专利名称：一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器的制作方法
技术领域：
一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器本实用新型涉及电力载波技术领域，特别涉及一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器。随着城市建设的发展，居民小区规模日益扩大，抄表作业逐渐成为一个突出的问题。目前，抄表作业一般是通过人工记录的，其费时费力，管理麻烦。另外，也有采用远程技术抄表的，在现有的远程抄表系统中，当数据采集点多时，各个数据采集点与控制中心之间的距离远，采用电力线载波传送数据，但由于电力线上干扰比较严重，使得电力载波正常通讯距离比较近，在电表与电表之间距离比较远的地方，抄表速度和可靠性都不高，甚至抄不到表。现有的电力载波采集器的缺点总结有如下:1、一般使用工频变压器加线性电源进行供电，相同体积下，能提供的功率比较低，当电力载波发送的时候，电压一般会降低，使得发射功率不足，从而使通讯距离不远。2、电力载波发送和接收只依靠载波芯片，没有做前置放大电路，使得发射功率和接收灵敏度都没有发挥到最大，从而使用通讯距离不远。本实用新型克服了上述技术的不足，提供了一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，其作为远程集中器和电表的链接桥梁，通过开关电源提供可靠的电压和足够的功率，通过在电力载波收发电路上增加功率放大电路，实现载波通讯距离变得更远和精确，很好的完成远程抄表作业及数据传输。为实现上述目的，本实用新型采用了下列技术方案:一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，包括有主控制器I和开关电源电路6，所述主控制器I上分别连接有用于与RS485电表通讯实现抄表作业数据信息采集的RS485收发电路2，用于与远程集中器进行电力载波通讯的电力载波收发电路3，用于提供红外接口便于对采集器进行红外设置与读取的红外收发电路4，以及用于显示采集器工作状态的LED指示灯电路5，所述开关电源电路6包括有顺次连接的整流滤波电路61、脉宽调制控制电路62、高频变压器电路63、稳压输出电路64，所述整流滤波电路61输入端外接交流电，所述脉宽调制控制电路62控制信号输入端与稳压输出电路64反馈信号输出端、主控制器I连接，所述稳压输出电路64分别与主控制器1、RS485收发电路2、电力载波收发电路3、红外收发电路4、指示灯电路5连接。所述主控制器I采用载波控制芯片PL3201C。所述RS485收发电路2包括有与主控制器I连接的隔离发射电路21和隔离接收电路22、以及与RS485电表连接的RS485总线驱动电路23，所述隔离发射电路21、隔离接收电路22都通过RS485总线驱动电路23与RS485电表通讯连接。[0011]所述电力载波收发电路3包括有与主控制器I连接的电力载波发送电路31和电力载波接收电路32、以及与电力线连接的隔离耦合电路33，所述电力载波发送电路31、电力载波接收电路32与隔离耦合电路33连接。所述电力载波发送电路31包括功率放大电路311和耦合滤波电容电路312，所述功率放大电路311输入端与主控制器I连接，功率放大电路311输出端通过耦合滤波电容电路312与隔离耦合电路33连接。所述电力载波接收电路32包括有无源带通滤波电路321和运放芯片322，所述无源带通滤波电路321输入端与隔离耦合电路33连接，无源带通滤波电路321输出端与运放芯片322输入端连接，所述运放芯片322信号输出端与主控制器I连接。所述隔离耦合电路33包括有隔离变压器T31和电容C44，所述隔离变压器T31初级绕组一端通过电容C44与电力线相线连接，初级绕组另一端与电力线零线连接，隔离变压器T31次级绕组两端并联有瞬变电压抑制器D45，所述瞬变电压抑制器D45 —端与电力载波发送电路31、电力载波接收电路32连接，瞬变电压抑制器D45另一端接地。所述红外收发电路4包括有用于接收外界红外信号的红外接收头41、用于向外界发送红外信号的红外发送管42、以及三极管Q51，所述红外接收头41信号输出端与主控制器I连接，所述红外发送管42控制信号输入端通过三极管Q51与主控制器I连接。本实用新型的有益效果是:1、通过开关电源电路可提供可靠的电压和足够的功率，通过在电力载波收发电路上增加功率放大电路，实现载波通讯距离变得更远和精确，很好的完成远程抄表作业及数据传输。2、使用开关电源，省去了笨重的工频变压器而使体积和重量都有不同程度的减少，减轻。
图1是本实用新型的结构方框图。图2是本实用新型的主控制器电路图。图3是本实用新型的RS485收发电路电路图。图4是本实用新型的电力载波收发电路电路图。图5是本实用新型的红外收发电路电路图。图6是本实用新型的LED指示灯电路电路图。图7是本实用新型的开关电源电路电路图。
以下结合附图与本实用新型的实施方式作进一步详细的描述:如图1所示，一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，包括有主控制器I和开关电源电路6，所述主控制器I上分别连接有用于与RS485电表通讯实现抄表作业数据信息采集的RS485收发电路2，用于与远程集中器进行电力载波通讯的电力载波收发电路3，用于提供红外接口便于对采集器进行红外设置与读取的红外收发电路4，以及用于显示采集器工作状态的LED指示灯电路5，所述开关电源电路6包括有顺次连接的整流滤波电路61、脉宽调制控制电路62、高频变压器电路63、稳压输出电路64，所述整流滤波电路61输入端外接交流电，所述脉宽调制控制电路62控制信号输入端与稳压输出电路64反馈信号输出端、主控制器I连接，所述稳压输出电路64分别与主控制器1、RS485收发电路2、电力载波收发电路3、红外收发电路4、指示灯电路5连接。如图3所示，所述的RS485收发电路2用于与RS485电表通讯实现抄表作业数据信息采集，其包括有与主控制器I连接的隔离发射电路21和隔离接收电路22、以及与RS485电表连接的RS485总线驱动电路23，控制器I的访问信息通过隔离发射电路21中的光耦E32、三极管Q30后，再通过RS485总线驱动电路23传达到RS485电表，RS485电表作出响应，其数据信息通过RS485总线驱动电路23后，再通过隔离接收电路22中的光耦E33反馈给控制器1，从而实现对RS485电表的抄表作业通讯。如图2所示，所述的主控制器I负责接收来自RS485收发电路2的数据信息和上传数据信息给远程集中器，在本实用新型中所述主控制器I采用载波控制芯片型号是PL3201C，该芯片内嵌增强型8051兼容微处理器，内置扩频通信调制/解调电路，兼容PL3105通讯方式，生成电力载波信号输出到电力载波发送电路31，通过电力载波接收电路32接收到远程集中器的载波信号输入到PL3201C进行解调。该芯片负责载波通道上数据和RS485通道上数据的协议处理，使载波通道上的数据和RS485通道上的数据相互转换，作为集中器和电表的链接桥梁，实现远程抄表作业。如图4所示，所述电力载波收发电路3包括有与主控制器I连接的电力载波发送电路31和电力载波接收电路32、以及与电力线连接的隔离耦合电路33，所述电力载波发送电路31、电力载波接收电路32与隔离耦合电路33连接。如上所述的电力载波发送电路31包括有功率放大电路311和耦合滤波电容电路312，所述功率放大电路311使用两对复合三极管，组成推挽功率放大电路，以及配合耦合滤波电容电路312，使主控制器I输出的方波信号经功率放大后转换成比较平滑、频谱比较单一的类似正弦信号，并通过隔离耦合电路33输出到电力线上。如上所述的电力载波接收电路32包括有无源带通滤波电路321和运放芯片322，在本实用新型中所述运放芯片322采用的芯片型号是SGM8621，所述无源带通滤波电路321输入端通过隔离耦合电路33接收来自电力线上远程集中器的电力载波信号，信号经过无源带通滤波电路321选频后输入到高速、低噪的高增益轨对轨运放SGM8621进行放大、限幅，从干扰较大的电力线上筛选出比较微弱的电力载波通讯信号，输入到主控制器I进行解调。如上所述隔离耦合电路33包括有隔离变压器T31和电容C44，所述隔离变压器T31初级绕组一端通过电容C44与电力线相线连接，初级绕组另一端与电力线零线连接，隔离变压器T31次级绕组两端并联有瞬变电压抑制器D45，所述瞬变电压抑制器D45 —端与电力载波发送电路31、电力载波接收电路32连接，瞬变电压抑制器D45另一端接地，实现电力线与电力载波发送电路31、电力载波接收电路32的有效隔离。此外的主控制器I还负责处理来自红外通道上的数据和控制LED指示灯电路5显示当前采集器工作的各种状态。如图5所示，所述红外收发电路4包括有用于接收外界红外信号的红外接收头41、用于向外界发送红外信号的红外发送管42、以及三极管Q51，所述红外接收头41信号输出端与主控制器I连接，所述红外发送管42控制信号输入端通过三极管Q51与主控制器I连接，实现采集器的红外设置与读取。如图6所示，所述的LED指示灯电路5由LED灯和电阻组成，通过主控制器I控制LED灯通断来显示当前采集器工作的各种状态。如图7所示，所述开关电源电路8为采集器提供可靠的电压和足够的功率。所述的脉宽调制控制电路62包括有电源管理芯片621、光耦822、以及三极管Qll所成的控制电路，本实用新型电源管理芯片621采用的型号是TNY275PN，主控制器I通过三极管Q11、光耦622、电源管理芯片621控制高频变压器电路63电压的输出，所述电源管理芯片621输出控制端与高频变压器电路63输入端连接。所述高频变压器电路63包括有变压器T61和变压器T62，所述变压器T61初级绕组与脉宽调制控制电路62连接，变压器T61第一次级绕组输出端与变压器T62初级绕组连接，变压器T61输出端通过稳压输出电路64中的三端稳压器641的线性稳压，提供稳定的5V直流电源VCC-485给RS485收发电路2 ;变压器T61第二次级绕组输出端通过二极管D13、电容C14、电感L09、电容C15的滤波稳压后输出电压VHH提供给电力载波收发电路3 ;如上所述的变压器T61第二次级绕组输出端反馈信号给脉宽调制控制电路62，在没有发射载波的时候，输出电压VHH处于比较低的电位，本实用新型设置在8V，而当需要发射载波的时候，主控制器I通过脉宽调制控制电路62控制高频变压器电路63，提高输出电压VHH的电平大小，本实用新型设置在15V，从而为电力载波发送电路31提供可靠的电压和足够的功率；所述输出电压VHH端点还通过连接三端稳压器642，通过线性稳压输出5V电压VCC给主控制器1、电力载波接收电路32、红外收发电路4的VCC引脚端供电；如上所述三端稳压器641和三端稳压器642在本案中采用的型号是78L05。以上所述元器件的型号不作为对本实用新型保护范围的限定，本实用新型保护的是一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器结构，其通过开关电源提供可靠的电压和足够的功率，通过在电力载波收发电路上增加功率放大电路，实现载波通讯距离变得更远和精确，很好的完成远程抄表作业及数据传输，一切根据本技术方案或技术启示所设计出的产品都应示为落入本案的保护范围内。
权利要求1.一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，其特征在于包括有主控制器(I)和开关电源电路(6)，所述主控制器(I)上分别连接有用于与RS485电表通讯实现抄表作业数据信息采集的RS485收发电路(2)，用于与远程集中器进行电力载波通讯的电力载波收发电路(3)，用于提供红外接口便于对采集器进行红外设置与读取的红外收发电路(4)，以及用于显示采集器工作状态的LED指示灯电路(5)，所述开关电源电路(6)包括有顺次连接的整流滤波电路(61)、脉宽调制控制电路(62)、高频变压器电路(63)、稳压输出电路(64)，所述整流滤波电路(61)输入端外接交流电，所述脉宽调制控制电路(62)控制信号输入端与稳压输出电路(64)反馈信号输出端、主控制器(I)连接，所述稳压输出电路(64)分别与主控制器(1)、RS485收发电路(2)、电力载波收发电路(3)、红外收发电路(4)、指示灯电路(5)连接。
2.根据权利要求1所述的一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，其特征在于所述主控制器(I)采用载波控制芯片PL3201C。
3.根据权利要求1所述的一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，其特征在于所述RS485收发电路(2)包括有与主控制器(I)连接的隔离发射电路(21)和隔离接收电路(22)、以及与RS485电表连接的RS485总线驱动电路(23)，所述隔离发射电路(21)、隔离接收电路(22)都通过RS485总线驱动电路(23)与RS485电表通讯连接。
4.根据权利要求1所述的一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，其特征在于所述电力载波收发电路(3)包括有与主控制器(I)连接的电力载波发送电路(31)和电力载波接收电路(32)、以及与电力线连接的隔离耦合电路(33)，所述电力载波发送电路(31)、电力载波接收电路(32)与隔离耦合电路(33)连接。
5.根据权利要求4所述的一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，其特征在于所述电力载波发送电路(31)包括功率放大电路(311)和耦合滤波电容电路(312)，所述功率放大电路(311)输入端与主控制器(I)连接，功率放大电路(311)输出端通过耦合滤波电容电路(312)与隔离耦合电路(33)连接。
6.根据权利要求4所述的一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，其特征在于所述电力载波接收电路(32 )包括有无源带通滤波电路(321)和运放芯片(322 )，所述无源带通滤波电路(321)输入端与隔离耦合电路(33)连接，无源带通滤波电路(321)输出端与运放芯片(322)输入端连接，所述运放芯片(322)信号输出端与主控制器(I)连接。
7.根据权利要求4所述的一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，其特征在于所述隔离耦合电路(33)包括有隔离变压器(T31)和电容(C44)，所述隔离变压器(T31)初级绕组一端通过电容(C44)与电力线相线连接，初级绕组另一端与电力线零线连接，隔离变压器(T31)次级绕组两端并联有瞬变电压抑制器(D45 )，所述瞬变电压抑制器(D45 ) 一端与电力载波发送电路(31)、电力载波接收电路(32)连接，瞬变电压抑制器(D45)另一端接地。
8.根据权利要求1所述的一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，其特征在于所述红外收发电路(4)包括有用于接收外界红外信号的红外接收头(41)、用于向外界发送红外信号的红外发送管(42)、以及三极管(Q51)，所述红外接收头(41)信号输出端与主控制器(I)连接，所述红外发送管(42 )控制信号输入端通过三极管(Q51)与主控制器(I)连接。
专利摘要本实用新型公开了一种带开关电源和电力载波收发增益的抄表采集器，包括有主控制器和开关电源电路，所述主控制器上分别连接有用于与RS485电表通讯实现抄表作业数据信息采集的RS485收发电路，用于与远程集中器进行电力载波通讯的电力载波收发电路，用于提供红外接口便于对采集器进行红外设置与读取的红外收发电路，以及用于显示采集器工作状态的LED指示灯电路。本实用新型的目的是通过开关电源提供可靠的电压和足够的功率，通过在电力载波收发电路上增加功率放大电路，实现载波通讯距离变得更远和精确，很好的完成远程抄表作业及数据传输。
文档编号G08C19/00GK203055147SQ20122048999
公开日2013年7月10日 申请日期2012年9月24日 优先权日2012年9月24日
发明者林镇葵 申请人:广东汇海华天科技有限公司