專利名稱：一種串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及信號監(jiān)測技術(shù)，特別是涉及一種串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝置的 技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前，變電站中各保護、測量、計量、監(jiān)視、控制等設備大都就地安裝，其測控數(shù)據(jù) 大多通過串行通信方式與當?shù)睾笈_系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)上傳或下發(fā)，從而達到實時監(jiān)視的目的， 其中一些重要數(shù)據(jù)不但需要就地備份，還須通過串行通信接口上傳到調(diào)度所。變電站在進 行上述數(shù)據(jù)的交互時都需要使用串行通信接口，但是由于現(xiàn)場各種設備的串行通信接口驅(qū) 動能力不盡相同，因此經(jīng)常會出現(xiàn)即便B機與C機的配置相同，仍會發(fā)生A機與B機之間的 串行通信正常，而A機與C機之間的串行通信卻異常的現(xiàn)象，造成該現(xiàn)象的其中一重要原因 是各設備中串行通信接口的驅(qū)動電路驅(qū)動能力、輸入阻抗等不盡相同，再加上信號載體特 征阻抗、接點布置等種種原因，使得變電站的串行通信異常現(xiàn)象時有發(fā)生。因此，需要對一 些重要的串行通信信號的質(zhì)量進行實時監(jiān)視，以便于實時修復發(fā)生通信異常的設備。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能實時 監(jiān)視串行通信信號的質(zhì)量的串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝置。為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所提供的一種串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝 置，其特征在于包括CPU、采樣電路和參考電平輸出電路；
所述CPU設有一個三線串行接口、兩個信號采樣端，其兩個采樣端分別為第一采樣端、 第二采樣端；
所述采樣電路包括第一運放芯片、第二運放芯片、第一二極管、第二二極管、第一比較 器、第二比較器；
所述第一運放芯片的同相輸入端及第二運放芯片的同相輸入端連接受測串行通信信
號；
所述第一運放芯片的輸出端接到第一二極管的正極，其反相輸入端接到第一二極管的 負極；所述第一二極管的負極經(jīng)一限流電阻接到第一比較器的反相輸入端，并經(jīng)一充電電 容接到地，該充電電容并接一放電電阻；所述第一比較器的同相輸入端接參考電平輸出電 路的正電平輸出端，其輸出端經(jīng)一光耦接到CPU的第一采樣端；
所述第二運放芯片的輸出端接到第二二極管的負極，其反相輸入端接到第二二極管的 正極；所述第二二極管的正極經(jīng)另一限流電阻接到第二比較器的同相輸入端，并經(jīng)另一充 電電容接到地，該充電電容并接另一放電電阻；所述第二比較器的反相輸入端接參考電平 輸出電路的負電平輸出端，其輸出端經(jīng)另一光耦接到CPU的第二采樣端；
所述參考電平輸出電路包括數(shù)字式可控模擬電源輸出芯片、第三運放芯片、第四運放
芯片；所述數(shù)字式可控模擬電源輸出芯片設有一個三線串行信號接口、一個基準電壓輸出 端，其三線串行信號接口經(jīng)光耦接到CPU的三線串行信號接口，其基準電壓輸出端分別接 到第三運放芯片的同相輸入端及第四運放芯片的反相輸入端；
所述第三運放芯片的輸出端為參考電平輸出電路的正電平輸出端，其反相輸入端接其 輸出端；
所述第四運放芯片的輸出端為參考電平輸出電路的負電平輸出端，其反相輸入端接其 輸出端，其同相輸入端接地。本發(fā)明提供的串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝置，通過CPU自動調(diào)節(jié)參考電平輸 出電路輸出的正負電壓值，通過比較器將參考電平輸出電路輸出的正負電壓值與受測串行 通信信號進行比較，進而測出受測串行通信信號的電壓幅值，從而為變電站、調(diào)度所或其它 使用串行通信方式的用戶判斷串行通信信號的質(zhì)量提供了依據(jù)。


圖1是本發(fā)明實施例的串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝置中的采樣電路的電路 圖2是本發(fā)明實施例的串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝置中的參考電平輸出電路的 電路圖。
具體實施例方式以下結(jié)合

對本發(fā)明的實施例作進一步詳細描述，但本實施例并不用于限 制本發(fā)明，凡是采用本發(fā)明的相似結(jié)構(gòu)及其相似變化，均應列入本發(fā)明的保護范圍。如圖1所示，本發(fā)明實施例所提供的一種串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝置，其 特征在于包括CPU (圖中未示)、采樣電路和參考電平輸出電路；
所述CPU設有一個三線串行接口、兩個信號采樣端，其兩個采樣端分別為第一采樣端 CPU1、第二采樣端CPU2 ；
所述采樣電路包括第一運放芯片U1、第二運放芯片U2、第一二極管D1、第二二極管D2、 第一比較器U3、第二比較器U4;
所述第一運放芯片Ul的同相輸入端及第二運放芯片U2的同相輸入端連接受測串行通 信信號Sin ；
所述第一運放芯片Ul的輸出端接到第一二極管Dl的正極，其反相輸入端接到第一二 極管Dl的負極；所述第一二極管Dl的負極經(jīng)一限流電阻Rl接到第一比較器U3的反相輸 入端，并經(jīng)一充電電容Cl接到地，該充電電容Cl并接一放電電阻R3;所述第一比較器U3的 同相輸入端接參考電平輸出電路的正電平輸出端Vref+，其輸出端經(jīng)一光耦U5接到CPU的 第一采樣端CPUl ；
所述第二運放芯片U2的輸出端接到第二二極管D2的負極，其反相輸入端接到第二二 極管D2的正極；所述第二二極管D2的正極經(jīng)另一限流電阻R2接到第二比較器U4的同相 輸入端，并經(jīng)另一充電電容C2接到地，該充電電容C2并接另一放電電阻R4;所述第二比較 器U4的反相輸入端接參考電平輸出電路的負電平輸出端Vref-，其輸出端經(jīng)另一光耦TO接 到CPU的第二采樣端CPU2 ；如圖2所示，所述參考電平輸出電路包括數(shù)字式可控模擬電源輸出芯片U7、第三運放 芯片U8、第四運放芯片U9;
所述數(shù)字式可控模擬電源輸出芯片U7設有一個三線串行信號接口(Din、Sck, ‘)、一個基準電壓輸出端Vref，其三線串行信號接口經(jīng)光耦U10、U11、U12接到CPU的三
線串行信號接口(CpuDin、CpuSclk、Cpu%ii ),其基準電壓輸出端Vref分別接到第三運放
芯片U8的同相輸入端及第四運放芯片U9的反相輸入端；
所述第三運放芯片U8的輸出端為參考電平輸出電路的正電平輸出端Vref+，其反相輸 入端接其輸出端；
所述第四運放芯片U9的輸出端為參考電平輸出電路的負電平輸出端Vref-，其反相輸 入端接其輸出端，其同相輸入端接地。本發(fā)明實施例中，所述數(shù)字式可控模擬電源輸出芯片的型號為AD5620，所述第一 運放芯片、第二運放芯片、第三運放芯片及第四運放芯片的型號均為TL062，所述第一比較 器、第二比較器的型號均為LM393。本發(fā)明實施例的工作原理如下
受測串行通信信號Sin分別進入第一運放芯片U1、第二運放芯片U2完成阻抗轉(zhuǎn)換后， 再分別經(jīng)過第一二極管D1、第二二極管D2產(chǎn)生正、負脈沖信號，產(chǎn)生的正、負脈沖信號經(jīng)限 流電阻各對一充電電容充電，使兩個充電電容各產(chǎn)生一穩(wěn)定的電壓值分別送入第一比較器 U3、第二比較器U4與參考電平輸出電路輸出的正負電平進行比較，比較結(jié)果直接驅(qū)動光耦 完成電氣隔離后送入單片機的兩個信號采樣端CPU1、CPU2 ；
單片機通過其三線串行接口控制數(shù)字式可控模擬電源輸出芯片U7的基準電壓輸出端 Vref輸出的基準電壓遞增或遞減，直至其信號采樣端CPU1、CPU2收到的采樣信號發(fā)生變化 (比如充電電容的電壓為5V，而參考電平輸出電路輸出的正負電平從4. 75V變化到5. 25V 時，兩個比較器輸出的信號會發(fā)生變化)，單片機檢測到其信號采樣端CPU1、CPU2收到的采 樣信號發(fā)生變化后即記錄下數(shù)字式可控模擬電源輸出芯片U7的基準電壓輸出端Vref當前 輸出的基準電壓值，該基準電壓值即為受測串行通信信號Sin的幅值大小。
權(quán)利要求
1. 一種串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝置，其特征在于包括CPU、采樣電路和參考電 平輸出電路；所述CPU設有一個三線串行接口、兩個信號采樣端，其兩個采樣端分別為第一采樣端、 第二采樣端；所述采樣電路包括第一運放芯片、第二運放芯片、第一二極管、第二二極管、第一比較 器、第二比較器；所述第一運放芯片的同相輸入端及第二運放芯片的同相輸入端連接受測串行通信信號；所述第一運放芯片的輸出端接到第一二極管的正極，其反相輸入端接到第一二極管的 負極；所述第一二極管的負極經(jīng)一限流電阻接到第一比較器的反相輸入端，并經(jīng)一充電電 容接到地，該充電電容并接一放電電阻；所述第一比較器的同相輸入端接參考電平輸出電 路的正電平輸出端，其輸出端經(jīng)一光耦接到CPU的第一采樣端；所述第二運放芯片的輸出端接到第二二極管的負極，其反相輸入端接到第二二極管的 正極；所述第二二極管的正極經(jīng)另一限流電阻接到第二比較器的同相輸入端，并經(jīng)另一充 電電容接到地，該充電電容并接另一放電電阻；所述第二比較器的反相輸入端接參考電平 輸出電路的負電平輸出端，其輸出端經(jīng)另一光耦接到CPU的第二采樣端；所述參考電平輸出電路包括數(shù)字式可控模擬電源輸出芯片、第三運放芯片、第四運放-H-* LL心片；所述數(shù)字式可控模擬電源輸出芯片設有一個三線串行信號接口、一個基準電壓輸出 端，其三線串行信號接口經(jīng)光耦接到CPU的三線串行信號接口，其基準電壓輸出端分別接 到第三運放芯片的同相輸入端及第四運放芯片的反相輸入端；所述第三運放芯片的輸出端為參考電平輸出電路的正電平輸出端，其反相輸入端接其 輸出端；所述第四運放芯片的輸出端為參考電平輸出電路的負電平輸出端，其反相輸入端接其 輸出端，其同相輸入端接地。
全文摘要
一種串行通信信號電平幅值的監(jiān)測裝置，涉及信號監(jiān)測技術(shù)領域，所解決的是監(jiān)視串行通信信號質(zhì)量的技術(shù)問題。該裝置包括CPU、采樣電路和參考電平輸出電路；所述采樣電路包括兩個運放芯片、兩個比較器；所述兩個運放芯片的同相輸入端連接受測串行通信信號；所述第一運放芯片的輸出端接到第一比較器的反相輸入端，所述第二運放芯片的輸出端接到第二比較器的同相輸入端，所述第一比較器的同相輸入端和第二比較器的反相輸入端分別連接參考電平輸出電路的正負電平輸出端，兩個比較器的輸出端經(jīng)光耦分別接到CPU的兩個采樣端；CPU通過三線串行信號接口控制參考電平輸出電路輸出的電壓大小。本發(fā)明提供的，能實時監(jiān)視串行通信信號的質(zhì)量。
文檔編號G01R19/00GK102095920SQ20101058107
公開日2011年6月15日 申請日期2010年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月10日
發(fā)明者周文華 申請人:上海申瑞電力科技股份有限公司