專利名稱：短視距無(wú)線調(diào)控器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種短視距無(wú)線調(diào)控器，基于輸出功率+20dBm (IOOmW)微功率無(wú)線國(guó)網(wǎng)通信模塊接口，能實(shí)現(xiàn)低壓電力線上的470MHz或505MHz無(wú)線射頻可靠通信，實(shí)現(xiàn)低壓集抄采集系統(tǒng)自動(dòng)抄表(AMR)。
背景技術(shù)：
隨著智能電網(wǎng)概念在中國(guó)的逐步推廣，智能電表的需求量也將出現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)， 在諸多通信方式中，無(wú)線始終是一個(gè)熱點(diǎn)，而短視距無(wú)線自組網(wǎng)是一種低功耗、低成本、傳輸速高、高可靠性的雙向無(wú)線通信技術(shù)。同時(shí)，由于短視距無(wú)線不會(huì)出現(xiàn)相互干擾，并且一次抄表成功率達(dá)到99. 5%，所以被認(rèn)為是未來(lái)電力行業(yè)“最后一公里”數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖罴呀鉀Q方案。無(wú)線自組網(wǎng)技術(shù)在美國(guó)、歐洲等地已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，而澳大利亞則將無(wú)線自組網(wǎng)制定成唯一的通信標(biāo)準(zhǔn)。由于電力行業(yè)“最后一公里”終端用戶數(shù)量龐大，現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境非常復(fù)雜，目前低壓集抄采集系統(tǒng)中多種數(shù)據(jù)通信傳輸方式并存，當(dāng)前我國(guó)市場(chǎng)上可獲取的電力抄表方案包括 有線RS485、RS232維護(hù)、GPRS/CDMA、光纖、WIFI、電力線載波、短視距無(wú)線自組網(wǎng)，以及短視距無(wú)線點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(手持無(wú)線PDA或無(wú)線抄表車)等。盡管電力行業(yè)短視距無(wú)線通信模塊大量應(yīng)用于低壓集抄采集器系統(tǒng)中，但是，現(xiàn)場(chǎng)技支及測(cè)試人員手持終端工具的研發(fā)相對(duì)滯后。現(xiàn)有終端存在供電方式混亂不明確、信號(hào)電平不兼容、硬件工裝眾多且功能單一，調(diào)控器連線繁瑣等諸多問(wèn)題，制約著現(xiàn)場(chǎng)技支及測(cè)試人員解決問(wèn)題效率及客戶滿意度等。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種便攜性好、能有較好通用性的短視距無(wú)線調(diào)控
ο本實(shí)用新型提供的這種用于短視距無(wú)線調(diào)控器，包括與PC機(jī)或掌機(jī)通信的USB接口電路和5V TTL接口電路、電平轉(zhuǎn)換電路、短視距無(wú)線模塊接口電路、光耦隔離電路，電平轉(zhuǎn)換電路與各接口電路連接，將外部的5v TTL電平轉(zhuǎn)換為各接口電路的3. 3v接口數(shù)據(jù)電平，來(lái)自低壓集抄現(xiàn)場(chǎng)的220V電壓通過(guò)適配器為電平轉(zhuǎn)換電路和各接口電路供電，來(lái)自PC 機(jī)的電源能通過(guò)USB為各接口電路供電，連接的外部電源和數(shù)據(jù)用光耦隔離。所述電平轉(zhuǎn)換電路包括與所述短視距無(wú)線模塊接口電路之間的電阻、電容、三極管電路，實(shí)現(xiàn)接口電平間的相互轉(zhuǎn)換。所述短視距無(wú)線模塊接口電路，采用基于Q/ GDW354-2009《國(guó)家電網(wǎng)公司智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)宣貫材料第一分冊(cè)智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于低壓集抄采集系統(tǒng)通信模塊弱電接口引腳定義、可插拔式短視距無(wú)線模塊的接口插座，用于兼容所有低壓集抄采集系統(tǒng)終端的短視距無(wú)線模塊。所述USB接口電路采用 cp2102芯片。電平轉(zhuǎn)換電路中的三極管采用MMBT4403和MMBT4401三極管。本實(shí)用新型采用USB與PC機(jī)或掌機(jī)進(jìn)行通信，包含USB供電和數(shù)據(jù)通信兩個(gè)部分，既可以實(shí)現(xiàn)USB2.0數(shù)據(jù)通信，又可以實(shí)現(xiàn)3.3V TTL電平數(shù)據(jù)通信，便攜性好。而且本實(shí)用新型的短視距無(wú)線模塊接口電路，可插拔式微功率無(wú)線模塊的接口插座和短視距無(wú)線通用模塊接口插座(有方、SLiicom、睿能、桑銳等)都采用的情況下，使其能兼容不同短視距無(wú)線模塊(單相電能表、單相采集器、三相電能表、低壓集抄集中器等)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需求可隨時(shí)更換無(wú)線模塊，完成集中器主節(jié)點(diǎn)和表端從節(jié)點(diǎn)功能，實(shí)現(xiàn)RF無(wú)線470MHz或505MHz數(shù)據(jù)通信功能，通用性好，能夠滿足在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、測(cè)試、監(jiān)控、維護(hù)等工作需求。

圖1是本實(shí)用新型的原理框圖。圖2是本實(shí)用新型的電平轉(zhuǎn)換電路。圖3是本實(shí)用新型的使用示意圖。
具體實(shí)施方式
從圖1可以看出本實(shí)用新型包括與PC機(jī)或掌機(jī)通信的USB接口電路和5V TTL接口電路、電平轉(zhuǎn)換電路、短視距無(wú)線模塊接口電路、光耦隔離電路，電平轉(zhuǎn)換電路與含有各接口電路的接口芯片連接，將外部的5v TTL電平轉(zhuǎn)換為各接口電路的3. 3v接口數(shù)據(jù)電平， 來(lái)自市電的220V電壓通過(guò)適配器為電平轉(zhuǎn)換電路供電并為各接口電路補(bǔ)充供電，來(lái)自PC 機(jī)或電表的電源通過(guò)USB為各接口電路供電，連接的外部電源和數(shù)據(jù)用光耦隔離。以下對(duì)圖1中涉及的各部分進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明1)供電電子設(shè)備供電方案優(yōu)劣直接影響著設(shè)備的實(shí)用性、通用性，在電力行業(yè)，由于現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用環(huán)境復(fù)雜，為了保證調(diào)控器在可預(yù)見(jiàn)場(chǎng)合正常工作，考慮到供電功率、現(xiàn)場(chǎng)可行性、通信穩(wěn)定性需求等諸多限制因素，本調(diào)控器電源方案采取如下三種電路并存第一，采用PC機(jī)USB供電，同時(shí)，也可以完成通信，根據(jù)國(guó)網(wǎng)規(guī)范，短視距無(wú)線模塊供電普遍采用5V電源，模塊供電內(nèi)部采用LDO穩(wěn)壓芯片，例如AMS1117-3. 3，模塊通信電平為5V TTL電平通信，僅一根USB線就可以完成供電加調(diào)控的功能，便攜實(shí)用；第二， 采用電能表弱電接口供電方式，根據(jù)國(guó)網(wǎng)規(guī)范，有些模塊功耗較高，USB供電不能保證穩(wěn)定通信，采用15V供電，調(diào)控器電源采用UC841B開關(guān)電源方案，具有較寬幅電壓輸入范圍(4. 5V-24V)，轉(zhuǎn)換效率高(可達(dá)85%)，負(fù)載電流大(可達(dá)250mA)，具有輸出反饋調(diào)節(jié)，根據(jù)IiC841b芯片硬件參考手冊(cè)，電路輸出電壓值Vout=Vfb* (1+R1/R2)，由于本電路方案需要輸出3. 3V電壓，而Vfb=O. 765V，通過(guò)計(jì)算可得Rl=6. 8k，R2=2k，輸出電壓值理論值為 3. 366V，滿足短視距無(wú)線供電需求；第三，市電，短視距調(diào)控器電路方案中，增加電力行業(yè)低壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)220V電源作為調(diào)控器工作電源，其中既可以直接采用電源適配器轉(zhuǎn)換5V 供電，例如采用AC/DC穩(wěn)壓直流電源輸出電壓9V，電流1A，又可以采用鱷魚夾線直接連接 220V取電。2 )短視距無(wú)線模塊接口電路在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，技術(shù)人員絕大多數(shù)需要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)無(wú)線環(huán)境進(jìn)行一定的檢測(cè)，才可以有針對(duì)性的解決問(wèn)題，所以一般都是采用特定短視距無(wú)線模塊監(jiān)控RF無(wú)線空中數(shù)據(jù)報(bào)文 (例如節(jié)點(diǎn)路由請(qǐng)求、脫離網(wǎng)絡(luò)命令、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)、信號(hào)強(qiáng)度、控制命令等)，因此，調(diào)控器提供此部分電路就是給予提供接口支持，完成與PC機(jī)之間的正常通信?；赒/GDW354-2009《國(guó)家電網(wǎng)公司智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)宣貫材料第一分冊(cè)智能電能表系列標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于低壓集抄采集系統(tǒng)通信模塊弱電接口引腳定義、可插拔式短視距無(wú)線模塊的接口插座，用于兼容所有低壓集抄采集系統(tǒng)終端的短視距無(wú)線模塊，尤其是通信接口 RXD、TXD和供電接口 VDD、GND的定義，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)外圍電路方案。3 ) USB 接口電路隨著電腦技術(shù)的發(fā)展，USB接口越來(lái)越多，通信速度快，而COM串口僅有少數(shù)筆記本電腦才具有，如下是電力行業(yè)，串口和USB通信方式比較
權(quán)利要求1.一種短視距無(wú)線調(diào)控器，其特征在于該調(diào)控器包括與PC機(jī)或掌機(jī)通信的USB接口電路和5V TTL接口電路、電平轉(zhuǎn)換電路、短視距無(wú)線模塊接口電路、光耦隔離電路，電平轉(zhuǎn)換電路與各接口電路連接，將外部的5v TTL電平轉(zhuǎn)換為各接口電路的3. 3v接口數(shù)據(jù)電平，來(lái)自市電的220V電壓通過(guò)適配器為電平轉(zhuǎn)換電路供電并為各接口電路補(bǔ)充供電，來(lái)自PC機(jī)或電表的電源通過(guò)USB為各接口電路供電，連接的外部電源和數(shù)據(jù)用光耦隔離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短視距無(wú)線調(diào)控器，其特征在于電平轉(zhuǎn)換電路包括與所述短視距無(wú)線模塊接口電路之間的電阻、電容、三極管電路，實(shí)現(xiàn)接口電平間的相互轉(zhuǎn)換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短視距無(wú)線調(diào)控器，其特征在于短視距無(wú)線模塊接口電路采用可插拔式微功率無(wú)線模塊的接口插座和短視距無(wú)線通用模塊接口插座。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的短視距無(wú)線調(diào)控器，其特征在于USB接口電路采用cp2102芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的短視距無(wú)線調(diào)控器，其特征在于電平轉(zhuǎn)換電路中的三極管采用 MMBT4403 和 MMBT4401 三極管。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種短視距無(wú)線調(diào)控器，包括與PC機(jī)或掌機(jī)通信的USB接口電路和5VTTL接口電路、電平轉(zhuǎn)換電路、短視距無(wú)線模塊接口電路、光耦隔離電路，電平轉(zhuǎn)換電路與各接口電路連接，將外部的5vTTL電平轉(zhuǎn)換為各接口電路的3.3v接口數(shù)據(jù)電平，來(lái)自低壓集抄現(xiàn)場(chǎng)的220V電壓通過(guò)適配器為電平轉(zhuǎn)換電路和各接口電路供電，來(lái)自PC機(jī)的電源能通過(guò)USB為各接口電路供電，連接的外部電源和數(shù)據(jù)用光耦隔離。本實(shí)用新型便攜性好、通用性強(qiáng)，能夠滿足在現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、測(cè)試、監(jiān)控、維護(hù)等工作需求。
文檔編號(hào)G08C17/02GK202134099SQ20112027771
公開日2012年2月1日 申請(qǐng)日期2011年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月2日
發(fā)明者徐鵬程, 王成, 陳坤 申請(qǐng)人:長(zhǎng)沙威勝信息技術(shù)有限公司