专利名称：一种串行通信信号电平幅值的监测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及信号监测技术，特别是涉及一种串行通信信号电平幅值的监测装置的 技术。
背景技术：
目前，变电站中各保护、测量、计量、监视、控制等设备大都就地安装，其测控数据 大多通过串行通信方式与当地后台系统完成数据上传或下发，从而达到实时监视的目的， 其中一些重要数据不但需要就地备份，还须通过串行通信接口上传到调度所。变电站在进 行上述数据的交互时都需要使用串行通信接口，但是由于现场各种设备的串行通信接口驱 动能力不尽相同，因此经常会出现即便B机与C机的配置相同，仍会发生A机与B机之间的 串行通信正常，而A机与C机之间的串行通信却异常的现象，造成该现象的其中一重要原因 是各设备中串行通信接口的驱动电路驱动能力、输入阻抗等不尽相同，再加上信号载体特 征阻抗、接点布置等种种原因，使得变电站的串行通信异常现象时有发生。因此，需要对一 些重要的串行通信信号的质量进行实时监视，以便于实时修复发生通信异常的设备。
发明内容
针对上述现有技术中存在的缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种能实时 监视串行通信信号的质量的串行通信信号电平幅值的监测装置。为了解决上述技术问题，本发明所提供的一种串行通信信号电平幅值的监测装 置，其特征在于包括CPU、采样电路和参考电平输出电路；
所述CPU设有一个三线串行接口、两个信号采样端，其两个采样端分别为第一采样端、 第二采样端；
所述采样电路包括第一运放芯片、第二运放芯片、第一二极管、第二二极管、第一比较 器、第二比较器；
所述第一运放芯片的同相输入端及第二运放芯片的同相输入端连接受测串行通信信
号；
所述第一运放芯片的输出端接到第一二极管的正极，其反相输入端接到第一二极管的 负极；所述第一二极管的负极经一限流电阻接到第一比较器的反相输入端，并经一充电电 容接到地，该充电电容并接一放电电阻；所述第一比较器的同相输入端接参考电平输出电 路的正电平输出端，其输出端经一光耦接到CPU的第一采样端；
所述第二运放芯片的输出端接到第二二极管的负极，其反相输入端接到第二二极管的 正极；所述第二二极管的正极经另一限流电阻接到第二比较器的同相输入端，并经另一充 电电容接到地，该充电电容并接另一放电电阻；所述第二比较器的反相输入端接参考电平 输出电路的负电平输出端，其输出端经另一光耦接到CPU的第二采样端；
所述参考电平输出电路包括数字式可控模拟电源输出芯片、第三运放芯片、第四运放
芯片；所述数字式可控模拟电源输出芯片设有一个三线串行信号接口、一个基准电压输出 端，其三线串行信号接口经光耦接到CPU的三线串行信号接口，其基准电压输出端分别接 到第三运放芯片的同相输入端及第四运放芯片的反相输入端；
所述第三运放芯片的输出端为参考电平输出电路的正电平输出端，其反相输入端接其 输出端；
所述第四运放芯片的输出端为参考电平输出电路的负电平输出端，其反相输入端接其 输出端，其同相输入端接地。本发明提供的串行通信信号电平幅值的监测装置，通过CPU自动调节参考电平输 出电路输出的正负电压值，通过比较器将参考电平输出电路输出的正负电压值与受测串行 通信信号进行比较，进而测出受测串行通信信号的电压幅值，从而为变电站、调度所或其它 使用串行通信方式的用户判断串行通信信号的质量提供了依据。
图1是本发明实施例的串行通信信号电平幅值的监测装置中的采样电路的电路 图2是本发明实施例的串行通信信号电平幅值的监测装置中的参考电平输出电路的 电路图。
具体实施例方式以下结合
对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限 制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。如图1所示，本发明实施例所提供的一种串行通信信号电平幅值的监测装置，其 特征在于包括CPU (图中未示)、采样电路和参考电平输出电路；
所述CPU设有一个三线串行接口、两个信号采样端，其两个采样端分别为第一采样端 CPU1、第二采样端CPU2 ；
所述采样电路包括第一运放芯片U1、第二运放芯片U2、第一二极管D1、第二二极管D2、 第一比较器U3、第二比较器U4;
所述第一运放芯片Ul的同相输入端及第二运放芯片U2的同相输入端连接受测串行通 信信号Sin ；
所述第一运放芯片Ul的输出端接到第一二极管Dl的正极，其反相输入端接到第一二 极管Dl的负极；所述第一二极管Dl的负极经一限流电阻Rl接到第一比较器U3的反相输 入端，并经一充电电容Cl接到地，该充电电容Cl并接一放电电阻R3;所述第一比较器U3的 同相输入端接参考电平输出电路的正电平输出端Vref+，其输出端经一光耦U5接到CPU的 第一采样端CPUl ；
所述第二运放芯片U2的输出端接到第二二极管D2的负极，其反相输入端接到第二二 极管D2的正极；所述第二二极管D2的正极经另一限流电阻R2接到第二比较器U4的同相 输入端，并经另一充电电容C2接到地，该充电电容C2并接另一放电电阻R4;所述第二比较 器U4的反相输入端接参考电平输出电路的负电平输出端Vref-，其输出端经另一光耦TO接 到CPU的第二采样端CPU2 ；如图2所示，所述参考电平输出电路包括数字式可控模拟电源输出芯片U7、第三运放 芯片U8、第四运放芯片U9;
所述数字式可控模拟电源输出芯片U7设有一个三线串行信号接口(Din、Sck, ‘)、一个基准电压输出端Vref，其三线串行信号接口经光耦U10、U11、U12接到CPU的三
线串行信号接口(CpuDin、CpuSclk、Cpu%ii ),其基准电压输出端Vref分别接到第三运放
芯片U8的同相输入端及第四运放芯片U9的反相输入端；
所述第三运放芯片U8的输出端为参考电平输出电路的正电平输出端Vref+，其反相输 入端接其输出端；
所述第四运放芯片U9的输出端为参考电平输出电路的负电平输出端Vref-，其反相输 入端接其输出端，其同相输入端接地。本发明实施例中，所述数字式可控模拟电源输出芯片的型号为AD5620，所述第一 运放芯片、第二运放芯片、第三运放芯片及第四运放芯片的型号均为TL062，所述第一比较 器、第二比较器的型号均为LM393。本发明实施例的工作原理如下
受测串行通信信号Sin分别进入第一运放芯片U1、第二运放芯片U2完成阻抗转换后， 再分别经过第一二极管D1、第二二极管D2产生正、负脉冲信号，产生的正、负脉冲信号经限 流电阻各对一充电电容充电，使两个充电电容各产生一稳定的电压值分别送入第一比较器 U3、第二比较器U4与参考电平输出电路输出的正负电平进行比较，比较结果直接驱动光耦 完成电气隔离后送入单片机的两个信号采样端CPU1、CPU2 ；
单片机通过其三线串行接口控制数字式可控模拟电源输出芯片U7的基准电压输出端 Vref输出的基准电压递增或递减，直至其信号采样端CPU1、CPU2收到的采样信号发生变化 (比如充电电容的电压为5V，而参考电平输出电路输出的正负电平从4. 75V变化到5. 25V 时，两个比较器输出的信号会发生变化)，单片机检测到其信号采样端CPU1、CPU2收到的采 样信号发生变化后即记录下数字式可控模拟电源输出芯片U7的基准电压输出端Vref当前 输出的基准电压值，该基准电压值即为受测串行通信信号Sin的幅值大小。
权利要求
1. 一种串行通信信号电平幅值的监测装置，其特征在于包括CPU、采样电路和参考电 平输出电路；所述CPU设有一个三线串行接口、两个信号采样端，其两个采样端分别为第一采样端、 第二采样端；所述采样电路包括第一运放芯片、第二运放芯片、第一二极管、第二二极管、第一比较 器、第二比较器；所述第一运放芯片的同相输入端及第二运放芯片的同相输入端连接受测串行通信信号；所述第一运放芯片的输出端接到第一二极管的正极，其反相输入端接到第一二极管的 负极；所述第一二极管的负极经一限流电阻接到第一比较器的反相输入端，并经一充电电 容接到地，该充电电容并接一放电电阻；所述第一比较器的同相输入端接参考电平输出电 路的正电平输出端，其输出端经一光耦接到CPU的第一采样端；所述第二运放芯片的输出端接到第二二极管的负极，其反相输入端接到第二二极管的 正极；所述第二二极管的正极经另一限流电阻接到第二比较器的同相输入端，并经另一充 电电容接到地，该充电电容并接另一放电电阻；所述第二比较器的反相输入端接参考电平 输出电路的负电平输出端，其输出端经另一光耦接到CPU的第二采样端；所述参考电平输出电路包括数字式可控模拟电源输出芯片、第三运放芯片、第四运放-H-* LL心片；所述数字式可控模拟电源输出芯片设有一个三线串行信号接口、一个基准电压输出 端，其三线串行信号接口经光耦接到CPU的三线串行信号接口，其基准电压输出端分别接 到第三运放芯片的同相输入端及第四运放芯片的反相输入端；所述第三运放芯片的输出端为参考电平输出电路的正电平输出端，其反相输入端接其 输出端；所述第四运放芯片的输出端为参考电平输出电路的负电平输出端，其反相输入端接其 输出端，其同相输入端接地。
全文摘要
一种串行通信信号电平幅值的监测装置，涉及信号监测技术领域，所解决的是监视串行通信信号质量的技术问题。该装置包括CPU、采样电路和参考电平输出电路；所述采样电路包括两个运放芯片、两个比较器；所述两个运放芯片的同相输入端连接受测串行通信信号；所述第一运放芯片的输出端接到第一比较器的反相输入端，所述第二运放芯片的输出端接到第二比较器的同相输入端，所述第一比较器的同相输入端和第二比较器的反相输入端分别连接参考电平输出电路的正负电平输出端，两个比较器的输出端经光耦分别接到CPU的两个采样端；CPU通过三线串行信号接口控制参考电平输出电路输出的电压大小。本发明提供的，能实时监视串行通信信号的质量。
文档编号G01R19/00GK102095920SQ20101058107
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月10日 优先权日2010年12月10日
发明者周文华 申请人:上海申瑞电力科技股份有限公司