专利名称：一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种IOkV配电网线路故障监测领域，尤其是涉及一种1配电网线路故障指示器用的射频通信模块。
背景技术：
IOkV配电网直接面对用电用户，所以线路结构复杂，接头多容易出现短路、接地等故障，影响正常供电。故障指示器作为一种故障检测和定位装置，已在配网中广泛应用，目前故障指示器主要分为机械式和电子式两种。机械式故障指示器，其功能简单，只能应对短路故障，对于接地故障无能为力，且须配合人工巡线才能确定故障位置。目前，国内开始采用智能化的电子式故障指示器，但由于配电网一般节点多、分支多、运行方式复杂，所以电子式故障指示器如何通信组网、如何在低功耗下具有足够长的通信距离、如何保证通信的及时性和数据的准确性，对于故障指示器价值体现有较大影响。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种功耗低、自组网、通讯距离长，可使故障指示器具有超过10年的使用寿命和超过1000米的有效通信距离的配电网线路故障指示器用的射频通信模块。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块，与故障指示器的主芯片连接，其特征在于，该射频通信模块包括带有SPI 总线的控制芯片、电源模块、射频通讯芯片，所述的控制芯片与主芯片双向通讯连接，所述的射频通讯芯片通过SPI总线的接口与控制芯片双向通讯连接，所述的电源模块与控制芯片连接。所述的射频通信模块的外部设有金属屏蔽罩。所述的SPI总线的接口包括状态寄存器、射频芯片配置寄存器、发送地址寄存器、 发送数据寄存器和接收数据寄存器。所述的射频通信模块还包括可提供3. 3V 5V线性稳压的稳压器，该稳压器与电源模块连接。所述的射频通信模块还包括复位芯片，该复位芯片与控制芯片连接。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点1、具有功耗低、自组网和通信距离长的特点；2、通过本实用新型可以实现故障指示器在有限的电能供应情况下具有超过10年的使用寿命和超过1000米的有效通信距离，并通过自组网方式，利用网络中的冗余节点， 保证了故障指示器的通讯可靠性；3、解决了 IOkV配电线路电子式故障指示器存在的使用寿命短，安装过于密集，通信可靠性差的问题。
图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型的方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1所示，一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块，与故障指示器的主芯片4连接，该射频通信模块包括带有SPI总线的控制芯片2、电源模块3、射频通讯芯片1、 可提供3. 3V 5V线性稳压的稳压器7、复位芯片6。控制芯片2与主芯片4双向通讯连接， 射频通讯芯片1通过SPI总线的接口与控制芯片2双向通讯连接，电源模块3与控制芯片 2连接。稳压器7与电源模块3连接。复位芯片6与控制芯片2连接。控制芯片选用微功耗芯片SIF921，该控制芯片具有标准SPI总线，方便与主芯片进行串口通信，且具有2路外接串口，可实现与故障指示器主芯片的数据交互；射频通讯芯片采用SI4432微功耗射频通信芯片，该芯片技术成熟，用户接口友好，便于进行二次开发，特别是自定义路由和工作频率，更适合用于故障指示器这种基于级联通信方式的设备；电源模块具有独立电源管理功能，工作电压1. 9V 3. 6V，从而保证电压波动对于通信模块的影响最小；本射频通信模块在制作时，除天线和外接串口接口外，其余器件均布置于电路板的同一面，且用金属屏蔽罩封闭，避免外来电磁干扰对通信模块的干扰，尤其适合用于工作于强电磁干扰环境中的故障指示器。射频通信模块各组成部分功能如下控制芯片负责整个通信模块的控制，主要功能包括1、自动路由及自组网控制； 2、与故障指示器通过串口进行信息交互，信息包括各类数据、心跳帧、通信模块状态信息等；3、与射频通讯芯片通过SPI总线进行信息交互，包括上行和下行报文的传递、射频芯片状态、时钟信息等。所有功能通过用C语言对单片机编程来实现。射频通讯芯片在单片机的控制下，将故障指示器的信息和数据上报主站服务器， 并接收主站服务器发送来的信息，透传给控制芯片，由控制芯片配合故障指示器的CPU指示整个故障指示器完成各种功能。射频通讯芯片主要由频率合成器、接收解调器、功率放大器、晶体振荡器和调制器组成，不需外加滤波器，自动处理字头和CRC (循环冗余码校验)， 使用SPI接口与微控制器通信，配置非常方便。此外，其功耗非常低，以IOdbm的输出功率发射时电流只有7mA，工作于接收模式时的电流为14mA，充分满足了故障指示器工作条件下的微功耗要求，且内建空闲模式与关机模式，更易于实现节能。用于主控芯片和射频通讯芯片信息交互的SPI总线，该SPI总线的接口由状态寄存器、射频配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器五个寄存器组成。状态寄存器包含数据准备好引脚状态信息和地址匹配引脚状态信息；射频配置寄存器包含收发器配置信息，如频率和输出功能等；发送地址寄存器包含接收机的地址和数据的字节数；发送数据寄存器包含待发送的数据包的信息，如字节数等；接收数据寄存器包含要接收的数据的字节数等信息。主控芯片和射频通讯芯片的典型工作电压为+3. 3V，而系统供电电源标配为+5V， 由于受故障指示器工作环境影响，该电压会有较大波动，尤其是当电池供电和互感取电两种供电方式切换时，所以采用低压差线性稳压器TPS7333实现+5V +3. 3V的线性稳压。为了实现稳定、可靠的复位，使用低电压工作的复位芯片TPS70733产生复位信号。主控芯片与射频通讯芯片间的双向数据传输使用相同的帧格式，帧格式由帧头、 帧长、帧标志和数据组成。帧头为数据帧开始标志，固定为0FF81H，长度2字节。帧长指从帧标志开始至本帧结束的所有数据的字节数，不包括帧头、帧长本身，单位为字节，帧长占1 字节。帧标志用以指示本帧数据的内容属性，长度为1字节。数据发送采用查询方式，数据接收采用中断方式。如图2所示，本实用新型还涉及一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块的应用，该应用包括以下步骤步骤101) I/O、UART, SPI及射频芯片配置寄存器初始化；步骤102)判断是否完成对主控芯片发送的一帧信息的接收，如果判断为是则进行步骤103)，否则进行步骤107)；步骤103)根据信息的帧标志完成参数和功能配置；步骤104)向射频通讯芯片写地址和数据；步骤105)射频芯片设置成发射模式，并向主站服务器发送信息；步骤106)结束发送，并返回步骤102)；步骤107)判断数据是否准备好，如果判断为是则进行步骤108)，否则返回步骤 102)；步骤108)从SPI读数据，置低DR和AM引脚，将接收到的有效数据帧发送后台，转到步骤102)。本实用新型采用射频通信方式，其工作模式包括跳频和固定频率，任意可选；具有路由功能，采用自组网通讯；低功耗设计；长通信距离；发射功率7 16dbm可调，通信距离在7dbm发射功率下可达到500米，在16dbm发射功率下可达到1000米。低功耗设计其发射电流不大于60mA ；休眠电流7uA且可立即进行数据收发；射频关闭电流60nA，唤醒时间120uS。通过本模块可以实现故障指示器在仅有电池供电情况下5年以上的工作寿命；在配合感应取电情况下，具有超过10年的使用寿命。跳频和固定频率具有跳频和固定频率两种工作模式，其中固定频率为公用频段 433MHz，跳频频段区间为240 930MHz。
权利要求1.一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块，与故障指示器的主芯片连接，其特征在于，该射频通信模块包括带有SPI总线的控制芯片、电源模块、射频通讯芯片，所述的控制芯片与主芯片双向通讯连接，所述的射频通讯芯片通过SPI总线的接口与控制芯片双向通讯连接，所述的电源模块与控制芯片连接。
2.根据权利要求1所述的一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块，其特征在于，所述的射频通信模块的外部设有金属屏蔽罩。
3.根据权利要求1所述的一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块，其特征在于，所述的SPI总线的接口包括状态寄存器、射频芯片配置寄存器、发送地址寄存器、发送数据寄存器和接收数据寄存器。
4.根据权利要求1所述的一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块，其特征在于，所述的射频通信模块还包括可提供3. 3V 5V线性稳压的稳压器，该稳压器与电源模块连接。
5.根据权利要求1所述的一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块，其特征在于，所述的射频通信模块还包括复位芯片，该复位芯片与控制芯片连接。
专利摘要本实用新型涉及一种配电网线路故障指示器用的射频通信模块，该射频通信模块与故障指示器的主芯片连接，射频通信模块包括带有SPI总线的控制芯片、电源模块、射频通讯芯片，所述的控制芯片与主芯片双向通讯连接，所述的射频通讯芯片通过SPI总线的接口与控制芯片双向通讯连接，所述的电源模块与控制芯片连接。与现有技术相比，本实用新型具有功耗低、自组网、通讯距离长，可使故障指示器具有超过10年的使用寿命和超过1000米的有效通信距离等优点。
文档编号H04B1/40GK202085159SQ20112017712
公开日2011年12月21日 申请日期2011年5月30日 优先权日2011年5月30日
发明者钱博 申请人:上海励谙电子技术有限公司