一種用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于配電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，涉及故障指示器的檢測維護(hù)設(shè)備，具體指一種用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著國家對(duì)配網(wǎng)領(lǐng)域的大力支持，二遙型故障指示器的需求量逐年增大。因故障指示器、集中器主要安放在電線電纜、電線桿等不方便維護(hù)的地方；因此，給我們的工程人員進(jìn)行現(xiàn)場采集維護(hù)增加了不小的工作量以及危險(xiǎn)因素;再有，用于故障指示器維護(hù)的同類產(chǎn)品，其雖能夠完成對(duì)故障指示器安裝、調(diào)試及運(yùn)行維護(hù)的工作，但大多數(shù)產(chǎn)品存在傳輸距離受限的問題，造成數(shù)據(jù)傳輸不完整，進(jìn)而影響故障指示器對(duì)配網(wǎng)的故障判斷；除此之夕卜，同類產(chǎn)品的后期拓展功能差，結(jié)構(gòu)簡單，功能單一。針對(duì)上述情況，迫切需要一種能夠便于故障指示系統(tǒng)現(xiàn)場維護(hù)的設(shè)備，以提高維護(hù)的效率，保證維護(hù)人員的安全。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]針對(duì)上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提供了一種能夠?qū)收现甘鞠到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)無線監(jiān)測、控制和維護(hù)的無線透傳模塊，工程維護(hù)人員可站在安裝有故障指示器附近的地面上或坐在車?yán)飳?duì)故障指示器、集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場維護(hù)，提高了現(xiàn)場維護(hù)的效率，保障了維護(hù)人員的安全。
[0004]本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0005]—種用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊，包括微控制器MCU，微控制器外圍拓展有USB串口電路、RS485串口電路和無線傳輸電路；
[0006]所述USB串口電路和RS485串口電路分別通過串口與微控制器Μ⑶連接，以實(shí)現(xiàn)模塊與上位機(jī)間的數(shù)據(jù)交互;無線傳輸電路通過無線接口與微控制器MCU連接，以實(shí)現(xiàn)模塊與故障指示系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互;微控制器MCU還包括有時(shí)鐘電路和供電電路。
[0007]作為本案的優(yōu)化方案，所述USB串口電路選用CP2102芯片，能將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成微控制器MCU可接收的TTL電平信號(hào)；此外，通過USB串口電路可為無線透傳模塊提供外部供電，以保證在供電電路異常時(shí)透傳模塊可正常供電工作。
[0008]作為本案的優(yōu)化方案，所述RS485串口電路包括SN65LBC184D芯片和TLP113光耦芯片，能將輸入的485信號(hào)依次經(jīng)穩(wěn)壓電路、SN65LBC184D芯片、以及光耦電路轉(zhuǎn)換成微控制器MCU可接收的3.3V信號(hào)。
[0009]作為本案的優(yōu)化方案，所述無線傳輸電路包括微控制器內(nèi)置的AT86RF233模塊，以及巴倫濾波器、濾波電路、2.4GHz天線；實(shí)現(xiàn)透傳模塊在空曠場地的無線傳輸距離不小于200m。
[0010]作為本案的優(yōu)化方案，所述供電電路選用LM2831芯片以及穩(wěn)壓電路、濾波電路為無線透傳模塊提供純凈的5V和3.3V電源。
[0011]作為本案的優(yōu)化方案，所述微控制器Μ⑶選用ARM Cortex-M0+處理器。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果是:便于維護(hù)，節(jié)約現(xiàn)場調(diào)試的時(shí)間，保證現(xiàn)場維護(hù)的進(jìn)度和維護(hù)人員的安全;能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，最大傳輸距離可為200米;可拓展組網(wǎng)功能，結(jié)構(gòu)簡單合理，后期能用于柱上FTU等配網(wǎng)終端的無線維護(hù)，適于推廣應(yīng)用。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0014]圖2為USB串口電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3為RS485串口電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖4為無線傳輸電路的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖5為供電電路的電路連接圖；
[0018]圖6為主程序流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型及其效果作進(jìn)一步闡述。
[0020]如圖1所示，一種用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊，無線透傳模塊能夠?qū)收现甘酒?、集中器通過無線技術(shù)完成監(jiān)測、控制、整定、讀取運(yùn)行信息、寫入維護(hù)參數(shù)等操作。包括微控制器MCU，微控制器外圍拓展有USB串口電路、RS485串口電路和無線傳輸電路；微控制器MCU選用ATMEL公司的32位ARM Cortex_M0+處理器為核心控制芯片，并建立最小系統(tǒng)以保證控制芯片的正常工作。USB串口電路和RS485串口電路分別通過串口與微控制器MCU連接，以實(shí)現(xiàn)無線透傳模塊與上位機(jī)間的數(shù)據(jù)交互;無線傳輸電路通過無線接口與微控制器MCU連接，以實(shí)現(xiàn)模塊與故障指示系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互。
[0021]具體硬件設(shè)計(jì)為，USB串口電路通過串口 1與微控制器MCU連接;如圖2所示，USB串口電路采用1片CP2102芯片，其能將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成微控制器MCU可接收的TTL電平信號(hào);該芯片支持8位數(shù)據(jù)位、1位停止位和校驗(yàn)位，可接受USB2.0、USB3.0信號(hào)。此外，通過USB串口電路可為無線透傳模塊提供外部供電，以保證在供電電路異常時(shí)透傳模塊可正常供電工作。RS485串口電路通過串口 2與微控制器Μ⑶連接；由于外部輸入的485信號(hào)包含大量的諧波等干擾信號(hào)，且不能被Μ⑶芯片直接接收。因此RS485串口電路選用SN65LBC184D芯片以及兩片TLP113光耦芯片，將輸入的485信號(hào)依次經(jīng)穩(wěn)壓電路、SN65LBC184D芯片、及由光耦芯片形成的光耦電路轉(zhuǎn)換成微控制器MCU可接收的3.3V信號(hào)，RS485串口電路的結(jié)構(gòu)示意框圖如圖3所示。
[0022]如圖4所示，無線傳輸電路包括控制芯片SAM R21內(nèi)置的AT86RF233模塊，以及巴倫濾波器、濾波電路、2.4GHz天線，實(shí)現(xiàn)透傳模塊在空曠場地的無線傳輸距離不小于200m。此夕卜，AT86RF233模塊自帶有可擴(kuò)展網(wǎng)組功能，可根據(jù)工況需要對(duì)透傳模塊進(jìn)行功能擴(kuò)展。
[0023 ]透傳模塊還包括為控制芯片提供運(yùn)行時(shí)鐘的時(shí)鐘電路以及供電電路;供電電路選用LM2831芯片以及穩(wěn)壓電路、濾波電路為無線透傳模塊提供純凈的5V和3.3V電源，其電路連接如圖5所示。透傳模塊的LED指示燈包括電源燈、讀指示燈和寫指示燈;JTAG接口采用SWD下載模式。
[0024]工作時(shí)，首先上位機(jī)軟件發(fā)送包含有目標(biāo)終端地址信息的報(bào)文，等待接受目標(biāo)終端發(fā)回的確認(rèn)報(bào)文，鏈路建立后本透傳模塊上傳和接收帶有采集和控制等信息的報(bào)文。報(bào)文上傳時(shí)，報(bào)文通過USB接口或485接口給微控制器MCU，再經(jīng)無線傳輸電路將控制報(bào)文發(fā)送給故障指示器、集中器;報(bào)文接收時(shí)，報(bào)文通過無線傳輸電路給微控制器MCU，再經(jīng)USB串口或485串口傳給上位機(jī)軟件。
[0025]MCU軟件程序選用ATMEL SAM R21的demo程序Peer to Peer。該程序分為兩個(gè)部分，串口部分和無線部分；串口部分實(shí)現(xiàn)透傳模塊與電腦之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞，無線部分實(shí)現(xiàn)透傳模塊與故障指示器頭子、FTU等之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞，傳輸協(xié)議遵循ZigBee傳輸協(xié)議，可與終端傳輸標(biāo)準(zhǔn)101規(guī)約報(bào)文、自主故指報(bào)文等。
[0026]具體地，主程序里分別進(jìn)行了系統(tǒng)初始化、延遲函數(shù)初始化、串口初始化以及串口相關(guān)配置;其中，系統(tǒng)初始化包括系統(tǒng)時(shí)鐘初始化、板硬件初始化、系統(tǒng)事件初始化和外部中斷驅(qū)動(dòng)初始化，主程序流程如圖6所示。無線任務(wù)處理需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)層、無線物理層和系統(tǒng)服務(wù)部分進(jìn)行配置，用戶任務(wù)則實(shí)現(xiàn)無線傳輸和串口傳輸?shù)墓δ?。串口部分使用RS-232C協(xié)議來實(shí)現(xiàn)微控制器與電腦串口之間的通信；無線部分使用ZigBee協(xié)議與故指、FTU進(jìn)行通
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[0027]以上實(shí)施例僅是示例性的，并不會(huì)局限本實(shí)用新型，應(yīng)當(dāng)指出對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在本實(shí)用新型所提供的技術(shù)啟示下，所做出的其它等同變型和改進(jìn)，均應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊，其特征在于:包括微控制器MCU，微控制器外圍拓展有USB串口電路、RS485串口電路和無線傳輸電路； 所述USB串口電路和RS485串口電路分別通過串口與微控制器Μ⑶連接，以實(shí)現(xiàn)模塊與上位機(jī)間的數(shù)據(jù)交互;無線傳輸電路通過無線接口與微控制器MCU連接，以實(shí)現(xiàn)模塊與故障指示系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互;微控制器MCU還包括有時(shí)鐘電路和供電電路。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊，其特征在于:所述USB串口電路選用CP2102芯片，能將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換成微控制器MCU接收的TTL電平信號(hào)；以及通過USB串口電路能為無線透傳模塊連接外部供電。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊，其特征在于:所述RS485串口電路包括SN65LBC184D芯片和TLP113光耦芯片，能將輸入的485信號(hào)依次經(jīng)穩(wěn)壓電路、SN65LBC184D芯片、以及光耦電路轉(zhuǎn)換成微控制器MCU接收的3.3V信號(hào)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊，其特征在于:所述無線傳輸電路包括微控制器內(nèi)置的AT86RF233模塊，以及巴倫濾波器、濾波電路、2.4GHz天線。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊，其特征在于:所述供電電路選用LM2831芯片以及穩(wěn)壓電路、濾波電路為無線透傳模塊提供純凈的5V和3.3V電源。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的用于故障指示系統(tǒng)維護(hù)的無線透傳模塊，其特征在于:所述微控制器MCU選用ARM Cortex-MO+處理器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種能夠?qū)收现甘鞠到y(tǒng)實(shí)現(xiàn)無線監(jiān)測、控制和維護(hù)的無線透傳模塊，包括微控制器MCU，微控制器外圍拓展有USB串口電路、RS485串口電路和無線傳輸電路；USB串口電路和RS485串口電路分別通過串口與微控制器MCU連接，以實(shí)現(xiàn)模塊與上位機(jī)間的數(shù)據(jù)交互；無線傳輸電路通過無線接口與微控制器MCU連接，以實(shí)現(xiàn)模塊與故障指示系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交互；微控制器MCU還包括有時(shí)鐘電路和供電電路。工程維護(hù)人員可站在安裝有故障指示器附近的地面上或坐在車?yán)飳?duì)故障指示器、集中器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和現(xiàn)場維護(hù)，提高了現(xiàn)場維護(hù)的效率，保障了維護(hù)人員的安全；能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，最大傳輸距離為200米；結(jié)構(gòu)簡單合理，具有組網(wǎng)拓展功能，適于推廣應(yīng)用。
【IPC分類】G08C17/02
【公開號(hào)】CN205104020
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520935893
【發(fā)明人】孫侃, 卜權(quán), 班業(yè)興, 萬庭輝, 王二王, 唐飛
【申請(qǐng)人】特變電工南京智能電氣有限公司
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2015年11月23日