一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)，屬于電氣通信接口測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]電氣測(cè)試工具是電氣設(shè)備研制開發(fā)、以及相關(guān)產(chǎn)品生產(chǎn)檢測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)維修維護(hù)的必備裝置。電氣設(shè)備組件之間包含大量通信接口，電氣設(shè)備通信接口的測(cè)試工具也非常重要。CAN總線或485總線接口等串行通信接口因?yàn)槠湫盘?hào)線數(shù)量少，只需兩根，所以在電氣設(shè)備中的應(yīng)用非常普遍，也成為設(shè)備功能測(cè)試檢查的重要通道。但是設(shè)備安裝位置各有差異，而且現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)線路往往具有電氣安全上的隱患，所以通過無(wú)線方式將信號(hào)探測(cè)前端和包含測(cè)試協(xié)議的終端分離，能夠簡(jiǎn)化現(xiàn)場(chǎng)操作，同時(shí)也可降低對(duì)測(cè)試終端的電氣性能要求。在中國(guó)發(fā)明專利《分布式電力系統(tǒng)電能質(zhì)量多指標(biāo)分析監(jiān)測(cè)平臺(tái)K申請(qǐng)?zhí)?201510177233.3)中，報(bào)道了一種由信息采集系統(tǒng)、云端數(shù)據(jù)庫(kù)和分布式電能質(zhì)量分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成的監(jiān)測(cè)平臺(tái)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。該監(jiān)測(cè)平臺(tái)中的信息采集系統(tǒng)就采用了基于藍(lán)牙通信模塊的無(wú)線通信技術(shù)。無(wú)線通信將由降壓模塊、AD轉(zhuǎn)換模塊、單片機(jī)采樣模塊所組成信號(hào)探測(cè)前端與用于進(jìn)一步處理數(shù)據(jù)的移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，這種方式也便于使用者通過移動(dòng)終端進(jìn)行測(cè)試功能的選擇操作。但是已有技術(shù)報(bào)道僅僅是用于對(duì)電網(wǎng)信號(hào)的測(cè)量，并未應(yīng)用于電氣通信接口測(cè)試。當(dāng)前已有的電氣通信接口測(cè)試系統(tǒng)，因?yàn)闆]有采用有效的電壓檢測(cè)和電氣隔離措施，經(jīng)常會(huì)因?yàn)橥ㄐ啪€路的短路或設(shè)備內(nèi)部故障，引起測(cè)試設(shè)備及其終端的過壓過流，造成測(cè)試設(shè)備的損壞報(bào)廢。同時(shí)，未采用無(wú)線隔離的測(cè)試設(shè)備，即信號(hào)探測(cè)前端和終端一體的設(shè)備，如果顯示終端屏幕較大，則現(xiàn)場(chǎng)使用不夠便攜，如果顯示終端屏幕較小，又不便觀測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是針對(duì)已有電氣通信接口測(cè)試系統(tǒng)的不足，希望通過采用電壓檢測(cè)，避免測(cè)試設(shè)備過壓過流，同時(shí)通過無(wú)線隔離實(shí)現(xiàn)用于信號(hào)探測(cè)和通信連接的測(cè)試連接器和終端的分離，縮小測(cè)試連接器的體積，降低對(duì)終端電氣性能的要求，便于現(xiàn)場(chǎng)操作。
[0004]—種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)，包括:數(shù)據(jù)處理和顯示終端、測(cè)試連接器、以及將二者相連的無(wú)線通信組件；其中，測(cè)試連接器由探頭、信號(hào)調(diào)理電路、AD采樣電路、本地測(cè)量算法、串口通信接口電路、防過流驅(qū)動(dòng)電路、繼電器、以及數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議組成;探頭用以連接被測(cè)串口，并進(jìn)而和信號(hào)調(diào)理電路、AD采樣電路、本地測(cè)量算法、以及數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議依次串聯(lián);數(shù)據(jù)控制和發(fā)送協(xié)議通過采樣時(shí)鐘控制決定AD采樣電路的采樣頻率;本地測(cè)量算法包括串口電壓狀態(tài)的保護(hù)控制算法，當(dāng)數(shù)據(jù)處理和顯示終端通過無(wú)線通信組件控制數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議啟動(dòng)串口通信測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議首先依據(jù)保護(hù)控制算法獲得的串口電壓狀態(tài)，并根據(jù)串口電壓狀態(tài)控制繼電器和通信測(cè)試過程，如果串口電壓狀態(tài)異常，則不閉合繼電器，串口通信測(cè)試終止，如果串口電壓狀態(tài)正常，則閉合繼電器，數(shù)據(jù)處理和顯示終端啟動(dòng)串口通信測(cè)試過程，通過由無(wú)線通信組件、數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議、串口通信接口電路、防過流驅(qū)動(dòng)電路、繼電器、探頭組成的通信通道，向被測(cè)串口發(fā)送通信測(cè)試數(shù)據(jù)，并接收和檢測(cè)回復(fù)數(shù)據(jù);在通信測(cè)試過程中，如果保護(hù)控制算法獲得的串口電壓狀態(tài)出現(xiàn)異常，則斷開繼電器，串口通信測(cè)試終止。
[0005]進(jìn)一步的，所述的無(wú)線通信組件由紅外光收發(fā)器、紅外驅(qū)動(dòng)電路、通信調(diào)制和解調(diào)器、以及通信協(xié)議組成。
[0006]進(jìn)一步的，所述的無(wú)線通信組件由天線、射頻驅(qū)動(dòng)電路、通信調(diào)制和解調(diào)器、以及通信協(xié)議組成。
[0007]進(jìn)一步的，所述的本地測(cè)量算法包括測(cè)量探頭兩端電壓均值的直流算法，所測(cè)直流數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議部分、無(wú)線通信組件傳遞至數(shù)據(jù)處理和顯示終端。
[0008]進(jìn)一步的，所述的本地測(cè)量算法包括測(cè)量探頭兩端電壓有效值的交流算法，所測(cè)交流數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議部分、無(wú)線通信組件傳遞至數(shù)據(jù)處理和顯示終端。
[0009]進(jìn)一步的，所述的本地測(cè)量算法包括記錄探頭兩端電壓采樣波形的觸發(fā)采樣處理，所測(cè)采樣數(shù)據(jù)通過數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議部分、無(wú)線通信組件傳遞至數(shù)據(jù)處理和顯示終端。
[0010]進(jìn)一步的，所述的保護(hù)控制算法依據(jù)設(shè)定的閾值范圍檢測(cè)探頭兩端電壓采樣值，當(dāng)探頭兩端電壓采樣值超出該閾值范圍時(shí)，則判斷串口電壓狀態(tài)異常，否則判斷串口電壓狀態(tài)正常。
[0011 ]進(jìn)一步的，所述的防過流驅(qū)動(dòng)電路檢測(cè)探頭流經(jīng)電流時(shí)，當(dāng)電流超過設(shè)定閾值時(shí)，則判斷出現(xiàn)過流，并通過數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議部分?jǐn)嚅_斷開繼電器，串口通信測(cè)試終止。
[0012]本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的有益之處在于:通過由探頭、信號(hào)調(diào)理電路、AD采樣電路、本地測(cè)量算法組成的電壓檢測(cè)功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)串口電壓狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，進(jìn)而利用保護(hù)控制算法對(duì)測(cè)試設(shè)備進(jìn)行保護(hù)，避免了通信接口直接接入發(fā)生電氣故障。同時(shí)，在通信測(cè)試過程中，電壓檢測(cè)和防過流驅(qū)動(dòng)電路都將對(duì)測(cè)試設(shè)備實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)保護(hù)。數(shù)據(jù)處理和顯示終端與測(cè)試連接器之間通過無(wú)線通信組件進(jìn)行連接，使得測(cè)試連接器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，縮小了體積。同時(shí)，這也避免了數(shù)據(jù)處理和顯示終端和被測(cè)設(shè)備有電氣連接，防止了成本較高的終端部分直接發(fā)生電氣故障，由此也降低了對(duì)終端電氣特性的要求。終端與測(cè)試連接器分離，也便于測(cè)試連接器的接線，便于采用大屏終端進(jìn)行觀測(cè)，給現(xiàn)場(chǎng)操作帶來(lái)了便利。
【附圖說明】
[0013]圖1是已有分布式電力系統(tǒng)電能質(zhì)量多指標(biāo)分析監(jiān)測(cè)平臺(tái)的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)圖。
[0015]圖3是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)調(diào)理電路的電路結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖4是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的信號(hào)跟隨電路圖。
[0017]圖5是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的電平偏移電路圖。
[0018]圖6是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的二階濾波電路圖。
[0019]圖7是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的AD采樣電路的實(shí)現(xiàn)電路圖。
[0020]圖8是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的串口電壓狀態(tài)的保護(hù)控制算法流程圖。
[0021]圖9是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的防過流驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0022]圖10是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的繼電器驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0023]圖11是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的字節(jié)傳輸序列圖。
[0024]圖12是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的幀格式圖。
[0025]圖13是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的基于紅外的隔離數(shù)據(jù)收發(fā)電路框圖。
[0026]圖14是本發(fā)明一種具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的基于藍(lán)牙的隔離數(shù)據(jù)收發(fā)電路框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027]本發(fā)明具有電壓檢測(cè)的無(wú)線隔離電能表有極性485串行通信接口測(cè)試系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施例的組成結(jié)構(gòu)如圖2所示。該實(shí)施例中包括數(shù)據(jù)處理和顯示終端、測(cè)試連接器、以及將二者相連的無(wú)線通信組件。其中，測(cè)試連接器由探頭、信號(hào)調(diào)理電路、AD采樣電路、本地測(cè)量算法、串口通信接口電路、防過流驅(qū)動(dòng)電路、繼電器、以及數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議組成。被測(cè)串口通過探頭進(jìn)行連接，并和信號(hào)調(diào)理電路、AD采樣電路、本地測(cè)量算法部分、以及數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議部分依次串聯(lián)。數(shù)據(jù)控制和發(fā)送協(xié)議通過采樣時(shí)鐘控制決定AD采樣電路的采樣頻率。本地測(cè)量算法包括串口電壓狀態(tài)的保護(hù)控制算法。當(dāng)數(shù)據(jù)處理和顯示終端通過無(wú)線通信組件控制數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議啟動(dòng)串口通信測(cè)試時(shí)，數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議首先依據(jù)保護(hù)控制算法獲得的串口電壓狀態(tài)，并根據(jù)串口電壓狀態(tài)控制繼電器和通信測(cè)試過程，如果串口電壓狀態(tài)異常，則不閉合繼電器，串口通信測(cè)試終止。如果串口電壓狀態(tài)正常，則數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議閉合繼電器，啟動(dòng)串口通信測(cè)試過程，通過由無(wú)線通信組件、數(shù)據(jù)收發(fā)和測(cè)試協(xié)議、串口通信接口電路、防過流驅(qū)動(dòng)電路、繼電器、探頭組成的通信通道，向被測(cè)串口發(fā)送通信測(cè)試數(shù)據(jù)，并接收和檢測(cè)回復(fù)數(shù)據(jù)。在通信測(cè)試過程中，如果保護(hù)控制算法獲得的串口電壓狀態(tài)出現(xiàn)異常，則斷開繼電器，串口通信測(cè)試終止。
[0028]本發(fā)明實(shí)例的信號(hào)調(diào)理電路的電路結(jié)構(gòu)圖，如圖3所示。從探頭獲取的電壓信號(hào)經(jīng)過信號(hào)衰減電路、信號(hào)跟隨電路、偏移電路、濾波和保護(hù)電路，然后輸入到AD采樣電路。AD采樣電路采用微處理器芯片STM32F207內(nèi)部自帶的AD轉(zhuǎn)換電路。由于該AD采樣電路的信號(hào)輸入范圍為OV?