專利名稱：自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器。
背景技術(shù)：
采集器是智能表自動(dòng)抄表系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集設(shè)備。它負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)將智能表中的表碼數(shù)據(jù)通過(guò)電力線載波通信傳輸?shù)郊衅鳌，F(xiàn)有的自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器不能實(shí)時(shí)采 集居民用電數(shù)據(jù)。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，能實(shí)時(shí) 采集居民用電數(shù)據(jù)。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集 器，包括主控芯片、載波收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、分保狀態(tài)采集模塊，載波收發(fā)模塊與主控 芯片進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，與主控芯片進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，分保 狀態(tài)采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控分保狀態(tài)，主動(dòng)將分保狀態(tài)上送給主控芯片，所述數(shù)據(jù)采集器與數(shù) 據(jù)集中器的通信方式為低壓電力線載波通信方式。所述數(shù)據(jù)采集器與電表通信方式為RS485通信方式。進(jìn)一步的還包括工作狀態(tài)指示模塊，該工作狀態(tài)指示模塊與主控芯片通過(guò)I/O連 接，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。所述數(shù)據(jù)采集器采用變壓器降壓供電。本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，通過(guò)電力載波通信方式，采集小區(qū)用戶用 電數(shù)據(jù)和保護(hù)電路狀態(tài)。能實(shí)時(shí)采集居民用電數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保護(hù)電路狀態(tài)。

圖1為本實(shí)用新型自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器的線框圖。圖2為該數(shù)據(jù)采集器的主控芯片電路圖。圖3為該數(shù)據(jù)采集器的電源電路圖。圖4為該數(shù)據(jù)采集器的載波接收和發(fā)射電路圖。圖5為該數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)采集接口電路圖。圖6為該數(shù)據(jù)采集器的PORTA分保狀態(tài)采集接口電路圖。圖7為該數(shù)據(jù)采集器的PORTB分保狀態(tài)采集接口電路圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步描述。圖1為本實(shí)用新型自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器的線框圖。電源3給整個(gè)系統(tǒng)提供 工作所需的電源。載波收發(fā)模塊2與主控芯片1進(jìn)行的是雙向的數(shù)據(jù)傳輸。工作狀態(tài)指示模塊4與主控芯片1通過(guò)普通的I/O連接，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。數(shù)據(jù)采集模塊5負(fù)責(zé) 采集數(shù)據(jù)，與主控芯片1進(jìn)行雙向的數(shù)據(jù)傳輸。分保狀態(tài)采集模塊6實(shí)時(shí)監(jiān)控分保狀態(tài)，主 動(dòng)將分保狀態(tài)上送給主控芯片1。 圖2為該數(shù)據(jù)采集器的主控芯片電路圖。本系統(tǒng)主控芯片采用北京福星曉程 PL3106C，這是一顆集成了 8051內(nèi)核，載波編碼解碼，載波收發(fā)電路的芯片。5V工作電壓，載 波中心頻率120kHz，帶寬15kHz。9. 6M晶振為主控芯片1提供工作時(shí)鐘，32. 768KHz的子晶 振為模式實(shí)時(shí)提供振蕩源。圖3為該數(shù)據(jù)采集器的電源電路圖。采用變壓器降壓供電。輸入電壓Ub70%-Ubl20%。輸出電壓主電源為12V/150mA ；外部接口(RS485通訊、脈沖采樣)電源為 llV/50mA。220V交流電經(jīng)過(guò)變壓器Tl降壓，在次級(jí)輸出兩路電源，一組經(jīng)過(guò)整流橋D704整 流，再經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓塊U702穩(wěn)壓后，給主控芯片及其外部電路提供工作電源。另外一組 則用半波整流的方式整流，再經(jīng)過(guò)三端穩(wěn)壓塊UVD2穩(wěn)壓后，給RS485芯片提供工作電源。 78L05前端給載波發(fā)射放大電路提供發(fā)射電源(12V/150mA)。圖4為該數(shù)據(jù)采集器的載波接收和發(fā)射電路圖。載波接收電路通過(guò)線圈耦合，將 信號(hào)從電網(wǎng)耦合到接收電路，經(jīng)過(guò)限壓，濾波，電容耦合到載波芯片。接收電路要求接收靈 敏度高，接收信號(hào)“干凈”。載波發(fā)射電路中US6M2是帶過(guò)壓保護(hù)的NMOS和PMOS復(fù)合管，能承受最大電流1A， 系統(tǒng)供電系統(tǒng)的供電能力為12V/150m A，同時(shí)增加限流電阻R207，因此不會(huì)出現(xiàn)過(guò)流導(dǎo)致 MOS管燒壞的情況。圖中的ZD201為肖特基二極管，在此起兩個(gè)作用1)耐壓值為20V，保 證MOSl的P溝道的Vsg電壓小于20V;2)利用其正向?qū)妷旱?，確保Vgs不超過(guò)MOSl的 耐壓值。從而保護(hù)MOS管。電容C221與變壓器T4、電容C222與變壓器T5、電容C223與變壓器T6組成三組 載波耦合電路。主要有兩個(gè)作用將系統(tǒng)與高壓電網(wǎng)隔離和將載波信號(hào)送到電網(wǎng)上或從電 網(wǎng)上獲取載波信號(hào)。以PMOS和NMOS復(fù)合的MOS管MOSl為中心的這部分電路為載波放大 電路，載波信號(hào)經(jīng)過(guò)放大電路進(jìn)行功率放大，再經(jīng)過(guò)C205、L202選頻，整形后送到電網(wǎng)。接 收到的載波信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)串聯(lián)諧振電路和一并聯(lián)諧振電路選頻、整形，經(jīng)過(guò)兩個(gè)二級(jí)管限 幅后送到主控芯片的載波接收腳。圖5為該數(shù)據(jù)采集器的數(shù)據(jù)采集接口電路圖。系統(tǒng)要求通過(guò)RS485通訊方式采集 用戶用電數(shù)據(jù)，同時(shí)監(jiān)測(cè)用戶用電保護(hù)器狀態(tài)。用電保護(hù)器輸出的是無(wú)源開(kāi)關(guān)狀態(tài)，因此， 用中斷方式監(jiān)測(cè)用戶用電保護(hù)器。確保能準(zhǔn)確采集到用戶用電保護(hù)器的狀態(tài)。該電路采用的是非標(biāo)準(zhǔn)的RS485控制方式，U402是接收控制，U403是發(fā)送控制和 使能控制，PTC401和TVS401組成一個(gè)復(fù)合保護(hù)RS485保護(hù)電路。該電路與主控芯片之間 的連接是通過(guò)UART接口進(jìn)行連接。圖6和圖7為該數(shù)據(jù)采集器的分保狀態(tài)采集接口電路圖。家用漏電保護(hù)器接PORTA 和P0RTB，一旦家用漏電保護(hù)器因故障跳閘，PORTA和PORTB會(huì)導(dǎo)通，光耦附01導(dǎo)通。PULIN 平時(shí)是高電平，這時(shí)會(huì)變低，便產(chǎn)生了一個(gè)下降沿的脈沖跳變，MCU會(huì)時(shí)時(shí)檢測(cè)此脈沖，一旦 捕捉，發(fā)送給集中器，報(bào)警此漏保故障。[0029]由于分保輸出的是無(wú)源信號(hào)，所以在采集分保狀態(tài)信號(hào)時(shí)，要為其提供電源。光耦 NlOl的輸入端是分保狀態(tài)輸入口，輸出端連接到主控芯片的一個(gè)中斷輸入口。主控芯片通 過(guò)中斷方式來(lái)監(jiān)測(cè)分保狀態(tài)。本實(shí)用新型自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器與集中器通信方式為低壓電力線載波通 信方式，數(shù)據(jù)采集器與電表通信方式為RS485通信方式。RS485通訊用MAX1348芯片，二線控制方式，通訊線路加保護(hù)線路。因接口部分采 用光耦耦合輸出方式，系統(tǒng)核心與外圍接口器件要求電氣隔離。系統(tǒng)上電后，電源轉(zhuǎn)換模塊將220V電源轉(zhuǎn)換成載波放大電路電源(+12V)和系統(tǒng) 主電源(+5V)。電源模塊給系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源后，系統(tǒng)開(kāi)始初始化，系統(tǒng)初始化完畢。通過(guò)狀態(tài) 指示等能觀察到系統(tǒng)初始化過(guò)程及其初始化結(jié)果。初始化完成后，載波收發(fā)模塊處于接收狀態(tài)，數(shù)據(jù)采集模塊處于接收狀態(tài)，分保狀 態(tài)采集處于接收狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng)接收到數(shù)據(jù)采集命令時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的命令，并將數(shù)據(jù)回傳。系統(tǒng)也執(zhí)行事先 設(shè)定的定時(shí)任務(wù)。將收集到的數(shù)據(jù)暫存，等待數(shù)據(jù)集中器來(lái)取。該數(shù)據(jù)采集器的作用是在抄表系統(tǒng)中，負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)RS485通道到載波通道的轉(zhuǎn)換或 RS485通道到RS485通道的轉(zhuǎn)換。采集終端一方面與集中器通過(guò)載波通道或RS485通道進(jìn) 行數(shù)據(jù)交換，另一方面通過(guò)抄表RS485 口與RS485型的電表通訊。該設(shè)備有遠(yuǎn)距離抄表、精 度高、可靠性高、穩(wěn)定性好。
權(quán)利要求自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，其特征在于包括主控芯片(1)、載波收發(fā)模塊(2)、數(shù)據(jù)采集模塊(5)、分保狀態(tài)采集模塊(6)，載波收發(fā)模塊(2)與主控芯片(1)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)采集模塊(5)負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，與主控芯片(1)進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，分保狀態(tài)采集模塊(6)實(shí)時(shí)監(jiān)控分保狀態(tài)，主動(dòng)將分保狀態(tài)上送給主控芯片(1)，所述數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)集中器的通信方式為低壓電力線載波通信方式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集器與 電表的通信方式為RS485通信方式。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，其特征在于還包括工作狀態(tài)指 示模塊(4)，該工作狀態(tài)指示模塊(4)與主控芯片(1)通過(guò)I/O連接，實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀 態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集器采 用變壓器降壓供電。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種自動(dòng)抄表系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集器，包括主控芯片、載波收發(fā)模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、分保狀態(tài)采集模塊，載波收發(fā)模塊與主控芯片進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，數(shù)據(jù)采集模塊負(fù)責(zé)采集數(shù)據(jù)，與主控芯片進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)傳輸，分保狀態(tài)采集模塊實(shí)時(shí)監(jiān)控分保狀態(tài)，主動(dòng)將分保狀態(tài)上送給主控芯片，所述數(shù)據(jù)采集器與數(shù)據(jù)集中器的通信方式為低壓電力線載波通信方式。本實(shí)用新型由于采用了上述技術(shù)方案，通過(guò)電力載波通信方式，采集小區(qū)用戶用電數(shù)據(jù)和保護(hù)電路狀態(tài)。能實(shí)時(shí)采集居民用電數(shù)據(jù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)保護(hù)電路狀態(tài)。
文檔編號(hào)G08C19/00GK201556290SQ200920199498
公開(kāi)日2010年8月18日 申請(qǐng)日期2009年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月29日
發(fā)明者顧海松 申請(qǐng)人:浙江恒業(yè)電子有限公司