CN103344804A - 一种三相多功能表gprs模块的带电插拔装置 - Google Patents
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Abstract
一种三相多功能表GPRS模块的带电插拔装置，涉及一种三相多功能表的配套装置，包括核心控制电路、显示电路、计量电路、电源电路、插入与否电路及模块，核心控制电路MCU通过I2C总线连接显示电路，计量电路与MCU通过SPI总线连接，电源电路为电能表+12V和+5.7V直流电源；存储电路与MCU的I2C总线连接，按键电中与MCU通过IO端口连接，通过GPRS网络实现远程抄表连接；模块为外置可插拔式，模块与GPRS三相多功能表的连接插针的接地插针加长，模块插拔由地线先与GPRS三相多功能表相连。该装置使得GPRS三相多功能表的GPRS模块支持带电插拔，解决带电插拔损坏问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种三相多功能表的配套装置，特别是涉及一种三相多功能表GPRS模块的带电插拔装置。
背景技术
目前，GPRS三相多功能表在全国范围内已经普及，但在实际使用的过程中发现了一些问题，其中最主要的问题就是当通讯出现问题网络掉线，GPRS模块工作不稳定的情况出现时，维护起来很麻烦，需要取下表或者完全断电才能操作。国内使用的GPRS三相多功能表90%都是采用的插拔的模块盒安装GPRS模块，只有很少的一部分是模块做到设备内部，不可拆卸。而当GPRS三相多功能表出现通讯故障问题后很多情况下都是由于网络信号问题，或者模块问题而使得通讯故障。为了进行维护解决这个问题就需要对设备进行断电才能操作，但是由于现场环境复杂，有很多人在操作时不能进行断电处理就对模块进行插拔，从而造成模块或者GPRS三相多功能表的损坏，造成不必要的损失。国内一些GPRS三相多功能表的生产厂家为了解决上述问题，增长模块接口的接地插针的长度，这样可以减少带电插拔模块而造成GPRS三相多功能表损坏的情况，但是并不能完全解决这一问题，而在实际使用中，过力插拔、排阵没有对齐的情况出现都会造成GPRS三相多功能表的损坏，因为只要插入模块就将电压带入模块而反馈给GPRS三相多功能表使得电流冲击而损坏。
发明内容
本发明的目的在于提供一种三相多功能表GPRS模块的带电插拔装置，该装置使用硬件接口，CMOS开关电路使得GPRS三相多功能表的GPRS模块支持带电插拔，从而判定模块插拔来对模块供电，解决带电插拔损坏问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种三相多功能表GPRS模块的带电插拔装置，所述装置包括核心控制电路、显示电路、计量电路、电源电路、插入与否电路及模块，核心控制电路MCU通过I2C总线连接显示电路，计量电路与MCU通过SPI总线连接，电源电路为电能表+12V和+5.7V直流电源；存储电路与MCU的I2C总线连接，按键电中与MCU通过IO端口连接，对外通讯有3种通讯方式，第一种是通过2路485与集抄设备进行通讯连接，第二种为红外通讯，通过红外掌机与设备进行红外连接，第三种为GPRS通讯，通过GPRS网络实现远程抄表连接；模块为外置可插拔式，模块与GPRS三相多功能表的连接插针的接地插针加长，模块插拔由地线先与GPRS三相多功能表相连。
所述的一种三相多功能表GPRS模块的带电插拔装置，所述电源控制电路，其模块的工作电压为V4.2A，Q3前面与1个470U的大电容CP2相连，Q3后面与2个470U的大电容CP3、CP4相连。
一种三相多功能表GPRS模块的带电插拔装置，所述插入与否电路，由MCU的IO口GPRS_IO_SEND组合，再有MCU的IO口GPRS_IO_REC的结合。
本发明的优点与效果是：
1.本发明整体成本没有增加，却实现了带电插拔功能；
2.本发明当GPRS三相多功能表需要现场维护时，不再需要对模块进行断电，可以先带电更换模块来确定是否是通讯畅通；
3.本发明整体的工作电流没有增加，抗干扰能力强；
4.本发明GPRS三相多功能表自检模块工作不稳定后可以通过对模块进行开关机操作来恢复模块到正常工作状态，而不用重启表计；
5.本发明如果由于电源波动造成SIM卡注册不正常，可以通过对模块进行断电重新上电操作来使得模块恢复正常工作。
附图说明
图1是本发明的结构框图；
图2是本发明的GPRS模块接口插针示意图；
图3是本发明的GPRS模块的电源控制电路图；
图4是本发明的GPRS模块的开关机电路图；
图5是本发明的检测GPRS模块是否插入电路图；
图6是本发明中GPRS模块插入拔出的检测程序流程图；
图7是本发明中GPRS模块上电断电与开关机程序流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。
本发明的结构框图如图1所示。图中MCU为本发明的核心控制电路，负责GPRS三相多功能表的计算和控制等功能；MCU通过I2C总线控制显示电路，显示电路负责显示电能表的显示人机交互界面；计量电路与MCU通过SPI总线连接，负责电能计量相关功能；电源电路为电能表提供+12V和+5.7V直流电源；存储电路与MCU的I2C总线连接，负责存储电能表的相关参数和运行数据；按键电中与MCU通过IO端口连接，负责电能表的信息输入；对外通讯有3种通讯方式，第一种是通过2路485与集抄设备进行通讯连接，第二种为红外通讯，可以通过红外掌机与设备进行红外通讯，第三种为GPRS通讯，通过GPRS网络实现远程抄表功能。本发明使用的外置的可插拔模块，为了减少静电冲击，和干扰造成插拔的过程中GPRS三相多功能表和GPRS模块的损坏，对模块与GPRS三相多功能表的连接插针有如下要求，如图2. 接地插针加长，能够保证模块插拔的过程中由地线先与GPRS三相多功能表相连，这样产生的静电会大幅度衰减，起到保护硬件设备的作用。如图3.GPRS模块查到GPRS三相多功能表的时候，是没有对GPRS模块进行供电的，因为模块的电源是受到图3电路的控制，V4.2A是为模块提供的工作电压，V4.2是GPRS三相多功能表提供的电压，Q3为FDC602是一个MOS管，通过Q一个三极管对MOS管的G极进行控制，从而实现电源的开关控制，由于GPRS模块的峰值电流很大，所以这个MOS管要选择大电流、低电压、体积小的芯片。为防止GPRS三相多功能表受到外部干扰而被误断电所以Q3前面加了1个470U的大电容CP2，后面加了2个470U的大电容CP3、CP4。本发明是对模块的插入和拔出进行及时的检测到而对电源进行操作和对GPRS模块进行开关机操作。图5为检测模块是否插入的电路，由MCU的IO口GPRS_IO_SEND定时50MS发送方波，方波频率为10Hz，再有MCU的IO口GPRS_IO_REC进行检测当前状态，一个周期是100MS，检测的点要在30MS时对IO口进行检测，这样能够可靠检测到MCU的IO口GPRS_IO_SEND发送出来的高电平。如果GPRS模块没有插入R11下拉电阻使得检测端一直检测到的是低电平，模块插入后J1和J2会连接到一起，那么检测端检测到的就是高电平，这样通过计数器累加判断来滤掉杂波，从而确定模块的插入。当确定模块插入后，再通过图3对模块进行电源上电，再通过图4对模块进行开机操作，通过减少模块的带电操作过程，来保证每次模块的插拔操作是安全的，所以起到了对GPRS三相多功能表的保护和对GPRS模块的保护。
本发明在于防止由于静电和带电的情况下对模块插拔和造成的GPRS三相多功能表的损坏和对GPRS模块的损坏，是通过硬件保护和软件处理来实现对模块的带电插拔操作。
本发明中GPRS三相多功能表检测GPRS模块插入的程序流程如图6所示，下面附图解释GPRS三相多功能表检测GPRS模块的程序流程：
步骤601，MCU控制GPRS_IO_SEND输出高电平。
步骤602，MCU通过IO端口GPRS_IO_REC检测电平状态，如果是高电平执行步骤603，如果为低电平执行步骤605。
步骤603，程序内部有一个计数器，先判断计数器是否大于5，如果大于5执行步骤604，如果计数器小于5那么计数器加一执行步骤605。
步骤604，本步骤确定模块已经插入，对模块进行上电和开机操作然后AT指令交互是设备进入通讯状态。
步骤605，计数器清零并且等待50MS重复步骤601的操作。
本发明中GPRS三相多功能表的GPRS模块上电和模块开机操作的程序流程如图7所示，下面附图解释GPRS三相多功能表的GPRS模块上电和模块开机操作的程序流程：
步骤701，MCU控制GsmPowerCtl为高电平使得GPRS模块上电，然后对模块开机。
步骤702，MCU通过UART与GPR S模块进行AT指令交互，实现GPRS三相多功能表与中心的通讯，如果AT指令交互失败那么执行步骤703。
步骤703，MCU控制GsmOffCtl输出高电平来对模块关机，然后MCU控制GsmPowerCtl为低电平对GPRS模块进行断电操作，等待10S重复步骤701的操作。
Claims (3)
1.一种三相多功能表GPRS模块的带电插拔装置，其特征在于，所述装置包括核心控制电路、显示电路、计量电路、电源电路、插入与否电路及模块，核心控制电路MCU通过I2C总线连接显示电路，计量电路与MCU通过SPI总线连接，电源电路为电能表+12V和+5.7V直流电源；存储电路与MCU的I2C总线连接，按键电中与MCU通过IO端口连接，对外通讯有3种通讯方式，第一种是通过2路485与集抄设备进行通讯连接，第二种为红外通讯，通过红外掌机与设备进行红外连接，第三种为GPRS通讯，通过GPRS网络实现远程抄表连接；模块为外置可插拔式，模块与GPRS三相多功能表的连接插针的接地插针加长，模块插拔由地线先与GPRS三相多功能表相连。
2.根据权利要求1所述的一种三相多功能表GPRS模块的带电插拔装置，其特征在于，所述电源控制电路，其模块的工作电压为V4.2A，Q3前面与1个470U的大电容CP2相连，Q3后面与2个470U的大电容CP3、CP4相连。
3.根据权利要求1所述的一种三相多功能表GPRS模块的带电插拔装置，其特征在于，所述插入与否电路，由MCU的IO口GPRS_IO_SEND组合，再有MCU的IO口GPRS_IO_REC的结合。
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