一种基于4G通信技术的用电数据采集终端的制作方法

本实用新型涉及电子设备领域，具体涉及一种基于4g通信技术的用电数据采集终端。

背景技术：

部分用户的用电信息采用传统的电表人工抄表方式，其效率低下，受到人为影响大导致差错率高，而且抄表不及时，影响及时获取电量信息，无法对配电系统做出准确而又系统的电力调配。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本实用新型旨在提供一种基于4g通信技术的用电数据采集终端，其能够解决人工抄电表方式导致的效率低和差错率高的问题。

为了达到上述发明创造的目的，本实用新型采用的技术方案为：

提供一种基于4g通信技术的用电数据采集终端，其包括用于供电的电源电路、主板电路以及分别与主板电路连接的采集电路、显示电路和具有4g模块ic16和sim卡的无线通信电路；

主板电路包括主控芯片ic2，主控芯片ic2的引脚pb9与插件j2的引脚2连接，主控芯片ic2的引脚boot0与插件j5的引脚boot0连接，主控芯片ic2的引脚pb9、pb7、pb6、pb5、pb4、pb15、pb14、pa1、pa0和pa12分别与插件j2的引脚2、3、6、5、8、12、11、7、10和9连接；主控芯片ic2的引脚jtck、jtms和reset分别与插件j5的引脚4、3和1连接，主控芯片ic2的引脚jtck与接地电阻r2连接；

主控芯片ic2的引脚vdd2分别与电源电路和接地电容c11连接，接地电容c11与电源电路之间连接节点通过电阻r3与主控芯片ic2的引脚jtms连接；主控芯片ic2的引脚uart1-rx和uart1-tx分别与插件j3的引脚4和3连接，主控芯片ic2的引脚pb13和pb12分别与时钟芯片ic5的引脚8025scl和8025sda连接；

主控芯片ic2的引脚uart3-rx和uart3-tx分别通过电阻r11和电阻r10与插件j3的引脚2和1连接；主控芯片ic2的引脚pb1通过电阻r12与时钟电路的供电电池电压输出端连接；主控芯片ic2的引脚pb0通过电阻r13与存储器ic1的引脚cs连接，主控芯片ic2的引脚pa7、pa6和pa5分别与存储器ic1的引脚do、clk和di连接；主控芯片ic2的引脚pa4、pa3和pa2分别与插件j4的引脚2、6和4连接；

主控芯片ic2的引脚reset与接地电容c9和与电源电路连接的电阻r1连接，接地电容c9远离接地点的一端与电阻r1靠近电源电路的一端之间通过二极管d1连接。

本实用新型的有益效果为：通过采集电路实时采集电表信息，并将电表信息经主板电路和具有4g模块的无线通信电路实时发送至远端或近端接收设备，从而解决人工抄电表方式导致的效率低和差错率高的问题。

附图说明

图1为具体实施例中部分主板电路的原理图；

图2为图1所示实施例中，存储器、插件j2、插件j3和插件j5的原理图；

图3为图1所示实施例中，时钟电路的原理图；

图4为图1所示实施例中，4g模块的原理图；

图5为图1所示实施例中，插件j7和插件j9的原理图；

图6为图1所示实施例中，4g模块供电部分的原理图；

图7为图1所示实施例中，主控芯片供电部分的原理图；

图8为图1所示实施例中，sim卡的原理图；

图9为图1所示实施例中，显示电路的原理图；

图10为图1所示实施例中，第一子采集电路的原理图；

图11为图1所示实施例中，第二子采集电流的原理图；

图12为图1所示实施例中，插件j6的原理图；

图13为图1所示实施例中，红外探头的原理图；

图14为图1所示实施例中，部分电源电路的原理图。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型的具体实施方式做详细说明，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型。但应该清楚，下文所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。在不脱离所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，本领域技术人员在没有做出任何创造性劳动所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。

该基于4g通信技术的用电数据采集终端包括用于供电的电源电路、主板电路以及分别与主板电路连接的采集电路、显示电路和具有4g模块ic16和sim卡的无线通信电路。

如图1和图2所示，主板电路包括主控芯片ic2，主控芯片ic2的引脚pb9与插件j2的引脚2连接，主控芯片ic2的引脚boot0与插件j5的引脚boot0连接，主控芯片ic2的引脚pb9、pb7、pb6、pb5、pb4、pb15、pb14、pa1、pa0和pa12分别与插件j2的引脚2、3、6、5、8、12、11、7、10和9连接；主控芯片ic2的引脚jtck、jtms和reset分别与插件j5的引脚4、3、和1连接，主控芯片ic2的引脚jtck与接地电阻r2连接。

如图1和图2所示，主控芯片ic2的引脚vdd2分别与电源电路和接地电容c11连接，接地电容c11与电源电路之间连接节点通过电阻r3与主控芯片ic2的引脚jtms连接；主控芯片ic2的引脚uart1-rx和uart1-tx分别与插件j3的引脚4和3连接，主控芯片ic2的引脚pb13和pb12分别与时钟芯片ic5的引脚8025scl和8025sda连接。

如图1和图2所示，主控芯片ic2的引脚uart3-rx和uart3-tx分别通过电阻r11和电阻r10与插件j3的引脚2和1连接；主控芯片ic2的引脚pb1通过电阻r12与时钟电路的供电电池电压输出端连接；主控芯片ic2的引脚pb0通过电阻r13与存储器ic1的引脚cs连接，主控芯片ic2的引脚pa7、pa6和pa5分别与存储器ic1的引脚do、clk和di连接；主控芯片ic2的引脚pa4、pa3和pa2分别与插件j4的引脚2、6和4连接。

如图1所示，主控芯片ic2的引脚reset与接地电容c9和与电源电路连接的电阻r1连接，接地电容c9远离接地点的一端与电阻r1靠近电源电路的一端之间通过二极管d1连接。

具有4g模块和sim卡的无线通信模块与主板电路的结合，可以在近端和远端进行实时数据传输和存储，与即将用电信息发送至近端或远端接收设备。采用具有4g模块和sim卡的无线通信模块的基于4g通信技术的用电数据采集终端，非常适用于需要远程实时传输某用电点关键用电信息的情况。

实施时，时钟电路的原理图如图3所示。如图2所示，存储器ic1的引脚wp和与电源电路连接的电阻r6连接，存储器ic1的引脚vss接地，存储器ic1的引脚vcc与电源电路和接地电容c16连接，存储器ic1的引脚hold引脚通过电阻r5与接地电容c16远离接地点的一端连接，以实现数据存储。

如图1和图2所示，插件j1的引脚3接地，引脚1通过电阻r4与电源电路连接；插件j5的引脚1与主控芯片ic2的reset引脚连接，插件j5的引脚2接地，引脚5与电源电路连接和接地电容c8连接。

如图2所示，插件j3的引脚5、6、11和12与电源电路连接，引脚7、8、9和10接地；插件j4的引脚5与电源电路连接，引脚1和3接地。

如图1所示，插件j2的引脚1与电源电路连接，引脚4接地。

如图4所示，4g模块ic16的引脚89与电阻r64和接地电阻r63连接，电阻r63的另一端与接地电容c62连接，电阻r64与接地电容c62之间的节点为节点vdd-ext。

4g模块ic16的引脚83与电阻r66连接，电阻r66的另一端与电阻r67、接地电阻r65和源极接地的mos管q5的栅极连接，电阻r67的另一端与插件7的引脚8连接；4g模块ic16的引脚76与电阻r68连接，电阻r68的另一端与射频输出端连接；4g模块ic16的引脚1、95、93、91、77、75、74、49、44、31、30、26、20、17和14接地。

如图4和图5所示，4g模块ic16的引脚47与电阻r71和mos管q6的漏极连接，电阻r71的另一端与接地电容c64连接，电阻r71与接地电容c64之间的节点与节点vdd-ext连接，mos管q6的栅极与电阻r69连接，电阻r69的另一端与点vdd-ext连接，mos管q6的源极与插件j9的引脚4连接。

如图4和图5所示，4g模块ic16的引脚46与mos管q7的源极连接，mos管q7的栅极通过电阻r74与节点vdd-ext连接，mos管q7的漏极与电阻r72和r73连接，电阻r72的另一端与插件j9的引脚5和接地电阻r70连接。

如图4和图5所示，4g模块ic16的引脚45与接地电容c65连接；4g模块ic16的引脚38、37、36和35分别与接地电容c71、c70、c69和c68连接，接地电容c71、c70、c69远离接地点的一端分别通过电阻r77、r76和r75与插件j7的引脚1、2和3连接。

如图4和图5所示，4g模块ic16的引脚33与晶体三级管q8的集电极和接地电容c72连接，晶体三级管q8的发射极接地，晶体三级管q8的基极与电阻r79和接地电阻r78连接，电阻r79的另一端与插件j9的引脚6连接

如图4和图5所示，4g模块ic16的引脚32与电阻r81和r80连接，电阻r81的另一端与节点vdd-ext连接，电阻r80的另一端与插件j9引脚7连接；4g模块ic16的引脚28与接地电容c67和c66连接。

如图5和图6所示，插件j9的引脚9和引脚10接地，引脚11与电源电路连接，引脚12与电阻r50连接，插件j9与插件j2插接。

如图6所示，电阻r50的另一端与mos管q4的栅极连接，mos管q4的源极接地，mos管q4的漏极与电阻r51和稳压器ic15的引脚en连接，电阻r51的另一端与电源电路连接，稳压器ic15的接地极接地，稳压器ic15的引脚in与接地电容c56和电阻r51靠近电源电路的一端连接，稳压器ic15的引脚adj与电阻r52和接地电阻r53连接，电阻r52的另一端与稳压器ic15的引脚out连接，稳压器ic15的引脚out与接地电容c57、c58、c59、c60、c61和接地二极管tvs5连接；接地电容c58的非接地端与电源电路连接。通过上述设置，为4g模块提供专用且稳定的5.5v和4.0v电源。

如图7所示，该基于4g通信技术的用电数据采集终端还包括稳压器ic10，稳压器ic10的接地端接地，稳压器ic10的输入端与电源电路和接地电容c50连接，稳压器ic10的输出端与接地电容c51、c52和接地二极管tvs7连接，从而为主控芯片ic2供电。如图5所示，插件j7的引脚4与电源电路连接，引脚5和6接地，插件j7与插件j12插接。

如图8所示，插件j12的引脚1和2接地，引脚4与电源电路连接。

如图8所示，sim卡的引脚1接地，引脚2悬空，引脚3与电阻r92、接地电容c81和接地二极管d26连接，电阻r92的另一端与电阻r91和插件j12的引脚3连接；sim卡的引脚6与接地电容c82、c83和接地二极管d5连接；sim卡的引脚6与电阻r94、接地电容c85和接地二极管d28连接，电阻r94的另一端与插件j12的引脚5连接；sim卡的引脚4与电阻r93、接地电容c84和接地二极管d27连接，电阻r93的另一端与插件j12的引脚6连接。

如图9所示，显示电路包括电阻r57分别与插件j9的引脚1、2和3连接的电阻r56、r55和r54；电阻r56、r55和r54分别与接地发光二极管led3、led2和led1连接；电阻r57的一端与电源电路连接，另一端与发光二极管led4连接，发光二极管led4的另一端与mos管q5的漏极连接。通过接地发光二极管led1显示主控芯片运行状态，接地发光二极led2显示上行通信状态，接地发光二极led3显示下行通信状态，发光二极管led4判断4g连接状态状态，以便后期运维。

如图10和图11所示，采集电路包括第一子采集电路和第二子采集电路，第一子采集电路和第二子采集电路包括串联的电阻r25和r26，电阻r25和r26之间的节点与变送器ic13的引脚di连接，电阻r26的另一端与三极管q1的基极连连接，三极管q1的集电极通过电阻r7与电源电路连接，三极管q1的发射极与变送器ic13的接地端连接，变送器ic13的引脚ro通过电阻r28与电阻r27靠近电源电路的一端连接，变送器ic13的引脚re和di与电阻r27远离电源电路的一端连接。

如图10和图11所示，变送器ic13的引脚di与电阻r33连接，电阻r33的另一端与接地电阻r34连接，变送器ic13的引脚vcc与接地电容c13连接，变送器ic13的引脚a与电阻r29连接，电阻r29的另一端与可变电阻rt2和与电源电路连接的电阻r30连接，可变电阻rt2的另一端与二极管tvs3和接地二极管tvs1连接，二极管tvs3远离可变电阻rt2的一端与可变电阻rt3和接地二极管tvs2连接，可变电阻rt3的另一端与电阻r32和接地电阻r31连接，电阻r32的另一端与变送器ic13的引脚b连接。

如图10所示，第一子采集电路中电阻r25远离电阻r26的一端与插件j6的引脚3连接，第一子采集电路中接地电阻r34远离接地点的一端与插件j6的引脚4连接，第一子采集电路中二极管tvs3与接地二极管tvs1之间的节点与第一485接口的a端连接，第一子采集电路中二极管tvs3与接地二极管tvs2之间的节点与第一485接口的b端连接。

如图11所示，第二子采集电路中电阻r25远离电阻r26的一端与插件j6的引脚1连接，第二子采集电路中接地电阻r34远离接地点的一端与插件j6的引脚2连接，第二子采集电路中二极管tvs3与接地二极管tvs1之间的节点与第二485接口的a端连接，第二采集电路中二极管tvs3与接地二极管tvs2之间的节点与第二485接口的b端连接。

插件j6与插件j3连接，如图12所示，插件j6的引脚1、2、7和8与电源电路连接，引脚3、4、5和6接地。

如图13所示，无线通信电路还包括插件j10，插件j10的引脚4和2接地，引脚6与电源电路连接，引脚3和5分别与电阻r60和电阻r58连接，电阻r60的另一端与晶体三级管q9的基极；

如图13所示，晶体三级管q9的发射极与电源电路连接，晶体三级管q9的集电极与晶体三级管q8的发射极连接，晶体三级管q8的基极与电阻r61连接，电阻r61的另一端与插件j10的引脚1连接，晶体三级管q8的集电极与二极管d20连接；二极管d20的另一端与接地电阻r63连接。

如图13所示，电阻r58的另一端与电源电路连接，电阻r58与插件j10的引脚5之间的节点与红外探头ic17的输出端连接，红外探头ic17的引脚vcc和与电源电路连接的电阻r59连接，电阻r59远离红外探头ic17的一端与接地电容c73和接地电容c74连接；插件j10与插件j4插接。基于红外探头进行本地(现场)数据查看和指令设置，从而便于后期运维操作。

图14为该实施例中，电源电路的原理图。

在该实施例中，图1、图2和图3集成在第一张电路板中，图4、图5、图6、图7图9和图13集成在第二张电路板中，图7、图10、图11、图12和图14集成在第三张电路板中，图8集成在第四张电路板中。利用各个插件实现电路板之间的通信，并且采用这种分板形式，方便后期对基于4g通信技术的用电数据采集终端设备进行维护和升级。