓穩(wěn)定在一個低電平時，因受控通斷器件上的壓降不同，導致比較器UlB的正端電壓小于負端電壓，使得比較器UlB維持在低電平輸出，RXD信號端繼續(xù)輸出為低電平信號；
[0039]當紅外接收管Tl停止收到反饋的數(shù)據(jù)信號時，開始由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範顟B(tài)，其C極電壓開始上升到第一電壓，使得所述受控通斷器件的正極側電壓開始上升；
[0040]通過分壓電阻對容性器件進行充電，導致比較器UlB的負端電壓提升速度低于正端電壓，比較器UlB的輸出通過上拉電阻輸出高電平，RXD信號端輸出高電平。
[0041]在一個較佳實施例中，當DSP的TXD信號端設為高電平時，所述TXD信號屏蔽部的開關器件截止，使得比較器UlA的正端輸入電壓被上拉電阻提升至第一電壓，其中所述比較器UlA的負端電壓是通過分壓電阻對所述第一電壓分壓得到的第二電壓，此時比較器UlA的正端電壓高于負端電壓，使得比較器UlA不對斜率比較器的負端進行控制；
[0042]當DSP的TXD信號端設為低電平時，所述TXD信號屏蔽部的開關器件導通，使得比較器UlA的正端電壓被上拉器件設為低于負端電壓而輸出低電平；
[0043]斜率比較器的比較器UlB負端電壓被拉至低電平，使其正端輸入電壓恒大于負端輸入電壓而輸出高電平，RXD信號端輸出高電平。
[0044]本發(fā)明的有益效果顯而易見，本方案采用中心對稱設計。通過斜率比較器來克服紅外接收管與設備的紅外發(fā)射管之間的角度差帶來的紅外接收信號上升沿/下降沿緩慢的問題，實現(xiàn)了紅外發(fā)射管和紅外接收管非中心對準時的通訊功能。
【專利附圖】

【附圖說明】[0045]圖1A為本發(fā)明近紅外讀數(shù)裝置的一個較佳實施例的結構原理圖一；
[0046]圖1B為本發(fā)明近紅外讀數(shù)裝置的一個較佳實施例的結構原理圖一；
[0047]圖2為本發(fā)明近紅外讀數(shù)裝置的讀數(shù)模塊的主要電路原理圖。
【具體實施方式】
[0048]參照圖1A、圖1B，近紅外讀數(shù)裝置與一個電表的紅外通訊部之間實現(xiàn)通訊耦合，包括一個近紅外讀數(shù)裝置本體4，近紅外讀數(shù)裝置本體4的后端設置有數(shù)據(jù)接口 5。
[0049]所述近紅外讀數(shù)裝置本體4的端部設有讀數(shù)頭殼體6，所述讀數(shù)頭殼體6內(nèi)設有讀數(shù)模塊7，所述讀數(shù)模塊7連接數(shù)據(jù)接口 5。
[0050]參照圖2，在一個較佳實施例中，所述讀數(shù)模塊7包括了 DSP (數(shù)字信號處理器)706，信號發(fā)射部702，信號接收部703，斜率比較器704以及TXD信號屏蔽部705，其中所述DSP706分別通過所述的信號發(fā)射部702和信號接收部703向電表的紅外通訊部201發(fā)送和接收紅外信號，且在所述信號發(fā)射部702與信號接收部703之間連接了斜率比較器704以及與之耦合的TXD信號屏蔽部705。
[0051]在一個較佳實施例中，近紅外讀數(shù)裝置10進一步包括電源701，它為所述DSP706，信號發(fā)射部702和信號接收部703提供工作電壓，且進一步連接USB數(shù)據(jù)接口 707，通過所述USB數(shù)據(jù)接口 707獲取外部+12V電力源。
[0052]在一個較佳實施例中，所述數(shù)據(jù)接口為航空插頭或者USB接口，一般選擇USB接口，在工業(yè)級儀表上可選擇航空接口。
[0053]進一步參照圖2，在一個較佳實施例中，信號發(fā)射部702包括一個紅外發(fā)射陣列，以及與之耦合的開關器件(較佳選用三極管Ql )，通過所述三極管Ql受控于DSP的TXD信號端且進一步控制所述紅外發(fā)射陣列，其中所述紅外發(fā)射陣列包括若干個并行且對稱設置的紅外發(fā)射管。
[0054]在圖2中給出一個信號發(fā)射部702的較佳實施例，它是由電阻Rl，R2, R3, R5，紅外發(fā)射管Dl，D2, D3, D4, D5, D6 (選擇紅外發(fā)射管Dl與D2，D3與D4，D5與D6相互連接組成陣列)，三極管Ql組成。正常時TXD信號端設為高電平，TXD信號端通過電阻R5輸入到PNP型三極管Ql的B極信號為高電平，使其截止，則紅外發(fā)射管Dl，D2, D3, D4, D5, D6不發(fā)射紅外信號。當TXD信號端置為低電平時，TXD信號端通過電阻R5輸入開關管Ql的B極一個低電平信號，Ql導通，則來自電源701的+3.3V電源電壓流過D1、D2、R1，D3、D4、R2，D5、D6、R3，紅外發(fā)射管Dl，D2, D3, D4, D5, D6發(fā)射紅外信號給電表。
[0055]同時，在PCB設計上，紅外發(fā)射管Dl，D2, D3, D4, D5, D6為中心對稱布置，加上紅外
發(fā)射管具有一定的圓錐發(fā)射角度，不管紅外通訊頭如何放置都保證了電表側紅外通訊部201均可收到足夠強度的紅外信號，保證了發(fā)射信號的可靠性。
[0056]在一個較佳實施例中，所述信號接收部包括上拉器件(電阻R4)和與之連接的紅外接收管Tl，通過所述紅外接收管Tl接收電表的紅外通訊部201的紅外信號。
[0057]在圖2中給出一個信號接收部703的較佳實施例，它主要是由電阻R4和紅外接收管Tl組成。
[0058]其中，當電表無紅外發(fā)射信號給通訊部201時，紅外接收管Tl截止，Tl的C極被電阻R4上拉到高電平。當接收到非中心對準的電表的紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外信號時，紅外接收管Tl進入放大狀態(tài)，Tl的C極處于一個電平不確定的低電平狀態(tài)，其C極的電壓與電表側的紅外發(fā)射管的紅外強度和紅外發(fā)散角度有關，當電表的紅外發(fā)射管紅外強度越大，紅外發(fā)散角度越大時，C極的電壓越接近0V。當電表的紅外通訊部201結束紅外發(fā)射時，Tl的C極被電阻R4上拉上升到3.3V電壓。
[0059]在一個較佳實施例中，所述斜率比較器704的輸入端接入信號接收部703的紅外接收管Tl，且包括:受控通斷器件(較佳為相互并聯(lián)的二極管D7，D9)，它連接至所述信號接收部703，根據(jù)其紅外接收管Tl的信號而對后級電路造成通斷控制；上拉器件(電阻R8 )，它連接所述受控通斷器件(二極管D7 )，以將其通斷得出的信號提升或衰減至第一電壓+3.3V ;分壓器件(分壓電阻R6，R12)，它連接所述受控通斷器件(二極管D9)，以將其通斷得出的信號分壓而獲得第二電壓(低于+3.3V，測試得出的值為+3.0V)；比較器U1B，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負端加以接入，以判斷出一個數(shù)字信號給DSP706的RXD信號端。
[0060]在一個較佳實施例中，進一步包括與所述分壓器件(電阻R12)并聯(lián)的容性器件(電容器C2)，它在二極管D7和D9的通斷過程中進行充電和放電，以使得所述第一電壓+3.3V與第二電壓+3.0V之間產(chǎn)生一個固定差值0.3V。
[0061]在圖2中給出一個斜率比較器704的較佳實施例，它是由電阻R8，R6, R12, R7，二極管D7, D9，電容C2，比較器UlB組成。
[0062]當紅外接收管Tl沒有接收到紅外信號時輸出高電平，此時二極管D7，D9都截止。比較器UlB的正端輸入被電阻R8上拉到+3.3V電壓，比較器UlB的負端輸入通過電阻R6和R12分壓得出一個接近+3.3V的電壓，此時比較器UlB的正端電壓大于負端電壓，比較器UlB輸出端被上拉電阻R7上拉到高電平，輸出RXD信號為高電平。
[0063]當紅外接收管管Tl接收到紅外信號時，Tl開始進入放大狀態(tài)，其C極電壓開始下降，二極管D7，D9開始導通，比較器UlB的正端和負端電壓分別因?qū)ǖ腄7，D9而下降。但是因為負端的電容C2存在的原因，UlB的正端電壓下降速度比負端快，隨后在一個很短的工作時限內(nèi)，正端電壓低于負端電壓，比較器UlB輸出低電平，RXD信號端開始由高電平跳變?yōu)榈碗娖健?br> [0064]當紅外接收管Tl的C極電壓穩(wěn)定在一個低電平時，因為流過通斷開關D7，D9的電流不同，且壓降不同(且D7的壓降小于D9的壓降)，導致正端電壓小于負端電壓，比較器UlB維持在低電平輸出，RXD信號端繼續(xù)輸出低電平信號。當Tl停止收到紅外信號，紅外接收管Tl開始由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範顟B(tài)，Tl的C極電壓開始上升到+3.3V，通斷開關D7和D9的正極側電壓開始上升，因為電阻R6需要對電容C2進行充電，導致比較器UlB負端的電壓上升速度慢于正端的電壓上升，隨后又會在一個很短的工作時限內(nèi)，比較器UlB的正端電壓高于負端電壓，比較器UlB輸出通過上拉電阻R7輸出高電平，從而RXD信號輸出高電平。
[0065]在一個較佳實施例中，所述TXD信號屏蔽部705接入DSP706的TXD信號端，且控制所述斜率比較器704，它包括:開關器件(二極管D8)，它接入所述TXD信號端且根據(jù)其電平進一步控制后級電路；上拉器件(上拉電阻R11)，它連接前述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號提升或衰減至第一電壓+3.3V;分壓器件(分壓電阻R9，R10)，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號分壓而獲得第二電壓+2.4V;比較器U1A，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負端加以接入，以判斷出一個數(shù)字信號控制斜率比較器的數(shù)字信號輸出。
[0066]在圖2中給出一個TXD信號屏蔽部705的較佳實施例，它是由電阻Rl 1，R9, R10,電容Cl，二極管D8，比較器UlA組成。因為紅外接收管Tl接收到的模擬信號距離、發(fā)射強度等的不同，常規(guī)技術的比較器無法正確處理為數(shù)字信號，所以本實施例設計了此斜率比較器。
[0067]當TXD為高電平時，開關D8截止，比較器UlA的正端輸入電壓被Rll上拉到+3.3V,比較器UlA的負端輸入電壓通過R9和RlO對+3.3V分壓得到。此時UlA的正端電壓高于負端電壓，比較器UlA輸出高阻態(tài)，不對斜率比較器的負端進行控制，對模擬信號斜率的變化進行判斷。
[0068]例如，在模擬信號波形上選擇兩點A和B，我們對A、B兩點進行判斷，其中A點是電壓開始下降點，B點是電壓開始上升點，映射在象限坐標中，表示為在第一和第四象限的線，上升的線在第一象限，斜率為正，比較器輸出高電平。下降為第四象限，斜率為負，比較器輸出低電平。對于一直為高或一直為低的情況，斜率為O,比較器輸出不做變化。
[0069]當TXD輸出低電平時，開關D8導通，比較器UlA的正端電壓被D8下拉后小于負端的電壓，比較器輸出低電平，斜率比較器UlB的負端被下拉到低電平，UlB的正端輸入恒大于UlB的負端輸入，UlB輸出高電平，RXD為高。當TXD信號端由低到高發(fā)生跳變時，開關D8又截止，但是因為電阻Rll對電容Cl充電需要一定的時間才能充到高于UlA的負端電壓，這段充電時間保證了在TXD跳變之后紅外接收管因為結電容效應造成的關斷時間晚于紅外發(fā)射管關斷時間而產(chǎn)生的滯后信號被TXD信號給屏蔽，RXD信號端在TXD信號端跳變?yōu)楦唠娖胶蟛粫霈F(xiàn)一個短暫的低電平脈沖。當通訊頭接收到電表發(fā)射的紅外信號時，TXD信號屏蔽電路已經(jīng)釋放了對斜率比較器負端的控制，斜率比較器又可以正常處理紅外接收電路接收到的紅外信號。
[0070]在此基礎上發(fā)明一種電表，它接設于電網(wǎng)供電線與電網(wǎng)用戶負載之間，如圖1A、圖1B和圖2，其包括根據(jù)前述的近紅外讀數(shù)裝置，以及與之相配合的表殼2，在所述表殼2內(nèi)設置有處理器和紅外通訊部201，所述紅外通訊部201電連接至處理器，其中所述表殼2內(nèi)固定有鐵柱1，所述近紅外讀數(shù)裝置內(nèi)固定有磁柱3，所述鐵柱I與所述磁柱3的位置相對應并可吸附在一起。
[0071 ] 在一個較佳實施例中，電表實現(xiàn)與外部設備進行近紅外數(shù)據(jù)通訊的方法包括了步驟:
[0072]I)通過所述近紅外讀數(shù)裝置的數(shù)據(jù)接口連接一個外部數(shù)據(jù)設備并獲取工作電力支持；
[0073]2)將所述近紅外讀數(shù)裝置一端的凸臺對準插入所述表殼對應的定位槽中，使所述表殼內(nèi)的紅外通訊部與讀數(shù)模塊正對地相互通訊耦合；
[0074]3)所述外部數(shù)據(jù)設備通過讀數(shù)模塊向紅外通訊部發(fā)送讀數(shù)信號:通過DSP將其TXD信號端置于低電平，通過電阻R5輸入給信號發(fā)射部的開關器件一個低電平信號使之導通，進而使得所述電源的一個第一電壓提供給紅外發(fā)射陣列，使之向紅外通訊部發(fā)送紅外
信號;
[0075]4)所述電表的處理器通過紅外通訊部接收此紅外信號，并反饋數(shù)據(jù)信號給信號接收部；
[0076]5)通過所述信號接收部的紅外接收管Tl接收此反饋的數(shù)據(jù)信號，所述紅外接收管Tl處于放大狀態(tài)，其C極處于一個電平不確定的低電平狀態(tài)，此時其C極電壓是與所述電表的紅外通訊部的紅外發(fā)射強度和發(fā)散角度成比例關系，當所述紅外通訊部的紅外發(fā)射強度與發(fā)散角度增大時，C極電壓逐漸趨近于OV ;當所述紅外通訊部結束發(fā)射數(shù)據(jù)信號時，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件提升至所述第一電壓；
[0077]6)通過數(shù)據(jù)接口傳送數(shù)據(jù)信息給外部數(shù)據(jù)設備。
[0078]在一個較佳實施例中，在步驟3)中，在所述信號發(fā)射部未接收到來自TXD信號端的信號時，所述DSP將其設置為高電平，通過電阻R5輸入給信號發(fā)射部的開關器件一個高電平信號使之截止；在步驟5)中，在未接收到紅外通訊部的數(shù)據(jù)信號時，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件強置于第一電壓。
[0079]在一個較佳實施例中，當紅外接收管Tl接收到反饋的數(shù)據(jù)信號時，開始進入放大狀態(tài)，其C極電壓開始下降，使得斜率比較器的受控通斷器件開始導通，分別導致比較器UlB的正端和負端所獲得的第一和第二電壓下降；
[0080]通過容性器件將所述比較器UlB的正端電壓下降速度控制為高于負端電壓，使得比較器UlB輸出為低電平，RXD信號端開始由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?br> [0081]當紅外接收管Tl的C極電壓穩(wěn)定在一個低電平時，因受控通斷器件上的壓降不同，導致比較器UlB的正端電壓小于負端電壓，使得比較器UlB維持在低電平輸出，RXD信號端繼續(xù)輸出為低電平信號；
[0082]當紅外接收管Tl停止收到反饋的數(shù)據(jù)信號時，開始由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範顟B(tài)，其C極電壓開始上升到第一電壓，使得所述受控通斷器件的正極側電壓開始上升；
[0083]通過分壓電阻對容性器件進行充電，導致比較器UlB的負端電壓提升速度低于正端電壓，比較器UlB的輸出通過上拉電阻輸出高電平,RXD信號端輸出高電平。在一個較佳實施例中，當DSP的TXD信號端設為高電平時，所述TXD信號屏蔽部的開關器件截止，使得比較器UlA的正端輸入電壓被上拉電阻提升至第一電壓，其中所述比較器UlA的負端電壓是通過分壓電阻對所述第一電壓分壓得到的第二電壓，此時比較器UlA的正端電壓高于負端電壓，使得比較器UlA不對斜率比較器的負端進行控制；
[0084]當DSP的TXD信號端設為低電平時，所述TXD信號屏蔽部的開關器件導通，使得比較器UlA的正端電壓被上拉器件設為低于負端電壓而輸出低電平；
[0085]斜率比較器的比較器UlB負端電壓被拉至低電平，使其正端輸入電壓恒大于負端輸入電壓而輸出高電平，RXD信號端輸出高電平。
[0086]前述實施方式僅僅是對本發(fā)明技術方案的較佳體現(xiàn)，并非是對本發(fā)明技術方案的限定，本發(fā)明的技術范疇和權利主張是以所附權利要求為準的。
【權利要求】
1.近紅外讀數(shù)裝置，它用于與一個電表的紅外通訊部之間的通訊耦合，包括一個近紅外讀數(shù)裝置本體，其改進設計在于:所述近紅外讀數(shù)裝置本體的一端設置有數(shù)據(jù)接口。
2.根據(jù)權利要求1所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進設計在于:所述近紅外讀數(shù)裝置本體的端部設有讀數(shù)頭殼體，所述讀數(shù)頭殼體內(nèi)設有讀數(shù)模塊，所述讀數(shù)模塊連接數(shù)據(jù)接口。
3.根據(jù)權利要求2所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進設計在于:所述讀數(shù)模塊包括了DSP,信號發(fā)射部，信號接收部，斜率比較器以及TXD信號屏蔽部，其中所述DSP分別通過所述的信號發(fā)射部和信號接收部向電表的紅外通訊部發(fā)送和接收紅外信號，且在所述信號發(fā)射部與信號接收部之間連接了斜率比較器以及與之耦合的TXD信號屏蔽部。
4.根據(jù)權利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進設計在于:進一步包括電源，它為所述DSP，信號發(fā)射部和信號接收部提供工作電壓，且進一步連接所述數(shù)據(jù)接口，通過所述數(shù)據(jù)接口獲取外部電力源。
5.根據(jù)權利要求4所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進設計在于:所述數(shù)據(jù)接口為航空插頭或者USB接口。
6.根據(jù)權利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進設計在于:所述信號發(fā)射部包括紅外發(fā)射陣列，以及與之耦合的開關器件，通過所述開關器件Ql受控于DSP的TXD信號端且進一步控制所述紅外發(fā)射陣列，其中所述紅外發(fā)射陣列包括若干個并行且對稱設置的紅外發(fā)射管。
7.根據(jù)權利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進設計在于:所述信號接收部包括上拉器件和與之連接的紅外接收管Tl， 通過所述紅外接收管Tl接收電表的紅外通訊部的紅外信號。
8.根據(jù)權利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進設計在于:所述斜率比較器的輸入端接入信號接收部，且包括: 受控通斷器件，它連接至所述信號接收部，根據(jù)此信號接收部的紅外接收管Tl的信號而對后級電路造成通斷控制； 上拉器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號提升或衰減至第一電壓； 分壓器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號分壓而獲得第二電壓；比較器U1B，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負端加以接入，以判斷出一個數(shù)字信號給DSP的RXD信號端。
9.根據(jù)權利要求8所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進設計在于:進一步包括與所述分壓器件并聯(lián)的容性器件，它在所述受控通斷器件的通斷過程中進行充電和放電，以使得所述第一電壓與第二電壓之間產(chǎn)生一個固定差值。
10.根據(jù)權利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進設計在于:所述TXD信號屏蔽部接入DSP的TXD信號端，且控制所述斜率比較器，它包括: 開關器件，它接入所述TXD信號端且根據(jù)其電平進一步控制后級電路； 上拉器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號提升或衰減至第一電壓； 分壓器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號分壓而獲得第二電壓； 比較器U1A，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負端加以接入，以判斷出一個數(shù)字信號控制斜率比較器的數(shù)字信號輸出。
11.電表，它接設于電網(wǎng)供電線與電網(wǎng)用戶負載之間，其改進設計在于:包括根據(jù)權利要求I至10中任意一項所述的近紅外讀數(shù)裝置，以及與之相配合的表殼，在所述表殼內(nèi)設置有處理器和紅外通訊部，所述紅外通訊部電連接至處理器，其中所述表殼內(nèi)固定有鐵柱，所述近紅外讀數(shù)裝置內(nèi)固定有磁柱，所述鐵柱與所述磁柱的位置相對應并可吸附在一起。
12.根據(jù)權利要求11所述的電表，其改進設計在于實現(xiàn)與外部設備進行近紅外數(shù)據(jù)通訊的方法包括了步驟: 1)通過所述近紅外讀數(shù)裝置的數(shù)據(jù)接口連接一個外部數(shù)據(jù)設備并獲取工作電力支持； 2)將所述近紅外讀數(shù)裝置一端的凸臺對準插入所述表殼對應的定位槽中，使所述表殼內(nèi)的紅外通訊部與讀數(shù)模塊正對地相互通訊耦合； 3)所述外部數(shù)據(jù)設備通過讀數(shù)模塊向紅外通訊部發(fā)送讀數(shù)信號:通過DSP將其TXD信號端置于低電平，通過電阻R5輸入給信號發(fā)射部的開關器件一個低電平信號使之導通，進而使得所述電源的一個第一電壓提供給紅外發(fā)射陣列，使之向紅外通訊部發(fā)送紅外信號； 4)所述電表的處理器通過紅外通訊部接收此紅外信號，并反饋數(shù)據(jù)信號給信號接收部; 5)通過所述信號接收部的紅外接收管Tl接收此反饋的數(shù)據(jù)信號，所述紅外接收管Tl處于放大狀態(tài)，其C極處于一個電平不確定的低電平狀態(tài)，此時其C極電壓是與所述電表的紅外通訊部的紅外發(fā)射強度和發(fā)散角度成比例關系，當所述紅外通訊部的紅外發(fā)射強度與發(fā)散角度增大時，C極電壓逐漸趨近于OV ;當所述紅外通訊部結束發(fā)射數(shù)據(jù)信號時，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件提升至所述第一電壓； 6)通過數(shù)據(jù)接口傳送數(shù)據(jù)信息給外部數(shù)據(jù)設備。
13.根據(jù)權利要求12所述的電表，其改進設計在于:在步驟3)中，在所述信號發(fā)射部未接收到來自TXD信號端的信號時，所述DSP將其設置為高電平，通過電阻R5輸入給信號發(fā)射部的開關器件一個高電平信號使之截止；在步驟5)中，在未接收到紅外通訊部的數(shù)據(jù)信號時，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件強置于第一電壓。
14.根據(jù)權利要求12所述的電表，其改進設計在于: 當紅外接收管Tl接收到反饋的數(shù)據(jù)信號時，開始進入放大狀態(tài)，其C極電壓開始下降，使得斜率比較器的受控通斷器件開始導通，分別導致比較器UlB的正端和負端所獲得的第一和第二電壓下降； 通過容性器件將所述比較器UlB的正端電壓下降速度控制為高于負端電壓，使得比較器UlB輸出為低電平，RXD信號端開始由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑? 當紅外接收管Tl的C極電壓穩(wěn)定在一個低電平時，因受控通斷器件上的壓降不同，導致比較器UlB的正端電壓小于負端電壓，使得比較器UlB維持在低電平輸出，RXD信號端繼續(xù)輸出為低電平信號； 當紅外接收管Tl停止收到反饋的數(shù)據(jù)信號時，開始由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範顟B(tài)，其C極電壓開始上升到第一電壓，使得所述受控通斷器件的正極側電壓開始上升； 通過分壓電阻對容性器件進行充電，導致比較器UlB的負端電壓提升速度低于正端電壓，比較器UlB的輸出通過上拉電阻輸出高電平，RXD信號端輸出高電平。
15.根據(jù)權利要求14所述的電表，其改進設計在于: 當DSP的TXD信號端設為高電平時，所述TXD信號屏蔽部的開關器件截止，使得比較器UlA的正端輸入電壓被上拉電阻提升至第一電壓，其中所述比較器UlA的負端電壓是通過分壓電阻對所述第一電壓分壓得到的第二電壓，此時比較器UlA的正端電壓高于負端電壓，使得比較器UlA不對斜率比較器的負端進行控制； 當DSP的TXD信號端設為低電平時，所述TXD信號屏蔽部的開關器件導通，使得比較器UlA的正端電壓被上拉器件設為低于負端電壓而輸出低電平； 斜率比較器的比較器UlB負端電壓被拉至低電平，使其正端輸入電壓恒大于負端輸入電壓而輸出高電平，RXD信號端輸出高電平。
【文檔編號】G01R11/00GK103513074SQ201310470071
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年10月10日 優(yōu)先權日:2013年10月10日
【發(fā)明者】錢海波, 陳剛, 陳凱 申請人:華立儀表集團股份有限公司