專利名稱：熱分配器電路模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及用在熱分配器上的電路模塊，屬于熱分配器電氣元件領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
熱分配器是熱力公司在熱力管道中常用的一種裝置，用來實(shí)現(xiàn)對(duì)熱量的控制。為了保證熱量分配數(shù)據(jù)的安全，已有的熱分配器大都使用了專用的ESAM安全芯片對(duì)熱分配器內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸，并通過多種工業(yè)總線將表內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸給外部機(jī)器。但已有的熱分配器在電路設(shè)計(jì)上均未充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的需要，維修人員在熱分配器現(xiàn)場(chǎng)時(shí)，如果需要對(duì)表內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取或向分配器表具內(nèi)輸入新的管理代碼指令等，也需要通過遠(yuǎn)程的上位機(jī)或管理系統(tǒng)才能操作，增加了維護(hù)和保養(yǎng)的復(fù)雜性。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺 失，本實(shí)用新型公開了一種用在熱分配器上的電路模塊，與已有的熱分配器電路模塊相比，不僅保持了通過串口、MBUS總線等傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式，并且在電路模塊上還安裝了用于讀取常見的存儲(chǔ)設(shè)備，如U盤、SD卡、TF卡等，方便了工程人員在機(jī)器現(xiàn)場(chǎng)對(duì)熱分配器進(jìn)行維護(hù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:熱分配器電路模塊，包括主芯片電路，主芯片電路上連接有電源接口電路、繼電器電路、RS-232接口轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘芯片電路、存儲(chǔ)器電路、EEPROM存儲(chǔ)器電路、MAX485轉(zhuǎn)串口電路、與MAX485轉(zhuǎn)串口電路連接的通訊接口電路、指示燈電路、MBUS器件電路、按鍵電路、串口接口電路、EASM電路、ESAM時(shí)鐘產(chǎn)生電路、引腳接口、在線編程接口電路，其中主芯片上還連接有USB電源控制電路、USB接口電路、TF卡接口電路、SD卡接口電路、SD卡電源控制電路。通過上述設(shè)計(jì)，在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸基礎(chǔ)上，本實(shí)用新型的電路模塊增加了常見存儲(chǔ)設(shè)備，包括USB設(shè)備、SD卡、TF卡，的讀取和存儲(chǔ)功能，有效改善了熱分配器現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)的方便性。其中，所述電源接口電路連接12V直流電源接入，12V直流電源連通整流橋，整流橋連接到穩(wěn)壓芯片將電壓穩(wěn)在5.0V，給外圍設(shè)備工作電壓為5V的器件提供穩(wěn)定的工作電壓，穩(wěn)壓芯片連接到穩(wěn)壓器得到3.3V電壓為單片機(jī)主芯片提供安全工作電壓。通過使用整流橋，讓電源接口不用區(qū)分正負(fù)極，增加了使用的便捷性。為了保護(hù)設(shè)備器件不被燒壞，在電源接口電路上串接了多個(gè)保險(xiǎn)絲，在電路出現(xiàn)異常電流和電壓時(shí)保險(xiǎn)絲熔斷。其中，所述繼電器電路為多個(gè)雙刀雙擲繼電器(即RELAY DPDT)并聯(lián)組成，優(yōu)選是兩路雙刀雙擲繼電器，能夠?qū)崿F(xiàn)多種電氣參數(shù)條件下的電路控制與保護(hù)。其中，RS-232接口轉(zhuǎn)換電路能夠提供近距離(通常是在15m內(nèi))上的表內(nèi)數(shù)據(jù)傳輸，將熱分配器內(nèi)的數(shù)據(jù)通過RS-232接口轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)所能接收的串口數(shù)據(jù)，優(yōu)選的，所述RS-232接口轉(zhuǎn)換電路為四路并聯(lián)。其中，時(shí)鐘芯片電路用于為主芯片電路提供準(zhǔn)確地時(shí)鐘信號(hào)，所述時(shí)鐘芯片電路采用PCF8563，并連接有備用電池，在斷電時(shí)依舊可以保持提供準(zhǔn)確的時(shí)鐘信號(hào)。其中，存儲(chǔ)器電路、EEPROM存儲(chǔ)器電路均用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)代碼，其中存儲(chǔ)器電路采用24C256存儲(chǔ)器，適用于存儲(chǔ)較少容量的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)容量不超過數(shù)據(jù)容量是32768 ;而EEPROM存儲(chǔ)器電路采用較大容量的存儲(chǔ)器，本實(shí)用新型所用的是串行接口的FLASH存儲(chǔ)器AT4OTB161D，能夠存儲(chǔ)不超過16Mb的數(shù)據(jù)。其中，MAX485轉(zhuǎn)串口電路將TTL轉(zhuǎn)為485串口用于做485總線通信、通訊接口電路采用反向穩(wěn)壓管和可調(diào)電阻可以更好的匹配MAX485通訊總線，使通訊線路更加穩(wěn)定，二者協(xié)同完成熱分配器內(nèi)數(shù)據(jù)通過MAX485通訊總線傳輸?shù)墓δ堋Ｆ渲?，所述指示燈電路設(shè)有多路并聯(lián)的指示燈，通過調(diào)整多組指示燈的亮度、顏色等，可以顯示多種信號(hào)。其中，MBUS器件電路能夠?qū)岱峙淦鲀?nèi)數(shù)據(jù)經(jīng)由MBUS總線實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離傳輸；串口接口電路則直接提供USART模塊提供串口數(shù)據(jù)傳輸功能。其中，所述按鍵電路采用串聯(lián)RC電路，通過對(duì)地接一個(gè)電容，使電路中的交流成份由電容入地，工作更穩(wěn)定；通過接入電阻，起到阻尼作用，避免引起振蕩，可以有效防止按鍵抖動(dòng)。其中，所述ESAM電路設(shè)有三極管，用于控制對(duì)ESAM芯片的供電；而ESAM時(shí)鐘產(chǎn)生電路專為ESAM電路的ESAM芯片產(chǎn)生時(shí)鐘晶振信號(hào)。其中，引腳接口用于向 分配器內(nèi)插入智能卡時(shí)完成數(shù)據(jù)讀取。其中，在線編程接口電路用于連接上位機(jī)，用于實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)主芯片電路內(nèi)單片機(jī)的重新編程或代碼修改。其中，USB電源控制電路用于控制外接USB設(shè)備的供電，USB接口電路用于接入U(xiǎn)SB設(shè)備，TF卡接口電路、SD卡接口電路分別用于接入TF卡、SD卡，SD卡電源控制電路用于控制TF卡、SD卡電源供應(yīng)(TF、SD在電氣層參數(shù)是一致的，可以共用)。進(jìn)一步的，主芯片電路上還連接有USB轉(zhuǎn)接電路，為USB-UART轉(zhuǎn)接電路，用于將USB 口虛擬成COM 口以達(dá)到擴(kuò)展的目的，在本實(shí)用新型中所用的USB轉(zhuǎn)接電路是CP2102，與其它轉(zhuǎn)接模塊相比，CP2102集成度高，內(nèi)置USB2.0全速功能控制器、USB收發(fā)器、晶體振蕩器、EEPROM及異步串行數(shù)據(jù)總線(UART)，支持調(diào)制解調(diào)器全功能信號(hào)，無需任何外部的USB器件，降低了電路設(shè)計(jì)復(fù)雜性。進(jìn)一步的，主芯片電路上還連接有無線通訊芯片電路，用于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。進(jìn)一步的，主芯片電路上還連接有多個(gè)上拉電阻作為上拉電源用于控制功耗。

圖1為本實(shí)用新型電路模塊結(jié)構(gòu)示意圖；圖2a_2w為本實(shí)用新型的電路模塊所用電路元件電路圖。
具體實(shí)施方式
參考圖1，本實(shí)用新型的電路模塊，包括主芯片電路，主芯片電路上連接有電源接口電路、繼電器電路、RS-232接口轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘芯片電路、存儲(chǔ)器電路、EEPROM存儲(chǔ)器電路、MAX485轉(zhuǎn)串口電路、通訊接口電路、指示燈電路、MBUS器件電路、按鍵電路、串口接口電路、EASM電路、ESAM時(shí)鐘產(chǎn)生電路、引腳接口、在線編程接口電路，其中主芯片上還連接有USB電源控制電路、USB接口電路、TF卡接口電路、SD卡接口電路、SD卡電源控制電路、無線通訊芯片電路、USB轉(zhuǎn)接電路。 參考圖2a (附圖大小限制，左下角的電路連接方式為ACL連接ACL，CAN連接ACN)，電源接口電路使用12V直流電源接入，采用整流橋可以讓電源接口不用區(qū)分正負(fù)極，增加保險(xiǎn)絲，保護(hù)設(shè)備器件不被燒壞。再采用LT1117穩(wěn)壓芯片將電壓穩(wěn)在5.0V，給外圍設(shè)備工作電壓為5V的器件提供穩(wěn)定的工作電壓。再經(jīng)過MD5333穩(wěn)壓器得到3.3V(走線布在板子上，二者的連接為L(zhǎng)Tl117穩(wěn)壓芯片的5V輸出端與MD5333的5V輸入端)，為單片機(jī)主芯片提供安全工作電壓。參考圖2b，繼電器電路為兩組并聯(lián)的雙刀雙擲繼電器(RELAY-DH)T)，為本領(lǐng)通用的雙刀雙擲繼電器結(jié)構(gòu)。為防止繼電器斷電時(shí)電壓反向電動(dòng)勢(shì)擊穿繼電器的驅(qū)動(dòng)三極管Q43、Q42，在繼電器驅(qū)動(dòng)電路中設(shè)置二極管保護(hù)電路D43、D42，以保護(hù)繼電器驅(qū)動(dòng)管。參考圖2c，為USB電源控制電路，通過PNP三極管T80和NPN三極管Qll(8050)實(shí)現(xiàn)USB設(shè)備的信號(hào)放大與電路控制。參考圖2d，為USB接口電路，為AB型5P miniusb插座，用于接入miniusb設(shè)備(采用其他類型的插座，如microusb、通用usb原理一樣,此處僅為舉例)。參考圖2e，為RS-232接口轉(zhuǎn)換電路，由四路并聯(lián)的MAX3232電平轉(zhuǎn)換芯片電路組成，實(shí)現(xiàn)TTL-RS232轉(zhuǎn)換。參考圖2f，為時(shí)鐘芯片電路，采用PCF8563來做時(shí)鐘應(yīng)用，并給PCF8563提供備用電池BT1，此電路為主芯片電路產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)。參考圖2g，為EEPROM存儲(chǔ)器電路，采用AT45DB161D存儲(chǔ)芯片實(shí)現(xiàn)，該芯片具有16M的大容量，并且低功耗，應(yīng)用周期長(zhǎng)，數(shù)據(jù)保存期限符合工業(yè)要求。參考圖2h，為USB轉(zhuǎn)接電路，采用CP2102實(shí)現(xiàn)，是一種單芯片的USB到串口的轉(zhuǎn)換器，一端接USB設(shè)備，一端接串口，如RS232或其他任意UART接口。參考圖2i，為存儲(chǔ)器電路，采用24C256存儲(chǔ)芯片。參考圖2j，為MAX485轉(zhuǎn)串口電路和與其連接的通訊接口電路，MAX485通訊接口電路采用MAX485芯片將單片機(jī)TTL轉(zhuǎn)為485串口，做485總線通信；通訊接口電路采用反向穩(wěn)壓管D303、304、308和可調(diào)電阻R301可以更好的匹配MAX485通訊總線，使通訊線路更加穩(wěn)定，其輸出連接到RS485串口上。參考圖2k，為指示燈電路，由多路LED并聯(lián)組成，不同的LED組合或亮度變化用于代表熱分配器不同狀態(tài)。參考圖21，為MBUS器件電路，用于將熱分配器與MBUS工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)總線連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的對(duì)外傳輸。參考圖2m，為按鍵電路，采用多路并聯(lián)的串聯(lián)RC電路(電容C13與電阻R36、電容C14與電阻R34、電容C15與電阻R35)可以防止按鍵抖動(dòng)。參考圖2n，為串口接口電路，提供USART3 (此處3僅代表序號(hào)，沒有限制的含義)
串口接口。參考圖20，為TF卡接口電路，用于插入TF卡，并對(duì)TF卡進(jìn)行讀寫操作。參考圖2p，為ESAM電 路，可以為ESAM芯片U2提供兩種不同電壓值的電源，并可以用三極管QlO來控制ESAM芯片U2電源的開關(guān)。參考圖2q，為ESAM時(shí)鐘產(chǎn)生電路，通過U33(任何時(shí)鐘晶振芯片均可，此處僅為代號(hào))為ESAM時(shí)鐘ECLK提供穩(wěn)定的工作頻率。參考圖2r，為SD卡接口電路，用于接入符合SD卡標(biāo)準(zhǔn)的SD卡、MMC卡，并對(duì)其進(jìn)
行讀寫。參考圖2s，為SD卡電源控制電路，通過場(chǎng)效應(yīng)管SI2301實(shí)現(xiàn)對(duì)SD、TF的電源控制。參考圖2t，為引腳接口，用來和插入到熱分配器內(nèi)的智能卡實(shí)現(xiàn)針腳連接(其中所用電阻均為10K)，以讀寫其數(shù)據(jù)。參考圖2u，為在線編程接口電路，用于上位機(jī)對(duì)主芯片電路上的程序進(jìn)行修改或重寫。參考圖2v，為無線通訊芯片電路，采用RF102模塊，RF102無線雙向傳輸模塊整合了高性能無線收發(fā)電路的功能，以特小體積實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓δ堋⒖紙D2w，為主芯片電路，采用STM32F107VCT6，控制整個(gè)電路的工作，該處理器具有良好的 運(yùn)算能力，能耗低，易于開發(fā)。
權(quán)利要求1.熱分配器電路模塊，其特征在于包括主芯片電路，主芯片電路上連接有電源接口電路、繼電器電路、RS-232接口轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘芯片電路、存儲(chǔ)器電路、EEPROM存儲(chǔ)器電路、MAX485轉(zhuǎn)串口電路、與MAX485轉(zhuǎn)串口電路連接的通訊接口電路、指示燈電路、MBUS器件電路、按鍵電路、串口接口電路、EASM電路、ESAM時(shí)鐘產(chǎn)生電路、引腳接口、在線編程接口電路，其中主芯片上還連接有USB電源控制電路、USB接口電路、TF卡接口電路、SD卡接口電路、SD卡電源控制電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分配器電路模塊，其特征在于主芯片電路上還連接有USB轉(zhuǎn)接電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分配器電路模塊，其特征在于主芯片電路上還連接有無線通訊心片電路。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分配器電路模塊，其特征在于主芯片電路上還連接有多個(gè)上拉電阻作為上拉電源用于控制功耗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分配器電路模塊，其特征在于所述電源接口電路連接12V直流電源接入，連接到穩(wěn)壓芯片將電壓穩(wěn)在5.0V，給外圍設(shè)備工作電壓為5V的器件提供穩(wěn)定的工作電壓，穩(wěn)壓芯片連接到穩(wěn)壓器得到3.3V電壓為單片機(jī)主芯片提供安全工作電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分配器電路模塊，其特征在于所述繼電器電路為多個(gè)雙刀雙擲繼電器并聯(lián)組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分配器電路模塊，其特征在于所述RS-232接口轉(zhuǎn)換電路為四路并聯(lián)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分配器電路模塊，其特征在于所述時(shí)鐘芯片電路采用PCF8563，并連接有備用電池。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所·述的熱分配器電路模塊，其特征在于所述指示燈電路設(shè)有多路并聯(lián)的指示燈。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱分配器電路模塊，其特征在于所述按鍵電路采用串聯(lián)RC電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種熱分配器電路模塊，包括主芯片電路，主芯片電路上連接有電源接口電路、USB電源控制電路、USB接口電路、RS-232接口轉(zhuǎn)換電路、時(shí)鐘芯片電路、存儲(chǔ)器電路、USB轉(zhuǎn)接電路、EEPROM存儲(chǔ)器電路、通訊接口電路、指示燈電路、MBUS器件電路、按鍵電路、串口接口電路、TF卡接口電路、RSS-422轉(zhuǎn)串口電路、EASM電路、ESAM時(shí)鐘產(chǎn)生電路、SD卡接口電路、SD卡電源控制電路、引腳接口、在線編程接口電路、無線通訊芯片電路。本實(shí)用新型的熱分配器電路模塊能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)USB設(shè)備、TF卡、SD卡的讀取存儲(chǔ)，提高了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的方便性和安全性。
文檔編號(hào)H03K19/0175GK203135844SQ20132000398
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月6日
發(fā)明者王文進(jìn), 常海利 申請(qǐng)人:北京京源水儀器儀表有限公司