CN112260773A

CN112260773A - 一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置

Info

Publication number: CN112260773A
Application number: CN202011150924.1A
Authority: CN
Inventors: 徐剑英; 李亮; 赵鑫; 郭怀林; 杨中原; 尹燕兵; 陈晓; 林李平
Original assignee: Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Current assignee: Qingdao Topscomm Communication Co Ltd
Priority date: 2020-10-24
Filing date: 2020-10-24
Publication date: 2021-01-22

Abstract

本发明涉及一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，属于10kV电力线载波通讯测试技术领域。包括总线通讯单元、继电器控制单元、功耗检测单元、RS232通信单元、以太网通信单元、蓝牙通信单元、载波通信设备和载波检测单元；总线通讯单元分别与继电器控制单元、功耗检测单元、RS232通信单元、以太网通信单元、蓝牙通信单元相连，相连部分单元通过总线通讯单元进行数据交互；继电器控制单元与功耗检测单元相连；载波通信设备与功耗检测单元、RS232通信单元、以太网通信单元和载波检测单元相连。本发明结构新颖，能够同时对多种10kV载波通信设备进行检测，可以检测多种接口，并能利用蓝牙进行远程检测，易于推广应用。

Description

一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置

技术领域

本发明属于中压电力线通讯测试技术领域，具体涉及一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置。

背景技术

近年来中压载波技术在低压用电领域和中压配电领域逐步推广，给现场计量设备和遥控设备提供了一种新式的上行通信手段。然而中压载波通信设备厂家众多，五花八门，没有一种有效的手段判断设备的好坏和通信质量。

现有的测试装置不能测试现场中压通信设备的功耗，也无法判断现场不同通信接口的好坏。因现场载波设备频率不一样导致测试困难大大增加。

发明内容

为解决上述现有技术存在的不足或缺陷，本发明提出了一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，能够有效检测安装设备不同通信接口卡的好坏，更能从功耗上判断产品是否处于正常运行状态，并且可以适用于不同频率的设备进行检测，并且本测试装置便于携带，大大提高现场运维的质量。

为实现上述目的，本发明提供一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，该装置结构新颖，能够同时对多种中压载波通信模块好坏进行检测，易于推广应用。

本发明采用的技术方案如下：

一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，包括总线通讯单元、继电器控制单元、功耗检测单元、RS232通信单元、以太网通信单元、蓝牙通信单元和载波检测单元；

总线通讯单元(1)分别与继电器控制单元(2)、功耗检测单元(3)、RS232通信单元(4)、以太网通信单元(5)、蓝牙通信单元(6)相连，能够实现各相连单元模块的数据交互且不需要固定各功能模块的位置；继电器控制单元(2)、功耗检测单元(3)相连；

继电器控制单元，实现四路强弱电的供电切换；

功耗检测单元，用于完成交直流的电压电流检测；

RS232通信单元，用于完成232串口通信；

以太网通信单元，实现以太网通信；

蓝牙通信单元，实现蓝牙4.0协议数据传输；

载波通信设备(8)分别与功耗检测单元(3)、RS232通信单元(4)、以太网通信单元(5)和载波通信检测单元(7)相连；

载波检测单元，对多频率设备进行载波功能检测。

进一步的，通信单元、检测单元和控制单元通过总线单元进行数据通信。

进一步的，蓝牙通信单元接收控制命令，并控制其他单元进行活动。

进一步的，RS232通信单元、以太网通信单元、载波监测单元可以测试载波通信设备的不同接口，分别对应串口、网口和通信接口。

进一步的，载波检测单元可以适应不同频率的载波通信设备进行检测。

本发明基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置可将总线通讯单元、继电器控制单元、功耗检测单元、RS232通信单元、以太网通信单元、蓝牙通信单元和载波检测单元集成在手提箱中，以便于携带。

本发明有益效果为：

1.本发明测试装置结构新颖，便于携带，重量轻(1Kg左右)，体积小(430mm×370mm×120mm)。

2.操作简单易懂，能够同时对多种中压载波通信设备好坏进行检测，判断网口、串口和通信接口的好坏，并能利用蓝牙远程进行操作，易于推广和应用。

附图说明

图1为本发明基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置的结构示意图；

图2为本发明基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置继电器控制单元电路原理图。

图3为本发明基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置功耗检测单元原理图。

图4为本发明基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置RS232通信单元原理图。

图5为本发明基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置以太网通信单元原理图。

图6为本发明基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置蓝牙通信单元原理图。

图7为本发明基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置载波检测单元原理图。

其中，A为电压采样电路；B为电流采样电路；1、总线通信单元；2、继电器控制单元；3、功耗检测单元；4、RS232通信单元；5、以太网通信单元；6、蓝牙通信单元；7、载波检测单元、8载波通信设备。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明所提供的基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，主要应用于电力系统，用于解决中压载波通信设备的检测问题，但是不能仅限于此，还可以拓展应用于其他类似的设备检测。

如图1，一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，包括总线通讯单元1、继电器控制单元2、功耗检测单元3、RS232通信单元4、以太网通信单元5、蓝牙通信单元6和载波检测单元7，其中：

总线通讯单元1分别与继电器控制单元2、功耗检测单元3、RS232通信单元4、以太网通信单元5、蓝牙通信单元6相连，进行总线通信；

继电器控制单元2与功耗检测单元3相连；

载波通信设备8分别于功耗检测单元3、RS232通信单元4、以太网通信单元5、载波检测单元7相连，进行功耗检测、232通信检测、网口检测和通信接口检测。

将命令通过蓝牙通信单元发送至总线通讯单元，总线通讯单元分别将不同的指令转给继电器控制单元、功耗检测单元、RS232通信单元和以太网通信单元。

继电器控制单元2控制载波通信设备8和载波检测单元7上电，保证设备正常运行。

功耗检测单元3实现对载波通信设备的功耗检测以确定是否有硬件器件不良或损坏。

RS232通信单元4检测载波通信设备232接口功能是否正常。

以太网通信单元5检测载波通信设备网口通信是否正常。

载波检测单元7检测载波通信设备通信接口是否正常。

如图2所示，继电器控制单元初始状态CTL1为持续低电平，二极管VD1、VD2都为截止状态，电容C1没有电压差，电容C2没有电压差，MOS管VT1的VGS＝0，VT1的源极与漏极为高阻态，继电器控制线圈无电流，不会动作。第一个PWM高电平：CTL1的电平由0V突变为3.3V，电容C1右端的电压在脉冲上升沿到来的瞬间仍为0V。此后二极管VD1导通，电容C2充电，同时C1充电。由于电容C1的容值远小于C2，所以C1很快充满电，C2停止充电，此时C2上的电压还较小，不能达到MOS管VT1的开启电压，继电器不动作。第一个PWM低电平：CTL1的电平由3.3V突变为0V，由于电容C1上有电压，所有C1右端的电压为负值，此时二极管VD2导通，电容C1会放电，电流由地流向电容C1，C1的放电过程瞬间就可以完成。结束时，电容C1上仍有压差，因为二极管VD2存在导通电压。假设肖特基二极管BAT46W的正向导通压降为0.4V，则此时电容C1上的压差为0.4V。这时二极管VD1反向截止，C2会通过电阻R2产生较小的对地放电电流，电压变化不大。第二个PWM高电平：CTL1的电平由0V突变为3.3V，在上升沿到来瞬间，C1的压差保持0.4V不变，此时电容C1右侧的电压高于电容C2上侧0.4V以上，二极管VD1导通，电容C1、C2充电。第二个PWM低电平：重复上述放电过程。经过多个脉冲以后，当CTL1变低时，电流会通过二极管VD2由地流向电容C1，所以C1的最小压差为0.4V；CTL1变高时，电容C1右侧的电压最高为3.3-0.4＝2.9V，C1通过二极管VD1对电容C2充电，所以电容C2上的最高电压为2.9-0.4＝2.5V。可以看出，电容C2上的最大电压为PWM的高电平电压值减去两个二极管的导通压降。经过多个脉冲以后，电容C2充满电后，充电的电流很小，只有几个uA，肖特基二极管BAT46W的正向导通压降在0.1V左右，所以电容C2的最大电压可以达到3.3-0.1-0.1＝3.1V。实测电容C2的电压最大值在2.98V左右，MOS管RK7002BM的开启电压最小值为1.0V，最大值为2.3V，VT1可以导通，此时继电器动作。CTL1的PWM波停止输出后，无论CTL1保持为低电平还是高电平，由于电容C1的隔直作用，电容C2都无法充电，只会通过电阻R2进行放电，当电容C2上的电压小于MOS管VT1的开启电压时，VT1关断，继电器恢复初始状态。

如图3，功耗检测单元中A为电压检测电路，用电压采样。B为电流检测电路，用于电流采样。

如图4，232通信单元电路，采用SP3232EEN芯片完成RS-232电平转换，流程控制模块将命令通过UART口转给SP3232EEN芯片，经过电平转换之后把命令发送到抄控器完成载波命令的发送。RS-232是用正负电压来表示逻辑状态，逻辑“1”为-3V至-15V；逻辑“0”为+3V至+15V。TTL电平使用高低电平表示逻辑状态。在3.3V TTL电路中，低于0.8V为逻辑“0”，高于2.0V为逻辑“1”。因此，必须在RS-232与TTL电路之间进行电平和逻辑关系的变换。抄控器向串口转发模块发送数据过程中，SP3232EEN将RS-232电平信号转换成TTL电平信号；TTL电平信号，经过SP3232EEN芯片，转换成RS-232电平信号到达抄控器。SP3232芯片内部结构基本分为三部分：第一部分电荷泵电路：由1脚、2脚、3脚、4脚、5脚、6脚接电容，功能是产生-5.5V和+5.5V电源，提供给RS-232串口电平的需要。第二部分：数据转换通道：由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道，其中13脚(R1IN)、12脚(R1OUT)、11脚(T1IN)、14脚(T1OUT)为第一数据通道。8脚(R2IN)、9脚(R2OUT)、10脚(T2IN)、7脚(T2OUT)为第二数据通道。第三部分供电：15脚GND、16脚VCC。

如图5，以太网通信单元中D6是物理接口收发器，它实现物理层，带有波形整形输出滤波器，支持内部环回模式、能量检测掉电模式。

外部的以太网信号，通过RJ45接口，经过D7网络隔离变压器的隔离，通过连接到D6芯片的接收管脚。D6芯片经过转换，将有效的数据，传输给MCU。MCU发出的数据，通过SPI口，传给D6芯片。D6芯片，经过转换，通过TD+、TD-发送到发送线上，经过D7隔离变压器、RJ45接口，传输到以太网线上。

如图6，蓝牙通信单元使用microchip公司的IS1871蓝牙芯片实现数据透传，手机与蓝牙通信单元连接之后，通过一套专用的安全认证之后才能正常通讯，否则连接成功10秒内未经过安全认证自动断开连接。命令通过ANTENNA与D70蓝牙芯片的引脚26、27完成命令收发，D70通过引脚5和6与总线通讯单元1完成数据交互。。

如图7，载波检测单元原理，此电路用于载波信号通过推挽放大、耦合到工频电力线上，实现载波信号功率发送。

MCU输出的通讯频率方波信号经过L1与C13、C14组成的串联谐振及C24、C25和中周BT6组成的LC并联谐振，滤波为正弦信号。同时通过中周的同相和反相作用，经过功率三极管VT5、VT6实现高效率的载波信号传输，并将正弦信号有效的传输至变压器BT4。

正弦信号继续经过C2、C5与变压器BT4组成的并联谐振再次耦合至MOS管VT4、VT7，且BT4有3.3V电源的电压供给，给信号传输提供能量并提升波形的电压幅值。到达MOS管后，使MOS管交替开断，将信号发送至耦合电路上。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims

1.一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，包括总线通讯单元(1)、继电器控制单元(2)、功耗检测单元(3)、RS232通信单元(4)、以太网通信单元(5)、蓝牙通信单元(6)和载波检测单元(7)，其特征在于：

继电器控制单元，实现四路强弱电的供电切换；

功耗检测单元，用于完成交直流的电压电流检测；

RS232通信单元，用于完成232串口通信；

以太网通信单元，实现以太网通信；

蓝牙通信单元，实现蓝牙4.0协议数据传输；

载波检测单元，对多频率设备进行载波功能检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，其特征在于，通信单元、检测单元和控制单元通过总线单元进行数据通信。

3.根据权利要求1所述的一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，其特征在于，所述蓝牙通信单元接收控制命令，并控制其他单元进行活动。

4.根据权利要求1所述的一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，其特征在于，所述RS232通信单元、以太网通信单元、载波监测单元可以测试载波通信设备的不同接口，分别对应串口、网口和通信接口。

5.根据权利要求1所述的一种基于总线通讯的中压载波通信设备测试装置，其特征在于，所述载波检测单元可以适应不同频率的载波通信设备进行检测。