2.5V的电压，所以需要在前端设计一个电平转换调理电路，将输入的电压信号进行转换之后才能输入STM32F207的AD采样端口。本发明实例的模拟量信号变换调理电路原理图，如图4、图5和图6所不，其中图4是彳目号跟随电路，图5是电平偏移电路，图6是二阶滤波电路。
[0029]本发明实例的信号跟随电路图，如图4所示，探头输入的电压信号首先经过一个由U6组成的电压跟随器进行电压缓冲和隔离，U6是一款双极性的差分运算放大器TL084，具有稳定的开环增益，以及极低的温漂和偏置电流，减少输入信号的损耗，以提高输入阻抗。
[0030]本发明实例的电平偏移电路图，如图5所示，信号跟随电路的输出信号AS_0UT通过UlOA与R25、R26、R27、R33所组成的电平偏移电路，将叠加一个等于基准电压Vref的电压值以后，得到电压信号AD_IN。
[0031]本发明实例的二阶滤波电路图，如图6所示，电平偏移电路的输出信号AD_IN通过一个由UlOB组成的二阶低通滤波器电路，最后经过双二极管保护钳位电路，得到电压信号ADC，送至数据采集端口 ADINO或ADINl，电容C7的作用是滤除其它的脉冲干扰与信号尖刺，保证信号质量。其中UlOA和UlOB为TL084运算放大器。这个二阶低通滤波器用以滤除关心频带之外的信号干扰。
[0032]本发明实例的AD采样电路的实现电路图，如图7所示，AD采样电路将采集数据ADC传输至STM32F207主控模块，主要功能是对采集的模拟量信号进行AD转换与数据处理。
[0033]由STM32F207程序实现的本地测量算法依据AD转换后的离散采样信号进行信号测量和处理，包括:直流算法、交流算法和触发采样处理。数字滤波放在AD转换之后，数据处理与控制程序之前。数字滤波的基本原理是:设FIR滤波长度为M，那么每采样一次，就将采样值存储起来，根据设定的采样时间，每采样一次，取当前值和前(M-1)个采样值，来组合运算，获得一次滤波输出值。直流算法采用对NI点的离散采样信号求和平均计算出来，同时通过比较获得信号最大电压值和最小电压值;交流算法对N2点的离散采样信号，经过平方、N2点平均、再开方获得;触发采样处理可以具有所设置采样触发条件，保存触发前N3点和触发后N4的呙散米样信号;其中，N1、N2、N3均可设置。
[0034]本发明实例的串口电压状态的保护控制算法流程图，如图8所示。根据不同的串口通信方式，读取相应的阈值范围，将其与采集的数据作差并取绝对值。以RS485通信为例，阈值范围Ul:0V~6V，gU2 < 6.6V，AU < 10%*6V=0.6V，串口电压状态正常，则闭合继电器，串口通信测试启动;若U2 > 6.6V，AU > 10%*6V=0.6V，串口电压状态异常，则不闭合继电器，串口通信测试终止。
[0035]本发明实例的防过流驱动保护电路，如图9所示，将过流保护型PTl热敏电阻串联在电路中，当电路处于正常状态时，流过PTl的电流小于额定电流，PTl处于常态，阻值很小，不会影响保护电路的正常工作。当电路电流超过额定电流时，PTl陡然发热，阻值骤增至高阻态，从而限制或阻断电流，保护电路不受损坏。电流恢复正常后，PTl亦自动回复至低阻态，电路恢复正常工作。
[0036]本发明实例的继电器驱动电路，如图10所示，保护信号过来后，触点断开，停止工作。
[0037]数据收发和测试协议采用DL/T645-1997通信规约，该通信规约适用于本地系统中多功能电能表装置与手持单元或其它数据终端设备进行点对点的、或一主多从的数据交换方式，规定了它们之间的物理连接、通信链路及应用技术规范。该通信规约的基本数据格式为:每字节含8位二进制码，传输时加上一个起始位(O)、一个偶校验位和一个停止位(I)共11位，如图11所示。DO是字节的最低有效位，D7是字节的最高有效位。先传低位，后传高位。该通信规约的帧格式如图12所示。每帧由帧起始符、从站地址域、控制码、数据域长度、数据域、帧信息纵向校验码及帧结束符7个域组成。每部分由若干字节组成。
[0038]本发明实例的无线通信组件原理框图，如图13、图14所示。这些电路分别采用红夕卜、蓝牙方式。无线通信组件用于避免在测试过程中通信信号直接发生耦合，从而避免了终端直接连接被测通信接口，避免了因电气匹配故障导致终端损坏。
[0039]数据处理和显示终端可以通过无线组件控制数据收发和测试协议启动RS485通信测试，数据收发和测试协议首先依据保护控制算法获得RS485电压状态;依据RS485电压状态控制继电器和通信测试过程，如果RS485电压状态异常，则不闭合继电器，RS485通信测试终止；，如果RS485电压状态正常，则闭合继电器，RS485通信测试启动。数据处理和显示终端的触摸屏在测试过程中还将输出显示485端口最大电压值、最小电压值、通信报文等测试信息。
【主权项】
1.一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，其特征在于，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。2.根据权利要求1所述的一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，其特征在于: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。3.根据权利要求1所述的一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，其特征在于: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。4.根据权利要求1所述的一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，其特征在于: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。5.根据权利要求1所述的一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，其特征在于: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。6.根据权利要求1所述的一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，其特征在于: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。7.根据权利要求1所述的一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，其特征在于: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。8.根据权利要求1所述的一种具有电压检测的无线隔离串行通信接口测试系统，其特征在于: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。
【专利摘要】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。其特征在于该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；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。本发明通过采用电压检测，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。
【IPC分类】G01R31/00
【公开号】CN105629104
【申请号】CN201511000849
【发明人】庞浩, 赵庆苓
【申请人】盛吉高科（北京）科技有限公司
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2015年12月26日