一种具有rs232和无线以太网功能的电力试验板的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有RS232和无线以太网功能的电力试验板，包括主控制器模块、UART模块、无线以太网模块、3.3V/5V电压转换模块、RS232外部转换模块、动态天线匹配电路；所述主控制器模块主要通过CC3200内置UART模块和无线以太网模块，实现对3.3V/5V电压转换模块、RS232外部转换模块和动态天线匹配电路的控制；其中，CC3200芯片内置的无线以太网模块与动态天线匹配电路连接；CC3200芯片内置的UART模块经过3.3V/5V电压转换模块与RS232外部转换模块相连，通过RS232外部转换模块实现符合RS232电平要求的输出，并将其连接到电力实验设备的通信接口。本实用新型克服RS232接口本身存在的传输距离、传输速率、与TTL电路不兼容、易产生共模干扰等方面的限制，最终实现各个电力实验设备之间的快速通讯。
【专利说明】
一种具有RS232和无线以太网功能的电力试验板
技术领域
[0001]本实用新型涉及电力通信的技术领域，尤其是指一种具有RS232和无线以太网功能的电力试验板。
【背景技术】
[0002]现如今，传统的电力实验设备大多采用RS232等现场总线接口的方式进行通信，但随着各电力实验设备间通信需求的增加，利用RS232等现场总线进行通信的弊端日益突显。在此通信方式下，现场总线不清晰明了且接线繁杂，各实验设备间组网不灵活且难以拓展。特别地，对于RS232而言，其接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片；而RS232又与TTL电平不兼容故还需使用电平转换电路才能与TTL电路连接。此外，RS232的传输速率较低，传输距离有限，共地传输时还易产生共模干扰。其种种弊端为电力实验设备间的通讯带来了很大的不便。因此，为实现电力实验设备间快速便捷的通讯需要，现提出了适用于电力实验设备中RS232接口的无线以太网转换卡。该发明通过转换卡内的主控制器模块，实现无线以太网和实验设备中RS232接口的通讯互联。将传统上由RS232接口传输的速率较低、距离受限、需要复杂布线信息，通过IEC61850通讯协议，由无线以太网进行电力数据的交换，从而解决传统电力实验设备的信息孤岛问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种具有RS232和无线以太网功能的电力试验板，克服RS232接口本身存在的传输距离、传输速率、与TTL电路不兼容、易产生共模干扰等方面的限制，最终实现各个电力实验设备之间的快速通讯。
[0004]为实现上述目的，本实用新型所提供的技术方案为:一种具有RS232和无线以太网功能的电力试验板，包括主控制器模块、UART模块、无线以太网模块、3.3V/5V电压转换模块、RS232外部转换模块、动态天线匹配电路;所述主控制器模块主要通过CC3200内置UART模块和无线以太网模块，实现对3.3V/5V电压转换模块、RS232外部转换模块和动态天线匹配电路的控制；其中，CC3200芯片内置的无线以太网模块与动态天线匹配电路连接;CC3200芯片内置的UART模块经过3.3V/5V电压转换模块与RS232外部转换模块相连，通过RS232外部转换模块实现符合RS232电平要求的输出，并将其连接到电力实验设备的通信接口。
[0005]所述3.3V/5V电压转换模块由74LVC4245A芯片构成，以实现5V系统与3.3V系统间的有效兼容，该74LVC4245A芯片的引脚I连接至5V直流电源，引脚23、24连接至3V直流电源，引脚3、4连接至RS232外部转换模块的8、9引脚，引脚21、20连接至(:03200芯片的1?和了父引脚，即CC3200芯片的17、16号引脚，引脚11、12、13均接地，引脚22为低电平有效的使能端，弓I脚2为数据传输方向的控制端。
[0006]所述RS232外部转换模块采用ADM3251E作为转换芯片，该ADM3251E芯片将引脚2、3连接至4.5至5.5v的直流电源，若其直流电源低于4.5V，则内部DC-DC隔离电源不工作，需外接一个DC-DC隔离电源，并在Vcc与GND之间接一个0.1yF的去耦电容，同时，将芯片管脚4、5、6、7、10接地;将401325^芯片的15、16管脚连接至电力实验设备的数据串行口，ADM3251E芯片的8、9接口分别连接到0:3200芯片内1^1'模块中的1?和1乂引脚，即0:3200芯片的17、16号引脚，ADM3251E芯片的14、13号引脚分别于电解电容的正负极相连。
[0007]所述动态天线匹配电路包括电容电感滤波器和信号收发器。
[0008]本实用新型与现有技术相比，具有如下优点与有益效果:
[0009]1、解决了多个电力实验室之间无法实现信息共享的信息孤岛问题；
[0010]2、解决了实验室内部各设备之间接线繁杂，不利于检修与维护的问题；
[0011]3、通过无线以太网而非现场总线的形式进行信息传输，可以实现电力设备之间的优化配置，解决了大型实验设备因无法移动而导致实验上的不便；
[0012]4、当采用无线以太网进行传输时，很好的解决了RS232由共地传输而产生的噪声干扰问题，使得传输过程更加可靠；
[0013]5、RS232总线的传输距离的限制一般为15米，而改为无线以太网传输之后，则不再受这一距离的限制，从而使信息可以方便的传输。
【附图说明】
[0014]图1为本实用新型的原理简图。
[0015]图2为本实用新型的ADM2351E芯片与CC3200芯片连接示意图。
[0016]图3为本实用新型的动态天线匹配电路图。
【具体实施方式】
[0017]下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0018]如图1所示，本实施例所述的具有RS232和无线以太网功能的电力试验板，包括主控制器模块、UART模块、无线以太网模块、3.3V/5V电压转换模块、RS232外部转换模块、动态天线匹配电路。
[0019]所述主控制器模块主要通过CC3200内置UART模块和无线以太网模块，实现对3.3V/5V电压转换模块、RS232外部转换模块和动态天线匹配电路的控制，通过软件驱动程序对UART模块和无线以太网模块进行报文转换控制的功能。本实施例以CC3200为核心主控制器，CC3200内置的UART功能模块，经3.3V/5V电压转换模块后，连接至带有隔离功能的ADM3251E芯片，S卩RS232外部转换模块，通过ADM3251E芯片实现符合RS232电平要求的输出，并连接到电力试验设备端子。另一方面，CC3200内置W1-Fi模块功能模块的管脚，连接至电路的匹配与滤波单元，最后通过外接天线发射信号。软件驱动程序包括有UART驱动程序和无线以太网驱动程序，UART驱动程序用于接收RS232中传输的只包含简单数据格式的电力实验设备实时信息，采用串行口驱动。无线以太网驱动程序驱动外部天线发送IEC61850格式报文。
[0020]所述的UART模块，具有隔离干扰信号的能力。可通过CC3200芯片的8、9管脚，经
3.3V/5V电压转换模块后，与RS232外部转换模块相连。因此，电力实验设备发出的具有RS232格式的信息，经RS232外部转换模块、3.3V/5V电压转换模块和UART模块，并最终经无线以太网模块及动态天线匹配电路之后，由无线以太网进行数据的进一步传递。同时，可实现上述过程的逆过程，即将由无线以太网模块接受到的命令，经UART模块、3.3V/5V电压转换模块、RS232外部转换模块之后，实施对电力实验设备的控制。
[0021]所述的无线以太网模块，是将经UART模块接收到的电力实验设备的实时信息，通过主控制器，将RS232格式报文转换为IEC61850协议下的报文，通过外部天线进行信号处理后，进一步由无线以太网进行传输。同时也可实现其逆过程，即将由无线以太网模块接收到的IEC61850协议下的报文，转换为RS232格式报文后，再反馈给电力实验设备，从而实现基于以太网的电力实验设备间信息的传递。
[0022]所述3.3V/5V电压转换模块由74LVC4245A芯片构成，其目的在于实现5V系统与
3.3V系统间的有效兼容。对于74LVC4245A芯片，只需将引脚I连接至5V直流电源，引脚23、24连接至3V直流电源。引脚3、4连接至ADM3251E(即RS232外部转换模块)的引脚8、9，引脚21、20连接至转换卡的UART模块中RX和TX引脚，即CC3200芯片的17、16号引脚。引脚11、12、13均接地，引脚22为低电平有效的使能端。引脚2为数据传输方向的控制端，当其为高电平时，数据由RS232外部转换模块输入，UART模块为输出；当其为低电平时，数据传输方向则相反。
[0023]如图2所示，所述RS232外部转换模块，我们采用优选的ADM3251E接口芯片作为电力实验设备端口与试验板之间的转换芯片。该芯片引脚结构简单、可靠性高，其目的在于实现符合RS232电平要求的输出并连接到电力实验设备端子。为保证芯片内部的DC-DC隔离电源正常工作，将引脚2、3连接至4.5至5.5v的直流电源(若其直流电源低于4.5V，则内部DC-DC隔离电源不工作，需外接一个DC-DC隔离电源)，并在Vcc与GND之间接一个0.1yF的去耦电容。同时，将芯片管脚4、5、6、7、10接地。将六01325^芯片的15、16管脚连接至电力实验设备的数据串行口，芯片的8、9接口分别连接到CC3200芯片的RX和TX引脚，S卩CC3200芯片的17、16号引脚，即可实现电力实验设备经RS232芯片与转换卡UART模块的连接。芯片的14、13号引脚分别于电解电容的正负极相连，通常使用0.UiF的电解电容，但也可采用较大电容值的
IOyF电容。
[0024]如图3所示，所述动态天线匹配电路包括电容电感滤波器和信号收发器。当其需要向外发射信号时，输出信号先通过BG RF管脚进入FLTl模块。外部天线发射模块由FLTl和Jl模块组成，其中FLTl模块的I引脚和Jl模块的2引脚作为外部天线发射模块的I/O端口，可实现数据的双向传输，其余引脚的连接如下所述= FLTl模块中的引脚2与引脚4，及Jl模块中的引脚3与引脚4共地，FLTI模块中的引脚3作为本模块的输出接至JI模块的输入端，即JI的引脚I。Jl模块的引脚2作为I/O端口，信号经过3.6Nh的电感和IPf的电容过滤最后经过天线向外传递，实现基于无线以太网的电力实验设备数据的传输过程。
[0025]上述主控制器模块，UART模块，无线以太网模块均为优选的CC3200芯片中的内置部分，即CC3200芯片可以承担上述三部分的全部功能。
[0026]以上所述之实施例子只为本实用新型之较佳实施例，并非以此限制本实用新型的实施范围，故凡依本实用新型之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种具有RS232和无线以太网功能的电力试验板，其特征在于:包括主控制器模块、UART模块、无线以太网模块、3.3V/5V电压转换模块、RS232外部转换模块、动态天线匹配电路;所述主控制器模块主要通过CC3200内置UART模块和无线以太网模块，实现对3.3V/5V电压转换模块、RS232外部转换模块和动态天线匹配电路的控制；其中，CC3200芯片内置的无线以太网模块与动态天线匹配电路连接;CC3200芯片内置的UART模块经过3.3V/5V电压转换模块与RS232外部转换模块相连，通过RS232外部转换模块实现符合RS232电平要求的输出，并将其连接到电力实验设备的通信接口。2.根据权利要求1所述的一种具有RS232和无线以太网功能的电力试验板，其特征在于:所述3.3V/5V电压转换模块由74LVC4245A芯片构成，以实现5V系统与3.3V系统间的有效兼容，该74LVC4245A芯片的引脚I连接至5V直流电源，引脚23、24连接至3V直流电源，引脚3、4连接至RS232外部转换模块的8、9引脚，引脚21、20连接至CC3200芯片的RX和TX引脚，即CC3200芯片的17、16号引脚，引脚11、12、13均接地，引脚22为低电平有效的使能端，引脚2为数据传输方向的控制端。3.根据权利要求1所述的一种具有RS232和无线以太网功能的电力试验板，其特征在于:所述RS232外部转换模块采用ADM3251E作为转换芯片，该ADM3251E芯片将引脚2、3连接至4.5至5.5v的直流电源，若其直流电源低于4.5V，则内部DC-DC隔离电源不工作，需外接一个DC-DC隔离电源，并在Vcc与GND之间接一个0.1yF的去耦电容，同时，将芯片管脚4、5、6、7、10接地;将ADM3251E芯片的15、16管脚连接至电力实验设备的数据串行口401325^芯片的8、9接口分别连接到0:3200芯片内1^1?1'模块中的1?和1父引脚，即0:3200芯片的17、16号引脚，ADM3251E芯片的14、13号引脚分别于电解电容的正负极相连。4.根据权利要求1所述的一种具有RS232和无线以太网功能的电力试验板，其特征在于:所述动态天线匹配电路包括电容电感滤波器和信号收发器。
【文档编号】G08C17/02GK205620482SQ201620333839
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年4月19日
【发明人】朱革兰, 余洋, 王智东, 黄森年, 黄广睿, 邓丰强, 梁梅, 杨玲
【申请人】华南理工大学