基于双机热备系统的rtu的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于双机热备系统的RTU，包括分别由单片机最小系统构成的主机、备机，主机接有两个SPI接口，一个SPI接口作为切换接口接入备机，另一个SPI接口作为外部扩展IO口，主机接入有三线雨量计电路、DI输入电路、两路4-20mA信号输入电路，主机上接出有一个二选一串口、一个三选一串口，二选一串口非隔离接入有两路MAX232接口，三选一串口隔离接入有两个MAX232接口和一个RS485接口，主机上还接入有可控供电单元和大容量的存储器MRAM。
【专利说明】基于双机热备系统的RTU
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及远程终端控制系统领域，具体为一种基于双机热备系统的RTU。
【背景技术】
[0002] 我国是一个山洪灾害频繁发生的国家，山洪发生大部分是以泥石流，山体滑坡的 形式出现，一旦发生就会带来严重的影响。目前人工观测的方式耗费大量的人力资源、且 可靠性和实时性不高。所以需要建立高可靠的山洪预警系统，而RTU是其核心组成部分， RTU(Remote Terminal Unit)全称为远程终端控制系统，主要用于对信号、工业设备的监测 和控制。RTU能自动实现水文（水情、雨量）数据的采集、存储、显示、设置、处理和数据通信。 对于山洪预警系统，我们需要设计一个可以实时测量雨量和水位的RTU。RTU工作现场的环 境恶劣，现场环境中不乏电机、大型电源控制柜、镇流器等强设备，存在着各种各样的强电 磁干扰，雷击现象的出现也难以避免，这些情况容易形成浪涌并通过接口注入RTU内部，破 坏RTU电路。同时由于单机系统的容错能力较差可靠性不高。同时三模冗余系统和双模冗 余系统的复杂度大，成本较高，所以比较应该采用双机热备系统。
[0003] 在传统的数据采集中，需要人工进行水位和雨量的采集，而需要采集的数据非常 的多。如果沿用人工方式进行采集数据，则采集速度慢，采集的数据的精准度不好，工作效 率不高。 实用新型内容
[0004] 本实用新型的目的是提供一种基于双机热备系统的RTU，以解决现有技术存在的 问题。
[0005] 为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：
[0006] 基于双机热备系统的RTU，其特征在于：包括分别由单片机最小系统构成的主机、 备机，所述主机接有两个SPI接口，其中一个SPI接口作为切换接口接入备机，由主机、备 机构成双机热备系统，另一个SPI接口作为外部扩展10 口，所述主机接入有三线雨量计电 路、DI输入电路、两路4-20mA信号输入电路，所述主机上接出有一个二选一串口、一个三 选一串口，其中二选一串口非隔离接入有两路MAX232接口，三选一串口隔离接入有两个 MAX232接口和一个RS485接口，所述主机上接入三路报警继电器，主机上还接入有可控供 电单元和大容量的存储器MRAM。
[0007] 所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述4-20mA信号输入电路包括型 号为HCNR201的线性光耦Ud2,线性光耦Ud2的引脚1通过电阻Rd4接入一个三极管Q1的 发射极，线性光耦Ud2的引脚2通过相互并联的电容C2、5. IV稳压管Ddl接入三极管Q1的 集电极，线性光耦Ud2的引脚3接入三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极与一个型号为 LM158的单电源运放UdlA的输出端连接，单电源运放UdlA的输出端通过电容C1与单电源 运放UdlA的反相输入端连接，单电源运放UdlA的同相输入端与线性光耦Ud2的引脚4连 接，单电源运放UdlA的负电源端与三极管Q1的集电极连接，单电源运放UdlA的同相输入 端还通过依次串接的电阻Rdl、电阻Rd3、电阻Rd2与线性光耦Ud2的反相输入端连接，电 阻Rd3、电阻Rd2之间通过导线与单电源运放UdlA的负电源端连接，还包括有两脚的连接 器Jdl，连接器Jdl的一个引脚与单电源运放UdlA的正电源端连接，单电源运放UdlA的另 一个引脚通过导线接入电阻Rdl、电阻Rd3之间，线性光耦Ud2的引脚5接入另一个型号为 LM158的单电源运放Ud3A的同相输入端，线性光耦Ud2的引脚6接入单电源运放Ud3A的反 相输入端，线性光耦Ud2的引脚5、单电源运放Ud3A的负电源端分别接地，单电源运放Ud3A 的正电源端接入5V电压，单电源运放Ud3A的输出端输出电压AD1至主机的单片机，且单电 源运放Ud3A的输出端还通过相互并联的电阻Rd5、电容C3与线性光耦Ud2的引脚6连接。
[0008] 所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：三线雨量计电路包括三个安装在 室外的开关S3、S4、S5,其中开关S3 -端与开关S4 -端之间接入开关S1，开关S4连接开关 S1的一端与开关S5的一端之间接入开关S2,开关S3另一端通过依次串接的电阻R1、电阻 R4接入主机单片机，开关S4另一端接地，开关S5另一端通过依次串接的电阻R2、电阻R5接 入主机单片机，电阻R1、电阻R4之间接相互并联的二极管D1、电阻R3,将并联的二极管D1、 电阻R3的另一端接5V电压，电阻R1、电阻R4之间还接入一个二极管D2的阴极，二极管D2 的阳极接入开关S4接地的一端，电阻R2、电阻R5之间接相互并联的二极管D4、电阻R6,将 并联的二极管D2、电阻R6的另一端接5V电压，电阻R2、电阻R5之间还接入一个二极管D3 的阴极，二极管D3的阳极接入开关S4接地的一端。
[0009] 所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述DI输入电路包括型号为 TLP521的光电耦合器Uhl，光电耦合器Uhl的引脚1依次接入有串接的电阻Rh2、电阻Rhl， 电阻Rhl与光电耦合器Uhl的引脚2之间接入电压VI，光电耦合器Uhl的引脚2还通过单 向TVS二极管接入电阻Rh2、电阻Rhl之间，光电耦合器Uhl的引脚4通过电阻Rh3接入5V 电压，且光电耦合器Uhl的引脚4连接至主机单片机，此处Rh3起到了保护作用，光电耦合 器Uhl的引脚3通过导线接地。
[0010] 所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：报警继电器包括在主机单片机和 强电之间的型号为TXD2-5V的电磁继电器，三极管Qal、Qa2的共发射极接地，三极管Qa2集 电极通过电阻Ra2与三极管Qal集电极连接，三极管Qal的集电极接入二极管Dal的阳极， 二极管的阴极接入5V电压，三极管Qal的基极通过电阻Ral接入主机单片机，三极管Qa2 的基极通过电阻Ra3接入主机单片机，电磁继电器的一端接入三极管Qal集电极与电阻Ra2 之间，另一端接5V电压，电磁继电器有两组开关组成，电磁继电器的一组开关接入单片机， 且电磁继电器输出端通过相互并联的电阻Ra4、电容Cal，电阻和电容均接地，另一组开关 用于外部控制使用。
[0011] 所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：可控供电电路包括对单片机起保 护作用的9013贴片，主机单片机输出的control信号经过9013贴片接入P沟道的M0S管 的栅极，三极管的栅极和漏极之间接入一个10K的电阻Ral，且三极管的漏极接入12V的电 源，三极管在这里的作用是一个开关的作用，三极管的集电极接入DC/DC电路，DC/DC电路 输出为12V的电压，此电压将为外部设备如水位计等设备提供所需电压，DC/DC的输出端接 有一个光耦TLP521的输入端，光耦TLP521的输出端连接至主机单片机以输出control回 测信号。
[0012] 所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：非隔离MAX232电路包括芯片 MAX232和芯片74HC244,主机单片机的TXD端通过芯片74HC244与芯片MAX232连接，MAX232 的RXDIN端接入到74HC244的输入端，选择输入端AA1接到74HC244的一端，74HC244的输 出端一端接MAX232的TXDOUT端，一端接入单片机，一端用于回测测试，检测74HC244的好 坏。MAX232的RXD1IN和RXD2IN端经过电阻Rf3和Rf4接入TLP521的输入端，输出端用 于RXD1IN和RXD2IN回测，用BB1和BB2表示，MAX232的TXD10UT和TXD20UT端经过电阻 Rf 1和Rf2输入到TLP521的输入端，输出端用于回测TXD10UT和TXD20UT，用CC1和CC2来 表不。
[0013] 所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述主机接入有存储芯片MRAM。
[0014] 所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：主机与备机之间的切换通过一个 SPI接口即可实现。同时用另一个SPI接口供外部的10 口用。
[0015] 本实用新型其优点在于：
[0016] 1、采用两片MC9S08QE64单片机构成的双机热备系统，提高了 RTU的可靠性。
[0017] 2、使用SPI接口进行扩展，供外部接口使用。
[0018] 3、采用存储芯片临时存放采集到的各种数据。满足对大量数据进行存储的要求。
[0019] 4、本实用新型的很多部分均考虑到了回测，如报警继电器电路中考虑到了回测， 可控供电电路也考虑到了电压的回测，非隔离MAX232、隔离MAX232的TXDOUT和RXDIN都有 考虑到回测，隔离RS485也考虑到回测，同时因为本电路的工作环境比较恶劣，经常会有雷 击的现象发生，因此对于RS485我们进行了防雷保护。这实时的保证了电路的安全性和可 靠性。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型的原理框图。
[0021] 图2为4_20mA电路图。
[0022] 图3为三线雨量计电路图。
[0023] 图4为DI输入电路图。
[0024] 图5为报警继电器电路图。
[0025] 图6为可控供电电路图。
[0026] 图7为非隔离MAX232及其回测电路图。
[0027] 图8为485防雷保护电路图。
【具体实施方式】
[0028] 如图1所示。基于双机热备系统的RTU，其特征在于：包括分别由单片机最小系统 构成的主机、备机，所述主机接有两个SPI接口，其中一个SPI接口作为切换接口接入备机， 由主机、备机构成双机热备系统，另一个SPI接口作为外部扩展10 口，所述主机接入有三线 雨量计电路、DI输入电路、两路4-20mA信号输入电路，所述主机上接出有一个二选一串口、 一个三选一串口，其中二选一串口非隔离接入有两路MAX232接口，三选一串口隔离接入有 两个MAX232接口和一个RS485接口，所述主机上接入三路报警继电器，主机上还接入有可 控供电单元和大容量的存储器MRAM。
[0029] 本实用新型分别由单片机最小系统构成的主机、备机，主机接有两个SPI接口，其 中一个接口作为切换接口接入备机，由主机、备机构成双机热备系统，另一个SPI接口作为 外部扩展10 口，主机接入有三线雨量计电路、DI输入电路、两路4-20mA信号输入电路，主机 上接出有一个二选一串口、一个三选一串口，其中二选一串口接入有两路非隔离的MAX232， 三选一串口接入两个隔离的MAX232和一个RS485接口，两个隔离MAX232和RS485的选择 通过74HC138来实现，两个隔离的MAX232的输出接入GPRS通信模块，通过GPRS网络发送 到数据中心。RS485的输出端可接入水位计和雨量计等外部设备。外部设备所需的电压可 以通过可控供电电路供给。主机上还接入有报警模块，当水位和雨量达到预定的阈值时则 会发出蜂鸣的报警声。太阳能电池通过DC/DC电路将电压由12v变成5v来给单片机和非 隔离MAX232供电。太阳能电池给可控供电电路提供输入电压。由可控供电电路的输出电 压12V经隔离DC/DC转换成5V的隔离直流电为隔离MAX232、RS485、74HC244、74HC138供 电。所述主机上还接有MRAM，1个4Mb大容量存储芯片MR25H40用临时存放采集到的各种 数据。
[0030] 如图2所示。4-20mA信号输入电路包括型号为HCNR201的线性光耦Ud2,线性光耦 Ud2的引脚1通过电阻Rd4接入一个三极管Q1的发射极，线性光耦Ud2的引脚2通过相互 并联的电容C2、5. IV稳压管Ddl接入三极管Q1的集电极，线性光耦Ud2的引脚3接入三极 管Q1的集电极，三极管Q1的基极与一个型号为LM158的单电源运放UdlA的输出端连接， 单电源运放UdlA的输出端通过电容C1与单电源运放UdlA的反相输入端连接，单电源运放 UdlA的同相输入端与线性光耦Ud2的引脚4连接，单电源运放UdlA的负电源端与三极管 Q1的集电极连接，单电源运放UdlA的同相输入端还通过依次串接的电阻Rdl、电阻Rd3、电 阻Rd2与线性光耦Ud2的反相输入端连接，电阻Rd3、电阻Rd2之间通过导线与单电源运放 UdlA的负电源端连接，还包括有两脚的连接器Jdl，连接器Jdl的一个引脚与单电源运放 UdlA的正电源端连接，单电源运放UdlA的另一个引脚通过导线接入电阻Rdl、电阻Rd3之 间，线性光耦Ud2的引脚5接入另一个型号为LM158的单电源运放Ud3A的同相输入端，线 性光耦Ud2的引脚6接入单电源运放Ud3A的反相输入端，线性光耦Ud2的引脚5、单电源运 放Ud3A的负电源端分别接地，单电源运放Ud3A的正电源端接入5V电压，单电源运放Ud3A 的输出端输出电压AD1至主机的单片机，且单电源运放Ud3A的输出端还通过相互并联的电 阻Rd5、电容C3与线性光耦Ud2的引脚6连接。
[0031] 4-20mA信号输入电路包括线性光耦HCNR201，输入的4-20mA直流电流信号通过 5. IV稳压管Ddl给单电源运放LM158供电，运放的输入输出两端分别接有发光二极管和光 电二极管，并构成负反馈回路。该电路时将4-20mA电流信号转换为电压信号。该电路可以 看出隔离转换电路的输出电压和输入电流之间始终保持正比关系。若改变Rdl、Rd3或Rd5 使比例关系发生变化，输出电压信号的零点（即4mA输入电流所对的输出电压）也跟着发 生变化。因此零点的调节就变成了对电路输入输出比例关系的调节，输出AD1输入到单片 机。
[0032] 如图3所示。三线雨量计电路包括三个安装在室外的开关53、54、55，其中开关53 一端与开关S4 -端之间接入开关S1，开关S4连接开关S1的一端与开关S5的一端之间接 入开关S2,开关S3另一端通过依次串接的电阻R1、电阻R4接入主机单片机，开关S4另一 端接地，开关S5另一端通过依次串接的电阻R2、电阻R5接入主机单片机，电阻R1、电阻R4 之间接相互并联的二极管D1、电阻R3,将并联的二极管D1、电阻R3的另一端接5V电压，电 阻R1、电阻R4之间还接入一个二极管D2的阴极，二极管D2的阳极接入开关S4接地的一 端，电阻R2、电阻R5之间接相互并联的二极管D4、电阻R6,将并联的二极管D2、电阻R6的 另一端接5V电压，电阻R2、电阻R5之间还接入一个二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接 入开关S4接地的一端。
[0033] 三线雨量计有三线制组成，含有两个开关S1和S2,当开关S1闭合时开关S3和S4 短路，当开关S2闭合时开关S4和S5短路，开关S1和S2交换一次一个计数。其正常状态 为总有一线是闭合的。YuLiangl和YuLiang2接入单片机，接入到单片机的信号为开关S1 和S2交替的次数。
[0034] 如图4所不。DI输入电路包括型号为TLP521的光电稱合器Uhl,光电稱合器Uhl 的引脚1依次接入有串接的电阻Rh2、电阻Rhl，电阻Rhl与光电耦合器Uhl的引脚2之间 接入电压VI，光电耦合器Uhl的引脚2还通过单向TVS二极管接入电阻Rh2、电阻Rhl之间， 光电耦合器Uhl的引脚4通过电阻Rh3接入5V电压，且光电耦合器Uhl的引脚4连接至主 机单片机，此处Rh3起到了保护作用，光电耦合器Uhl的引脚3通过导线接地。
[0035] 单片机中所有空余的引脚分别接入DI输入电路，该电路的主要作用是可以在外 部接一些其他的设备。DI输入电路包括光电耦合器TLP521，光电耦合器TLP521的作用是电 路之间的信号传输，使之前端与负载完全隔离，目的在于增加安全性，减小电路干扰，减化 电路设计。在输入端加瞬态电压抑制二极管单向TVS保护电路。电路中电阻的选择，如Rh3 考虑到光耦漏电流，不会使输入为低，对于R1+R2,当外加12V电压时，回路电流为5-6mA，Rl 一般取小一些，R2取大一些。
[0036] 如图5所示。报警继电器包括在主机单片机和强电之间的型号为TXD2-5V的桥梁 电磁继电器,三极管Qal、Qa2的共发射极接地，三极管Qa2集电极通过电阻Ra2与三极管 Qal集电极连接，三极管Qal的集电极接入二极管Dal的阳极，二极管的阴极接入5V电压， 三极管Qal的基极通过电阻Ral接入主机单片机，三极管Qa2的基极通过电阻Ra3接入主 机单片机，电磁继电器的一端接入三极管Qal集电极与电阻Ra2之间，另一端接5V电压，电 磁继电器有两组开关组成，电磁继电器的一组开关接入单片机，且电磁继电器输出端通过 相互并联的电阻Ra4、电容Cal，电阻和电容均接地，另一组开关用于外部控制使用。
[0037] 本实用新型使用单片机和强电之间的电磁继电器，选用继电器的型号是TXD2-5V， 从单片机出来的信号接一个继电器驱动，从单片机中输出信号，经过驱动放大信号，当电压 值达到继电器吸合的电压时则产生报警。在该电路中的保持的作用是为了减小功耗，因为 当继电器吸合需要较大的电压，但是吸合后就不需要那么大的电压了。电路中的两组开关 用常开状态，一组用于触点控制，一组用于回测。电路中报警1接入单片机，回测报警1、保 持1也接入单片机。同理另外的两路报警继电器，报警2、回测报警2、保持2,报警3、回测 报警3和保持3均接入单片机。
[0038] 如图6所示。可控供电电路包括对单片机起保护作用的9013贴片，主机单片机输 出的control信号经过9013贴片接入P沟道的M0S管的栅极，三极管的栅极和漏极之间接 入一个10K的电阻Ral，且三极管的漏极接入12V的电源，三极管在这里的作用是一个开关 的作用，三极管的集电极接入DC-DC电路，DC/DC电路输出为12V的电压，此电压将为外部 设备如水位计等设备提供所需电压，DC/DC的输出端接有一个光耦TLP521的输入端，光耦 TLP521的输出端连接至主机单片机以输出control回测信号。
[0039] 本实用新型中，太阳能电池为电路提供12v的电压输入，control端由单片机输 出，经过9013贴片，然后再通过PNP沟道的三极管将信号输入到DC/DC，通过DC-DC输出12V 的电压。在TLP521的输出端需有电压的回测，保证在输入有电压时输出端也有电压。可控 供电电路的作用是为外部设备提供所需要的电压。也可将可控供电电路经过隔离DC/DC转 成隔离的直流电为MAX232、RS485、74HC138等提供电源，可以供电或断电。同时将太阳能电 池的电压非隔离由12v变成5v，给单片机供电。
[0040] 如图7所示。所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：非隔离MAX232电路 包括芯片MAX232和芯片74HC244,主机单片机的TXD端通过芯片74HC244与芯片MAX232 连接，MAX232的RXDIN端接入到74HC244的输入端，选择输入端AA1接到74HC244的一端， 74HC244的输出端一端接MAX232的TXD0UT端，一端接入单片机，一端用于回测测试，检测 74HC244的好坏。MAX232的RXD1IN和RXD2IN端经过电阻Rf3和Rf4接入TLP521的输入 端，输出端用于RXD1IN和RXD2IN回测，用BB1和BB2表示，MAX232的TXD10UT和TXD20UT 端经过电阻Rfl和Rf2输入到TLP521的输入端，输出端用于回测TXD10UT和TXD20UT，用 CC1和CC2来表示。
[0041] 由串口 1接出两路非隔离的MAX232,电路中对MAX232的输入信号和输出信号都进 行回测，即CC1和CC2用来回测MAX232的TXD0UT的信号，BB1和BB2用来回测MAX232的 RXDIN的信号，保证MAX232芯片的性能。AA1和AA2用于回测输入244的信号。
[0042] 如图8所示。从串口 2接出来的是2路的隔离MAX232和一路隔离的RS485,两 路MAX232和一路RS485的选择通过74HC138来完成，其状态表如表1所示，对于2个隔离 MAX232和RS485的处理是，两个MAX232隔离的处理和非隔离的MAX232处理方法相似，其电 路图和图6相似，只是在TXD、RXD的选择1和选择2需要用到光耦，同时MAX232也要同非 隔离的一样考虑回测。在此不再赘述电路图。RS485的输出要有防雷保护，其防雷保护电 路如图8所示。其原理是当雷击发生时，感应过电压由T与R端引入，Q2进行共模防护，Q1 进行差模保护，此时过电压被大大削弱到约500V左右，在经过电阻（或PTC)限流，TVS二 次限压后，到收发器的电压被钳制在6. 8V左右，从而实现对收发器的保护。RS485的输出端 接入外部设备，MAX232的输出端接入通信模块输出到GPRS，再通过GPRS网络发送到数据中 心。
[0043] 表1隔离232和隔离485状态表
[0044] 选# 1 选# 2 1#薩离 232 0 ! 2ΜΜ? 232 1 0 陽离485 ft 1 1 _离485发 0 0
[0045] 主机接入有存储芯片MRAM。
[0046] 主机与备机之间的切换通过一个SPI接口即可实现。同时用另一个SPI接口供外 部的10 口用。
[0047] 本实用新型基于双机热备系统的RTU，由两片单片机构成的双机热备系统，通过 SPI接口实现主机和备机之间的切换。将通过三线雨量计电路获得的模拟信号输入到单片 机进行数据处理再由通信模块输出到GPRS，再通过GPRS网络发送到数据中心。当测量的水 位和雨量超过设定的阈值时，产生报警信号。本实用新型为了克服技术中工作环境比较恶 劣，为满足工业控制的指标和需求，各模块与单片机之间要加上隔离保护器件，如12V变5V 的非隔离DC/DC、12-5V和5-5V隔离电源、防雷保护电路等。
[0048] 本实用新型中，单片机采用MC9S08QE64芯片，4-20mA信号输入电路采用HCNR201 将电流信号转化为电压信号。雨量计采用三线雨量计，其正常状态总有一线是闭合的，两个 开关交替一次计数一次。DI输入电路中的二极管选择单向的TVS管，需要使用可控的光电 耦合器件TLP521。单片机上空余的引脚接DI输入，这是为了在有需要时还可以通过DI输 入电路加外部设备。报警继电器采用TXD2-5V型号的继电器其原理是从单片机输出信号经 过驱动电路使信号放大，当达到系统规定的阈值时则吸合继电器产生蜂鸣的报警声。可控 供电电路将为外部设备提供所需电源。隔离MAX232和非隔离的MAX232的RXDIN和TXD0UT 端的信号都要进行回测，保证芯片的可用性。隔离RS485需要加防雷保护电路，其电路的工 作原理如图8所示。MAX232和RS485接外部设备。隔离的MAX232和隔离的RS485的选择 通过74HC138的输出端选择1和选择2来选择，选择1、选择2和单片机的TXD和RXD都需 要用光奉禹。
【权利要求】
1. 基于双机热备系统的RTU，其特征在于：包括分别由单片机最小系统构成的主机、备 机，所述主机接有两个SPI接口，其中一个SPI接口作为切换接口接入备机，由主机、备机构 成双机热备系统，另一个SPI接口作为外部扩展10 口，所述主机接入有三线雨量计电路、DI 输入电路、两路4-20mA信号输入电路，所述主机上接出有一个二选一串口、一个三选一串 口，其中二选一串口非隔离接入有两路MAX232接口，三选一串口隔离接入有两个MAX232接 口和一个RS485接口，所述主机上接入三路报警继电器，主机上还接入有可控供电单元和 大容量的存储器MRAM。
2. 根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述4-20mA信号输 入电路包括型号为HCNR201的线性光耦Ud2,线性光耦Ud2的引脚1通过电阻Rd4接入一个 三极管Q1的发射极，线性光耦Ud2的引脚2通过相互并联的电容C2、5. IV稳压管Ddl接入 三极管Q1的集电极，线性光耦Ud2的引脚3接入三极管Q1的集电极，三极管Q1的基极与 一个型号为LM158的单电源运放UdlA的输出端连接，单电源运放UdlA的输出端通过电容 C1与单电源运放UdlA的反相输入端连接，单电源运放UdlA的同相输入端与线性光耦Ud2 的引脚4连接，单电源运放UdlA的负电源端与三极管Q1的集电极连接，单电源运放UdlA 的同相输入端还通过依次串接的电阻Rdl、电阻Rd3、电阻Rd2与线性光耦Ud2的反相输入 端连接，电阻Rd3、电阻Rd2之间通过导线与单电源运放UdlA的负电源端连接，还包括有两 脚的连接器Jdl，连接器Jdl的一个引脚与单电源运放UdlA的正电源端连接，单电源运放 UdlA的另一个引脚通过导线接入电阻Rdl、电阻Rd3之间，线性光耦Ud2的引脚5接入另一 个型号为LM158的单电源运放Ud3A的同相输入端，线性光耦Ud2的引脚6接入单电源运放 Ud3A的反相输入端，线性光耦Ud2的引脚5、单电源运放Ud3A的负电源端分别接地，单电源 运放Ud3A的正电源端接入5V电压，单电源运放Ud3A的输出端输出电压AD1至主机的单片 机,且单电源运放Ud3A的输出端还通过相互并联的电阻Rd5、电容C3与线性光耦Ud2的引 脚6连接。
3. 根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：三线雨量计电路包括 三个安装在室外的开关S3、S4、S5,其中开关S3 -端与开关S4 -端之间接入开关S1，开关 S4连接开关S1的一端与开关S5的一端之间接入开关S2,开关S3另一端通过依次串接的 电阻R1、电阻R4接入主机单片机，开关S4另一端接地，开关S5另一端通过依次串接的电 阻R2、电阻R5接入主机单片机，电阻R1、电阻R4之间接相互并联的二极管D1、电阻R3,将 并联的二极管D1、电阻R3的另一端接5V电压，电阻R1、电阻R4之间还接入一个二极管D2 的阴极，二极管D2的阳极接入开关S4接地的一端，电阻R2、电阻R5之间接相互并联的二极 管D4、电阻R6,将并联的二极管D2、电阻R6的另一端接5V电压，电阻R2、电阻R5之间还接 入一个二极管D3的阴极，二极管D3的阳极接入开关S4接地的一端。
4. 根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述DI输入电路包 括型号为TLP521的光电耦合器Uhl，光电耦合器Uhl的引脚1依次接入有串接的电阻Rh2、 电阻Rhl，电阻Rhl与光电稱合器Uhl的引脚2之间接入电压VI，光电稱合器Uhl的引脚2 还通过单向TVS二极管接入电阻Rh2、电阻Rhl之间，光电耦合器Uhl的引脚4通过电阻Rh3 接入5V电压，且光电耦合器Uhl的引脚4连接至主机单片机，此处Rh3起到了保护作用，光 电耦合器Uhl的引脚3通过导线接地。
5. 根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：报警继电器包括在主 机单片机和强电之间的型号为TXD2-5V的电磁继电器，三极管Qal、Qa2的共发射极接地，三 极管Qa2集电极通过电阻Ra2与三极管Qal集电极连接，三极管Qal的集电极接入二极管 Dal的阳极，二极管的阴极接入5V电压，三极管Qal的基极通过电阻Ral接入主机单片机， 三极管Qa2的基极通过电阻Ra3接入主机单片机，电磁继电器的一端接入三极管Qal集电 极与电阻Ra2之间，另一端接5V电压，电磁继电器有两组开关组成，电磁继电器的一组开关 接入单片机，且电磁继电器输出端通过相互并联的电阻Ra4、电容Cal，电阻和电容均接地， 另一组开关用于外部控制使用。
6. 根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：可控供电电路包括对 单片机起保护作用的9013贴片，主机单片机输出的control信号经过9013贴片接入P沟 道的M0S管的栅极，三极管的栅极和漏极之间接入一个10K的电阻Ral，且三极管的漏极接 入12V的电源，三极管在这里的作用是一个开关的作用，三极管的集电极接入DC-DC电路， DC/DC电路输出为12V的电压，此电压将为外部设备如水位计等设备提供所需电压，DC/DC 的输出端接有一个光耦TLP521的输入端，光耦TLP521的输出端连接至主机单片机以输出 control回测信号。
7. 根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：非隔离MAX232电路 包括芯片MAX232和芯片74HC244,主机单片机的TXD端通过芯片74HC244与芯片MAX232 连接，MAX232的RXDIN端接入到74HC244的输入端，选择输入端AA1接到74HC244的一端， 74HC244的输出端一端接MAX232的TXD0UT端，一端接入单片机，一端用于回测测试，检测 74HC244的好坏；MAX232的RXD1IN和RXD2IN端经过电阻Rf3和Rf4接入TLP521的输入 端，输出端用于RXD1IN和RXD2IN回测，用BB1和BB2表示，MAX232的TXD10UT和TXD20UT 端经过电阻Rfl和Rf2输入到TLP521的输入端，输出端用于回测TXD10UT和TXD20UT，用 CC1和CC2来表示。
8. 根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：所述主机接入有存储 芯片MRAM。
9. 根据权利要求1所述的基于双机热备系统的RTU，其特征在于：主机与备机之间的切 换通过一个SPI接口即可实现，同时用另一个SPI接口供外部的10 口用。
【文档编号】G05B19/042GK204101924SQ201420147726
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2014年3月28日
【发明者】胡庆新, 焦伟 申请人:合肥工业大学