一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，属于电气通信接口测试技术领域。
【背景技术】
[0002]电气测试工具是电气设备研制开发、以及相关产品生产检测和现场维修维护的必备装置。电气设备组件之间包含大量通信接口，电气设备通信接口的测试工具也非常重要。CAN总线或485总线接口等串行通信接口因为其信号线数量少，只需两根，所以在电气设备中的应用非常普遍，也成为设备功能测试检查的重要通道。但是设备安装位置各有差异，而且现场检测线路往往具有电气安全上的隐患，所以通过无线方式将信号探测前端和包含测试协议的终端分离，能够简化现场操作，同时也可降低对测试终端的电气性能要求。在中国发明专利《分布式电力系统电能质量多指标分析监测平台K申请号:201510177233.3)中，报道了一种由信息采集系统、云端数据库和分布式电能质量分析监测系统构成的监测平台，其系统结构图如图1所示。该监测平台中的信息采集系统就采用了基于蓝牙通信模块的无线通信技术。无线通信将由降压模块、AD转换模块、单片机采样模块所组成信号探测前端与用于进一步处理数据的移动终端实现了电气隔离，这种方式也便于使用者通过移动终端进行测试功能的选择操作。但是已有技术报道仅仅是用于对电网信号的测量，并未应用于电气通信接口测试。当前已有的电气通信接口测试系统，因为没有采用有效的电压检测和电气隔离措施，经常会因为通信线路的短路或设备内部故障，引起测试设备及其终端的过压过流，造成测试设备的损坏报废。同时，未采用无线隔离的测试设备，即信号探测前端和终端一体的设备，如果显示终端屏幕较大，则现场使用不够便携，如果显示终端屏幕较小，又不便观测。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是针对已有电气通信接口测试系统的不足，希望通过采用电压检测，避免测试设备过压过流，同时通过无线隔离实现用于信号探测和通信连接的测试连接器和终端的分离，缩小测试连接器的体积，降低对终端电气性能的要求，便于现场操作。
[0004]—种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，包括:数据处理和显示终端、测试连接器、以及将二者相连的无线通信组件；其中，测试连接器由探头、信号调理电路、AD采样电路、本地测量算法、串口通信接口电路、防过流驱动电路、继电器、以及数据收发和测试协议组成;探头用以连接被测串口，并进而和信号调理电路、AD采样电路、本地测量算法、以及数据收发和测试协议依次串联;数据控制和发送协议通过采样时钟控制决定AD采样电路的采样频率;本地测量算法包括串口电压状态的保护控制算法，当数据处理和显示终端通过无线通信组件控制数据收发和测试协议启动串口通信测试时，数据收发和测试协议首先依据保护控制算法获得的串口电压状态，并根据串口电压状态控制继电器和通信测试过程，如果串口电压状态异常，则不闭合继电器，串口通信测试终止，如果串口电压状态正常，则闭合继电器，数据处理和显示终端启动串口通信测试过程，通过由无线通信组件、数据收发和测试协议、串口通信接口电路、防过流驱动电路、继电器、探头组成的通信通道，向被测串口发送通信测试数据，并接收和检测回复数据;在通信测试过程中，如果保护控制算法获得的串口电压状态出现异常，则断开继电器，串口通信测试终止。
[0005]进一步的，所述的无线通信组件由红外光收发器、红外驱动电路、通信调制和解调器、以及通信协议组成。
[0006]进一步的，所述的无线通信组件由天线、射频驱动电路、通信调制和解调器、以及通信协议组成。
[0007]进一步的，所述的本地测量算法包括测量探头两端电压均值的直流算法，所测直流数据通过数据收发和测试协议部分、无线通信组件传递至数据处理和显示终端。
[0008]进一步的，所述的本地测量算法包括测量探头两端电压有效值的交流算法，所测交流数据通过数据收发和测试协议部分、无线通信组件传递至数据处理和显示终端。
[0009]进一步的，所述的本地测量算法包括记录探头两端电压采样波形的触发采样处理，所测采样数据通过数据收发和测试协议部分、无线通信组件传递至数据处理和显示终端。
[0010]进一步的，所述的保护控制算法依据设定的阈值范围检测探头两端电压采样值，当探头两端电压采样值超出该阈值范围时，则判断串口电压状态异常，否则判断串口电压状态正常。
[0011 ]进一步的，所述的防过流驱动电路检测探头流经电流时，当电流超过设定阈值时，则判断出现过流，并通过数据收发和测试协议部分断开断开继电器，串口通信测试终止。
[0012]本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的有益之处在于:通过由探头、信号调理电路、AD采样电路、本地测量算法组成的电压检测功能，实现对串口电压状态的实时监测，进而利用保护控制算法对测试设备进行保护，避免了通信接口直接接入发生电气故障。同时，在通信测试过程中，电压检测和防过流驱动电路都将对测试设备实现实时保护。数据处理和显示终端与测试连接器之间通过无线通信组件进行连接，使得测试连接器结构简化，缩小了体积。同时，这也避免了数据处理和显示终端和被测设备有电气连接，防止了成本较高的终端部分直接发生电气故障，由此也降低了对终端电气特性的要求。终端与测试连接器分离，也便于测试连接器的接线，便于采用大屏终端进行观测，给现场操作带来了便利。
【附图说明】
[0013]图1是已有分布式电力系统电能质量多指标分析监测平台的系统组成结构图。
[0014]图2是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的组成结构图。
[0015]图3是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的信号调理电路的电路结构图。
[0016]图4是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的信号跟随电路图。
[0017]图5是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的电平偏移电路图。
[0018]图6是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的二阶滤波电路图。
[0019]图7是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的AD采样电路的实现电路图。
[0020]图8是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的串口电压状态的保护控制算法流程图。
[0021]图9是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的防过流驱动电路图。
[0022]图10是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的继电器驱动电路图。
[0023]图11是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的字节传输序列图。
[0024]图12是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的帧格式图。
[0025]图13是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的基于红外的隔离数据收发电路框图。
[0026]图14是本发明一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统的基于蓝牙的隔离数据收发电路框图。
【具体实施方式】
[0027]本发明具有电压检测的无线隔离电能表有极性485串行通信接口测试系统的一个具体实施例的组成结构如图2所示。该实施例中包括数据处理和显示终端、测试连接器、以及将二者相连的无线通信组件。其中，测试连接器由探头、信号调理电路、AD采样电路、本地测量算法、串口通信接口电路、防过流驱动电路、继电器、以及数据收发和测试协议组成。被测串口通过探头进行连接，并和信号调理电路、AD采样电路、本地测量算法部分、以及数据收发和测试协议部分依次串联。数据控制和发送协议通过采样时钟控制决定AD采样电路的采样频率。本地测量算法包括串口电压状态的保护控制算法。当数据处理和显示终端通过无线通信组件控制数据收发和测试协议启动串口通信测试时，数据收发和测试协议首先依据保护控制算法获得的串口电压状态，并根据串口电压状态控制继电器和通信测试过程，如果串口电压状态异常，则不闭合继电器，串口通信测试终止。如果串口电压状态正常，则数据收发和测试协议闭合继电器，启动串口通信测试过程，通过由无线通信组件、数据收发和测试协议、串口通信接口电路、防过流驱动电路、继电器、探头组成的通信通道，向被测串口发送通信测试数据，并接收和检测回复数据。在通信测试过程中，如果保护控制算法获得的串口电压状态出现异常，则断开继电器，串口通信测试终止。
[0028]本发明实例的信号调理电路的电路结构图，如图3所示。从探头获取的电压信号经过信号衰减电路、信号跟随电路、偏移电路、滤波和保护电路，然后输入到AD采样电路。AD采样电路采用微处理器芯片STM32F207内部自带的AD转换电路。由于该AD采样电路的信号输入范围为OV?