CN204117347U - 一种基于手机的现场电表及电力终端维护的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，包括RS485通信模块和调制红外通信模块，所述RS485通信模块和调制红外通信模块分别通过一与门电路与串口-USB通信转换电路连接，该装置简化了电路结构，将现有的利用掌上电脑对智能电表和电力终端进行抄读和参数设置改为可以利用手机对智能电表和电力终端进行抄读和参数设置，大大降低了成本，同时也大大降低了维护人员的操作难度，从而提高工作效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种智能电表和电力终端维护领域，特别是基于手机的现场电表及电力终端维护的装置。
背景技术
随着国家电网智能电表和电力终端的应用越来越广泛，从而现场的智能电表和电力终端的维护也越来越多，现有的智能电表和电力终端的维护大多采用掌上电脑，通过红外线及RS485等通信方式，实现对智能电表和电力终端的抄读和参数设置，但是利用掌上电脑进行智能电表和电力终端的维护成本较高，且目前利用掌上电脑进行智能电表和电力终端的维护的操作难度较高，从而降低了工作效率，不利于智能电表领域的持续发展。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题是提供一种低成本的、使用方便的、并使得配套软件维护升级简单，容易满足各类用户需求的基于手机的现场电表及电力终端维护的装置。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案是：一种基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，包括RS485通信模块和调制红外通信模块，所述RS485通信模块和调制红外通信模块分别通过一与门电路与串口-USB通信转换电路连接。
通过串口-USB通信转换电路实现将手机的USB接口信号转成串口信号，并通过串口通信转成调制红外信号和RS485信号与智能电表进行信息传送与接收，实现通过智能终端对智能电表的抄读和设置。
所述与门电路包括两二极管D1、D2与一上拉电阻R3，所述二极管D1、D2的阳极相连后与上拉电阻R3的一端连接于串口-USB通信转换电路的接收端，所述二极管D1的阴极与RS485通信模块发送端连接，所述二极管D2的阴极与调制红外通信模块的发送端连接。
所述的串口-USB通信转换电路包括将手机提供的电压进行转换并稳压的电源电路。
所述串口-USB通信转换电路通过USB转串口芯片U1将手机的USB接口信号转换为串口信号。
所述的USB转串口芯片U1与手机USB接口间通过USB接口电路连接。
所述RS485通信模块包括一反相器U2，还包括将来自串口-USB通信转换电路的信号通过所述反相器U2后进行处理的控制芯片U3，所述反相器输入端与控制芯片U3的发送数据输入端DI连接，反相器U2的输出端同时与控制芯片U3的接收使能端RE和发送使能端DE连接，所述控制芯片U3的电压端A、B之间并联一双向稳压二极管V1，其中电压端A连接一上拉电阻R4，电压端B连接一下拉电阻R5。
所述的调制红外通信模块包括提供一稳定频率的调制信号的红外调制频率信号电路、调制红外发送电路和调制红外通信接收电路，所述红外调制频率信号电路通过一电阻R11与调制红外发送电路连接。
所述调制红外通信接收电路所述调制红外通信接收电路包括一红外接收器，接收来自调制红外发送电路的稳定频率的调制信号，所述红外接收器的电源端和地端之间并联了两个电容C8和C9，所述并联的电容C8和C9的一端通过一电阻R6连接电源，另一端接地。
所述红外调制频率信号电路包括一振荡电路芯片U4，所述振荡电路芯片U4的高触发端TH、低触发端TL连接后分别连接一二极管D3的阳极和另一二极管D4的阴极，同时通过一电容接地，所述二极管D3的阴极通过电阻R7和R9连接电源，二极管D4的阳极通过电阻R9连接电源，同时连接于振荡电路芯片U4的放电端DIS，振荡电路芯片U4的电压控制端CV通过一电容C12接地，振荡频率输出端OUT连接调制红外发送电路。
所述调制红外发送电路包括两个三级管Q1和Q2及一红外发射管D5，所述三极管Q2的基极接USB转串口芯片U1的发送端，集电极与三极管Q1的发射极连接，其发射极和基极之间连接一电阻R12，同时三极管Q2的发射极连接电源；所述三极管Q1的集电极依次连接红外发射管D5、限流电阻R13到地，基极接入调制频率信号。
与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：
本实用新型提供一种基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，通过RS485通信模块和调制红外通信模块分别与串口-USB通信转换电路连接的结构，简化了电路结构，将现有的利用掌上电脑对智能电表和电力终端进行抄读和参数设置改为利用手机对智能电表和电力终端进行抄读和参数设置，大大降低了成本，同时也大大降低了维护人员的操作难度，从而提高工作效率。
附图说明
图1为本实用新型整体结构示意图；
图2为本实用新型串口-USB通信转换电路结构示意图；
图3为本实用新型与门电路结构示意图；
图4为本实用新型RS485通信模块结构示意图；
图5为本实用新型红外调制频率信号电路结构示意图；
图6为本实用新型调制红外发送电路结构示意图；
图7为本实用新型调制红外通信接收电路结构示意图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步详细描述。
实施例
如图1所示，一种基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，包括RS485通信模块、调制红外通信模块和串口-USB通信转换电路，所述RS485通信模块和调制红外通信模块分别通过一与门电路与串口-USB通信转换电路连接。
通过串口-USB通信转换电路实现将手机的USB接口转成串口，并通过串口通信转成调制红外信号和RS485信号与智能电表进行信息传送与接收，实现通过智能终端对智能电表的抄读和设置。
如图3所示，所述与门电路包括两二极管D1、D2与一上拉电阻R3，所述二极管D1、D2的阳极相连后与上拉电阻R3的一端连接于串口-USB通信转换电路的接收端，所述二极管D1的阴极与RS485通信模块发送端连接，所述二极管D2的阴极与调制红外通信模块的发送端连接。
如图2所示，所述的串口-USB通信转换电路包括将手机提供的电压进行转换并稳压的电源电路，该电源电路设置了将手机提供的电压稳压到3.3V的芯片UD1，产生的电压为RS485通信模块、调制红外通信模块和串口-USB通信转换电路提供所需电压。所述串口-USB通信转换电路通过USB转串口芯片FT311D将手机的USB接口转为串口，此芯片使用非常方便支持USB OTG，免装驱动，使得应用软件简单高自动化，降低了对维护人员的要求。
其中，FT311D的USBDM引脚和USBDP引脚分别通过两电阻与USB-TOG接口电路连接，FT311D的XTIN引脚和XOUT引脚之间并联一晶振Y1，晶振Y1的两端分别连接电容C13和C14后接地。
如图4所示，所述RS485通信模块包括一反相器U2，还包括一控制芯片U3，U3型号为MAX13085，所述反相器U2输入端与控制芯片U3的发送数据输入端DI连接，反相器U2的输出端同时与控制芯片U3的接收使能端RE和发送使能端DE连接，所述MAX13085芯片的电压端A、B之间并联一双向稳压二极管V1，其中电压端A连接一上拉电阻R4，电压端B连接一下拉电阻R5。
如图1所示，所述的调制红外通信模块包括提供一稳定频率的调制信号的红外调制频率信号电路、调制红外发送电路和调制红外通信接收电路，所述红外调制频率信号电路通过一电阻R11与调制红外发送电路连接。
如图5所示，所述红外调制频率信号电路由一NE555芯片与***电路组成多谐振荡电路，并能产生一稳定的频率为38kHz的调制信号，NE555芯片的高触发端TH和低触发端TL连接后分别连接一二极管D3的阳极和另一二极管D4的阴极，同时通过一电容接地，二极管D3的阴极通过电阻R7和R9连接电源，二极管D4的阳极通过电阻R9连接电源，同时连接放电端DIS，NE555芯片的电压控制端CV通过一电容C12接地。
如图6所示，所述调制红外发送电路包括两个L8550QT1G PNP三级管与红外发射管D5组成38kHz频率信号发送控制电路，所述三极管Q1的集电极连接红外发射管D5的阳极后通过一电阻R13接地，所述三极管Q2的集电极与三极管Q1的发射极连接，其发射极和基极之间连接一电阻R12，三极管Q2的发射极接3.3V电源同时通过一电容C10接地。
所述调制红外通信接收电路包括一接收来自调制红外发送电路的稳定的频率为38kHz的调制信号的红外接收器，型号为HM338R，所述红外接收器的电源端和地端之间并联了两个电容C8和C9，所述并联的电容C8和C9的一端通过一电阻R6连接电源，另一端接地。
电路工作时，芯片UD1将手机提供的电压稳压到3.3V提供给RS485通信模块、调制红外通信模块和串口-USB通信转换电路。
手机发出的信号通过USB再经过串口-USB通信转换电路将USB信号转为串口信号TXD，通过FT311D芯片的IOBUSO_TX引脚传输给RS485通信模块和调制红外通信模块。若串口信号TXD为高电平，串口信号TXD经过反相器SN74AHC1G14变成低电平，此时MAX13085芯片的电压端A,B间为高阻态，信号通过上拉电阻R4使得电压端A输出高电平，信号通过下拉电阻R5使得电压端B输出低电平，这样在RS485通信线上的信号逻辑就为1。当发送为低电平时，串口信号TXD经过反向器SN74AHC1G14变成高电平，此时MAX13085芯片变为发送状态，由于MAX13085芯片的信号输入脚为低电平，因此电压端A输出为低，电压端B输出为高，这样在RS485通信线上的信号逻辑就为0；
当串口信号TXD输入调制红外通信模块时，若串口信号TXD为低电平，则三级管Q2导通，红外发送二级管D5发送频率为38KHz的调制信号，若串口信号TXD为高电平，则三级管Q2截止，红外发送二级管D5停止发送调制信号。
当发送信号时，红外线和RS485同时发送，由于两通信物理介质不同信号互不影响。但是，当需要接收信号时，红外线信号和RS485信号通过两二级管D1，D2和上拉电阻R3与USB转串口芯片FT311D的信号接收脚相连接。由于红外线接收和RS485常态为高电平，由于二级管D1，D2为单相导通，因此输入给芯片FT311D的信号经上拉电阻R3变成高电平。假如红外线通信和RS485通信任意一方收到低电平，此时相应的一个二极管处于导通状态，因此输入给芯片FT311D的信号为低电平。但是两信号不能同时接收，否则就会出错。在现场应用中红外线通信和RS485通信都能实现对电表及电力终端的抄读和设置。现场的维护人员可以根据情况只选择其中之一作为电表及电力终端的抄读和设置，因此在实际使用中信号不会出现错误。在硬件设计上我们留有两种接口，这样现场维护人员可以根据实际情况灵活的运用。
具体的，当连接RS485通信模块时，MAX13085芯片工作在接收状态，芯片的发送数据输入端DI为高电平，经过反向器 SN74AHC1G14后接收使能端RE为低电平（RE为低电平时控制芯片接收），因此RS485信号通过电压端A,B输入，经过MAX13085芯片输出TTL电平给USB转串芯片FT311D，FT311D芯片将串行通信的信号转换成USB通信信号输入到手机。
当连接调制红外通信模块时，调制红外38K调制信号由NE555的多谐振荡电路产生。红外接收器 HM338R探测接收信号，当红外接收器 HM338R没接收到频率为38KHz调制信号时，红外接收器第一引脚（OUT）输出为高，反之输出低。
以上为本实用新型的其中具体实现方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，包括RS485通信模块和调制红外通信模块，其特征在于：所述RS485通信模块和调制红外通信模块分别通过一与门电路与串口-USB通信转换电路连接，所述与门电路包括两二极管D1、D2与一上拉电阻R3，所述二极管D1、D2的阳极相连后与上拉电阻R3的一端连接于串口-USB通信转换电路的接收端，所述二极管D1的阴极与RS485通信模块发送端连接，所述二极管D2的阴极与调制红外通信模块的发送端连接；
所述的串口-USB通信转换电路包括将手机提供的电压进行转换并稳压的电源电路；所述串口-USB通信转换电路通过USB转串口芯片U1将手机的USB接口信号转换为串口信号；所述的USB转串口芯片U1与手机USB接口间通过USB接口电路连接。
2.根据权利要求1所述的基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，其特征在于：所述RS485通信模块包括一反相器U2，还包括将来自串口-USB通信转换电路的信号通过所述反相器U2后进行处理的控制芯片U3，所述反相器输入端与控制芯片U3的发送数据输入端DI连接，反相器U2的输出端同时与控制芯片U3的接收使能端RE和发送使能端DE连接，所述控制芯片U3的电压端A、B之间并联一双向稳压二极管V1，其中电压端A连接一上拉电阻R4，电压端B连接一下拉电阻R5。
3.根据权利要求1所述的基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，其特征在于：所述的调制红外通信模块包括提供一稳定频率的调制信号的红外调制频率信号电路、调制红外发送电路和调制红外通信接收电路，所述红外调制频率信号电路通过一电阻R11与调制红外发送电路连接。
4.根据权利要求3所述的基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，其特征在于：所述调制红外通信接收电路包括一红外接收器。
5.根据权利要求3所述的基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，其特征在于：所述红外调制频率信号电路包括一振荡电路芯片U4，所述振荡电路芯片U4的高触发端TH、低触发端TL连接后分别连接一二极管D3的阳极和另一二极管D4的阴极，同时通过一电容接地，所述二极管D3的阴极通过电阻R7和R9连接电源，二极管D4的阳极通过电阻R9连接电源，同时连接于振荡电路芯片U4的放电端DIS，振荡电路芯片U4的电压控制端CV通过一电容C12接地，振荡频率输出端OUT连接调制红外发送电路。
6.根据权利要求3所述的基于手机的现场电表及电力终端维护的装置，其特征在于：所述调制红外发送电路包括两个三级管Q1和Q2及一红外发射管D5，所述三极管Q2的基极接USB转串口芯片U1的发送端，集电极与三极管Q1的发射极连接，其发射极和基极之间连接一电阻R12，同时三极管Q2的发射极连接电源；所述三极管Q1的集电极依次连接红外发射管D5、限流电阻R13到地，基极接入调制频率信号。
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