CN205140185U

CN205140185U - 一种集成gprs模块的热量表集中器

Info

Publication number: CN205140185U
Application number: CN201520875552.7U
Authority: CN
Inventors: 赵洪芳; 孙丽梅; 王伟
Original assignee: Zhonghuan TIG Co Ltd
Current assignee: Zhonghuan TIG Co Ltd
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2025-11-05

Abstract

本实用新型涉及一种集成GPRS模块的热量表集中器。该集中器包括处理器MCU、电源模块、GPRS模块、以太网模块、SD卡存储模块、USB通信模块、RS485通信模块、RS232通信模块、M_BUS通信模块、JTAG模块。通过配置本实用新型中的GPRS模块可以简单方便的接入已有的热量表远程监控系统，实现热量表、集中器、监控系统的有效连接，技术效果是实现了数据的存储，可保存大量的热量表历史数据，保证数据安全性，防止数据丢失，可将热量表的各类数据上传到上位机热量表远程监控系统，供热力公司进行分析、缴费、备份等，使数据的共享达到最大化，极大提高了对数据的采集和分析的有效性和及时性，有效的解决人工现场抄表难的问题。

Description

一种集成GPRS模块的热量表集中器

技术领域

本实用新型涉及一种热量表集中器，特别涉及一种集成GPRS模块的热量表集中器。

背景技术

长期以来我国冬季取暖主要采取按照供热面积进行收费，这种收费方式违背市场经济发展规律，阻碍节能减排事业的发展，造成资源浪费。近年来国家推出了一系列的办法和措施鼓励采用住宅区安装热量表并根据所消耗的热量进行计量收费，真正做到用多少热量，交多少费用。同水表、电表一样，抄表难的问题对于热量表来说同样存在，所以设计一种热量表远程抄表系统是目前迫切需要解决的问题。

目前市场上的一些厂家也采用了远程抄表技术，但多数集中器采用外接GPRS模块方式进行抄表，市面上GPRS模块质量参差不齐，容易出现信号强度弱、体积大、设计成本高的问题。

发明内容

针对上述内容中提到的缺陷，本实验新型提出了一种集成GPRS模块的热量表集中器，提高了数据传输的稳定性，设计了一种体积小、设计成本低的热量表集中器。该集中器作为远程抄表的纽带，真正实现了远距离抄表、数据传输、数据存储等功能，解决了人工抄表劳动强度大、漏抄、错抄等问题。

本实用新型采用的技术方案是，一种集成GPRS模块的热量表集中器，包括处理器MCU、以太网模块、USB通信模块、RS485通信模块、RS232通信模块、M_BUS通信模块、JTAG模块、SD卡存储模块，其特征在于：还包括电源模块、GPRS模块，电源模块与处理器MCU双向连接，为集中器各个模块提供电源，GPRS模块与处理器MCU双向连接，是热量表及远程监控抄表系统连接纽带，所述的电源模块包括48V-32V电源转换电路、32V-5V电源转换电路、5V-4V电源转换电路、5V-3.3V电源转换电路，其中48V-32V电源转换电路中采用一个LM2576HVT-ADJ电源稳压芯片U4，二极管D6的正极接入48V电源，U4的1脚与二极管D6的负极、瞬变二极管D7的一端、电解电容C23的正极、电容C24的一端连接。瞬变二极管D7的另一端、电解电容C23的负极、电容C24的另一端连接后接入GND，U4的2脚跟肖特基二极管D8的负极和电感L2的一端连接，D8的正极接入GND，L2的另一端与电解电容C26的正极、电阻R55的一端、电阻R53的一端连接，电解电容C26的负极接入GND，电阻R55的另一端与电容C25的一端连接输出32V电源，电容C25的另外一端接入GND，U4的4脚与电阻R53的另一端和电阻R51的一端连接，R51的另一端接入GND，U4的3脚和5脚都接入GND；其中32V-5V电源转换电路中采用一个LM2576T-ADJ电源稳压芯片U5，U5的1脚通过电容C28的一端和电解电容C27的正极连接32V电源，电容C28的另一端和电解电容C27的负极连接并接入GND。U5的2脚与肖特基二极管D9的负极和电感L3的一端连接，D9的正极接入GND，L3的另一端与电解电容C29正极、电阻R54的一端连接输出5V电源，电容C29的负极接入GND，U5的4脚与电阻R54的另一端、电阻R52的一端连接，电阻R52的另一端接入GND。U5的脚3与脚5都接入GND；其中5V-4V电源转换电路中采用一个MIC29302电源稳压芯片U6，U6的1脚与2脚连接后与电容C33的一端、电解电容C32的正极、电阻R56的一端连接，R56的另一端接5V电源，U6的3脚接入GND，U6的4脚通过电阻R59接入U6的5脚，连接后通过电阻R61接入GND，U6的4脚还与电解电容C34的正极、电解电容C36的正极、电容C35的一端、电阻R60的一端连接，连接后输出4V电源，电解电容C34的负极、电解电容C36的负极、电容C35的另一端连接后接入GND，电阻R60的另一端通过发光二极管接入GND；其中5V-3.3V电源转换电路中采用一个LM1117IMPX-3.3电源稳压芯片U7，U7的3脚与电容C30的一端连接后通过电阻R57接入5V电源，电容C30的另外一端接入GND，U7的1脚接入GND，U7的2脚与4脚连接后与电解电容C37的正极、电容C31的一端、电阻R58的一端连接，输出3.3V电源，电解电容C37的负极、电容C31的另一端都接入GND，电阻R58的另一端接入发光二极管D12的正极后接入GND；所述的GPRS模块还包括GPRS控制电路、天线电路、信号状态电路、SIM卡电路、数据收发状态电路，其中GPRS控制电路包括一个SIM900芯片U9，U9的1脚接电阻R70后接三极管U11的集电极，U11的基极与电阻R69一端、电阻R66的一端连接，电阻R66的另一端和电容C44的一端连接接入电源VBAT，电阻R69的另一端、电容C44的另一端和U11的发射极连接后接入VGND，U9的10脚通过电阻R72接入单片机的GPRS_RXD端，U9的11脚通过电阻R73接入单片机的GPRS_TXD端，U9的16脚接入电阻R76后与三极管U12的集电极连接，U12的基极与电阻R74的一端、电阻R75的一端连接，电阻R74的另一端与电容C47的一端连接后接入单片机的RESET端，电容C47的另一端、R75另一端、U12的发射极连接后接入VGND，U9的18脚和29脚都接入VGND，U9的30脚与SIM卡电路中的SIM_VDD端连接，U9的31脚与SIM卡电路中的SIM_DATA端连接，U9的32脚与SIM卡电路中的SIM_CLK端连接，U9的33脚与SIM卡电路中的SIM_RST端连接，U9的39脚、45脚、46脚接入VGND，U9的52脚接入信号状态电路中NETLED端，U9的53脚、54脚接入VGND，U9的55脚、56脚、57脚连接后与电解电容C39的正极、电容C40的一端连接后接入VBAT，电解电容C39的负极和电容C40的另一端连接后接入VGND，U9的58脚、59脚接入VGND，U9的60脚连接天线电路的RF端，U9的61脚、62脚、63脚、64脚、65脚接入VGND，U9的66脚与数据收发状态电路的STATUS端连接；其中SIM卡电路包括一个SMF05C芯片U10和SIM卡U8组成，U8的1脚与U10的1脚连接后，在连接电容C38的一端、R63的一端后接入GPRS控制电路中的SIM_VDD端，U8的2脚与U10的4脚连接，再接入电阻R64后与GPRS控制电路中的SIM_RST连接，U8的3脚与U10的3脚连接，再接入电阻R67后与GPRS控制电路中的SIM_CLK连接，U10的2脚接入VGND，U8的4脚与电容C38另一端连接后接入VGND，U8的6脚与U10的6脚连接，通过电阻R68接入电阻R63的另一端、电容C43的一端后与GPRS控制电路中的SIM_DATA连接；电容C43的另一端接入VGND；其中天线电路中包括一个SMA，SMA的1脚和2脚连接后接入VGND，SMA的3脚接入电容C46的一端后，通过电阻R71后连接电容C45的一端，再接入GPRS控制电路中RF端，SMA的4脚和5脚连接后与电容C45、C46的另一端连接，再接入VGND；其中信号状态电路、数据收发状态电路在一个电路中，用两个发光二极管来显示状态，发光二极管D14表示数据收发状态，D14的正极接入电阻R62后与GPRS模块控制电路中的STATUS端连接，D14的负极接入VGND，发光二极管D15表示信号状态，D15的正极接入电阻R65后与GPRS控制电路的NETLED端连接，D15的负极接入VGND。

本实用新型的有益效果为：方便接入现有的远程监控系统，通过集成GPRS模块的热量表集中器可进行远距离热量表抄表，实现远距离数据通信、数据存储等。保证了数据传输的安全性，提高了数据通信速率。

附图说明

图1为本实用新型结构框图。

图2为本实用新型48V-32V电源转换电路中电源稳压芯片U4原理图。

图3为本实用新型32V-5V电源转换电路中电源稳压芯片U4原理图。

图4为本实用新型5V-4V电源转换电路原理图。

图5为本实用新型5V-3.3V电源转换电路原理图。

图6为本实用新型GPRS模块的GPRS控制电路原理图。

图7为本实用新型GPRS模块的其他电路原理图。

具体实施方式

如图1所示，热量表集中器的组成包括MCU处理器、以太网模块、SD卡存储模块、JTAG模块、GPRS模块、M_BUS通信模块、RS485通信模块、USB通信模块、RS232通信模块及电源模块组成，SD卡模块用于存储各类数据信息，JTAG模块用于同PC机进行通信，调试、下载及更新程序，M_BUS通信模块、RS485通信模块、USB通信模块、RS232通信模块都用于集中器同热量表进行通信，可以根据不同用户需求选择不同的通信方式，以太网模块、GPRS模块用于集中器同上位机进行通信，进行数据传输及命令下达，电源模块用于为集中器的各个模块提供电源，保证集中器的正常工作，其连接为MCU处理器分别双向连接以太网模块、GPRS模块、M_BUS通信模块、RS485通信模块、USB通信模块、RS232通信模块及电源模块，还正单向连接SD卡存储模块、反单向连接JTAG模块。

如图2、图3、图4、图5所示电源模块包括48V-32V电源转换电路、32V-5V电源转换电路、5V-4V电源转换电路、5V-3.3V电源转换电路。如图2所示，48V电压源首先需要通过48V转32V电源转换电路，输出32V电源供M_BUS模块通信时使用，48V-32V电源转换电路中采用一个LM2576HVT-ADJ电源稳压芯片U4，二极管D6的正极接入48V电源，U4的1脚与二极管D6的负极、瞬变二极管D7的一端、电解电容C23的正极、电容C24的一端连接，瞬变二极管D7的另一端、电解电容C23的负极、电容C24的另一端连接后接入GND，U4的2脚跟肖特基二极管D8的负极和电感L2的一端连接，D8的正极接入GND，L2的另一端与电解电容C26的正极、电阻R55的一端、电阻R53的一端连接，电解电容C26的负极接入GND，电阻R55的另一端与电容C25的一端连接输出32V电源，电容C25的另外一端接入GND，U4的4脚与电阻R53的另一端和电阻R51的一端连接，R51的另一端接入GND，U4的3脚和5脚都接入GND。

如图3所示，32V电源需要通过32V-5V电源转换电路，输出5V电源，32V-5V电源转换电路中采用一个LM2576T-ADJ电源稳压芯片U5，U5的1脚通过电容C28的一端和电解电容C27的正极连接32V电源，电容C28的另一端和电解电容C27的负极连接并接入GND，U5的2脚与肖特基二极管D9的负极和电感L3的一端连接，D9的正极接入GND，L3的另一端与电解电容C29正极、电阻R54的一端连接输出5V电源，电容C29的负极接入GND，U5的4脚与电阻R54的另一端、电阻R52的一端连接，电阻R52的另一端接入GND，U5的脚3与脚5都接入GND。

如图4所示，5V电源需要通过5V-4V电源转换电路，输出4V电源为GPRS模块供电，5V-4V电源转换电路中采用一个MIC29302电源稳压芯片U6，U6的1脚与2脚连接后与电容C33的一端、电解电容C32的正极、电阻R56的一端连接，R56的另一端接5V电源，U6的3脚接入GND，U6的4脚通过电阻R59接入U6的5脚，连接后通过电阻R61接入GND，U6的4脚还与电解电容C34的正极、电解电容C36的正极、电容C35的一端、电阻R60的一端连接，连接后输出4V电源，电解电容C34的负极、电解电容C36的负极、电容C35的另一端连接后接入GND；电阻R60的另一端通过发光二极管接入GND。

如图5所示，5V电源需要通过5V-3.3V电源转换电路，输出3.3V电源为集中器系统供电，5V-3.3V电源转换电路中采用一个LM1117IMPX-3.3电源稳压芯片U7，U7的3脚与电容C30的一端连接后通过电阻R57接入5V电源，电容C30的另外一端接入GND，U7的1脚接入GND，U7的2脚与4脚连接后与电解电容C37的正极、电容C31的一端、电阻R58的一端连接，输出3.3V电源，电解电容C37的负极、电容C31的另一端都接入GND，电阻R58的另一端接入发光二极管D12的正极后接入GND。

所述的GPRS模块包括GPRS控制电路、天线电路、信号状态电路、SIM卡电路、数据收发状态电路，如图6所示，GPRS控制电路包括一个SIM900芯片U9，U9的1脚接电阻R70后接三极管U11的集电极，U11的基极与电阻R69一端、电阻R66的一端连接，电阻R66的另一端和电容C44的一端连接接入电源VBAT，电阻R69的另一端、电容C44的另一端和U11的发射极连接后接入VGND，U9的10脚通过电阻R72接入MCU处理器的GPRS_RXD端，U9的11脚通过电阻R73接入MCU处理器的GPRS_TXD端，U9的16脚接入电阻R76后与三极管U12的集电极连接，U12的基极与电阻R74的一端、电阻R75的一端连接，电阻R74的另一端与电容C47的一端连接后接入MCU处理器的RESET端，电容C47的另一端、R75另一端、U12的发射极连接后接入VGND，U9的18脚和29脚都接入VGND，U9的30脚与SIM卡电路中的SIM_VDD端连接，U9的31脚与SIM卡电路中的SIM_DATA端连接，U9的32脚与SIM卡电路中的SIM_CLK端连接，U9的33脚与SIM卡电路中的SIM_RST端连接，U9的39脚、45脚、46脚接入VGND，U9的52脚接入信号状态电路中NETLED端，U9的53脚、54脚接入VGND，U9的55脚、56脚、57脚连接后与电解电容C39的正极、电容C40的一端连接后接入VBAT，电解电容C39的负极和电容C40的另一端连接后接入VGND，U9的58脚、59脚接入VGND，U9的60脚连接天线电路的RF端，U9的61脚、62脚、63脚、64脚、65脚接入VGND，U9的66脚与数据收发状态电路的STATUS端连接。

如图7所示，包括天线电路、信号状态电路、SIM卡电路、数据收发状态电路，其中SIM卡电路包括一个SMF05C芯片U10和SIM卡U8组成，U8的1脚与U10的1脚连接后，在连接电容C38的一端、R63的一端后接入GPRS控制电路中的SIM_VDD端，U8的2脚与U10的4脚连接，再接入电阻R64后与GPRS控制电路中的SIM_RST连接，U8的3脚与U10的3脚连接，再接入电阻R67后与GPRS控制电路中的SIM_CLK连接，U10的2脚接入VGND，U8的4脚与电容C38另一端连接后接入VGND，U8的6脚与U10的6脚连接，通过电阻R68接入电阻R63的另一端、电容C43的一端后与GPRS控制电路中的SIM_DATA连接，电容C43的另一端接入VGND；其中天线电路中包括一个SMA，SMA的1脚和2脚连接后接入VGND，SMA的3脚接入电容C46的一端后，通过电阻R71后连接电容C45的一端，再接入GPRS控制电路中RF端，SMA的4脚和5脚连接后与电容C45、C46的另一端连接，再接入VGND；其中信号状态电路、数据收发状态电路在一个电路中，用两个发光二极管来显示状态，发光二极管D14表示数据收发状态，D14的正极接入电阻R62后与GPRS控制电路中的STATUS端连接，D14的负极接入VGND，发光二极管D15表示信号状态，D15的正极接入电阻R65后与GPRS控制电路的NETLED端连接，D15的负极接入VGND。

Claims

1.一种集成GPRS模块的热量表集中器，包括处理器MCU、以太网模块、USB通信模块、RS485通信模块、RS232通信模块、M_BUS通信模块、JTAG模块、SD卡存储模块，其特征在于：还包括电源模块、GPRS模块，电源模块与处理器MCU双向连接，为集中器各个模块提供电源，GPRS模块与处理器MCU双向连接，是热量表及远程监控抄表系统连接纽带，所述的电源模块包括48V-32V电源转换电路、32V-5V电源转换电路、5V-4V电源转换电路、5V-3.3V电源转换电路，其中48V-32V电源转换电路中采用一个LM2576HVT-ADJ电源稳压芯片U4，二极管D6的正极接入48V电源，U4的1脚与二极管D6的负极、瞬变二极管D7的一端、电解电容C23的正极、电容C24的一端连接;

瞬变二极管D7的另一端、电解电容C23的负极、电容C24的另一端连接后接入GND，U4的2脚跟肖特基二极管D8的负极和电感L2的一端连接，D8的正极接入GND，L2的另一端与电解电容C26的正极、电阻R55的一端、电阻R53的一端连接，电解电容C26的负极接入GND，电阻R55的另一端与电容C25的一端连接输出32V电源，电容C25的另外一端接入GND，U4的4脚与电阻R53的另一端和电阻R51的一端连接，R51的另一端接入GND，U4的3脚和5脚都接入GND；其中32V-5V电源转换电路中采用一个LM2576T-ADJ电源稳压芯片U5，U5的1脚通过电容C28的一端和电解电容C27的正极连接32V电源，电容C28的另一端和电解电容C27的负极连接并接入GND;

U5的2脚与肖特基二极管D9的负极和电感L3的一端连接，D9的正极接入GND，L3的另一端与电解电容C29正极、电阻R54的一端连接输出5V电源，电容C29的负极接入GND，U5的4脚与电阻R54的另一端、电阻R52的一端连接，电阻R52的另一端接入GND;

U5的脚3与脚5都接入GND；其中5V-4V电源转换电路中采用一个MIC29302电源稳压芯片U6，U6的1脚与2脚连接后与电容C33的一端、电解电容C32的正极、电阻R56的一端连接，R56的另一端接5V电源，U6的3脚接入GND，U6的4脚通过电阻R59接入U6的5脚，连接后通过电阻R61接入GND，U6的4脚还与电解电容C34的正极、电解电容C36的正极、电容C35的一端、电阻R60的一端连接，连接后输出4V电源，电解电容C34的负极、电解电容C36的负极、电容C35的另一端连接后接入GND，电阻R60的另一端通过发光二极管接入GND；其中5V-3.3V电源转换电路中采用一个LM1117IMPX-3.3电源稳压芯片U7，U7的3脚与电容C30的一端连接后通过电阻R57接入5V电源，电容C30的另外一端接入GND，U7的1脚接入GND，U7的2脚与4脚连接后与电解电容C37的正极、电容C31的一端、电阻R58的一端连接，输出3.3V电源，电解电容C37的负极、电容C31的另一端都接入GND，电阻R58的另一端接入发光二极管D12的正极后接入GND；所述的GPRS模块还包括GPRS控制电路、天线电路、信号状态电路、SIM卡电路、数据收发状态电路，其中GPRS控制电路包括一个SIM900芯片U9，U9的1脚接电阻R70后接三极管U11的集电极，U11的基极与电阻R69一端、电阻R66的一端连接，电阻R66的另一端和电容C44的一端连接接入电源VBAT，电阻R69的另一端、电容C44的另一端和U11的发射极连接后接入VGND，U9的10脚通过电阻R72接入单片机的GPRS_RXD端，U9的11脚通过电阻R73接入单片机的GPRS_TXD端，U9的16脚接入电阻R76后与三极管U12的集电极连接，U12的基极与电阻R74的一端、电阻R75的一端连接，电阻R74的另一端与电容C47的一端连接后接入单片机的RESET端，电容C47的另一端、R75另一端、U12的发射极连接后接入VGND，U9的18脚和29脚都接入VGND，U9的30脚与SIM卡电路中的SIM_VDD端连接，U9的31脚与SIM卡电路中的SIM_DATA端连接，U9的32脚与SIM卡电路中的SIM_CLK端连接，U9的33脚与SIM卡电路中的SIM_RST端连接，U9的39脚、45脚、46脚接入VGND，U9的52脚接入信号状态电路中NETLED端，U9的53脚、54脚接入VGND，U9的55脚、56脚、57脚连接后与电解电容C39的正极、电容C40的一端连接后接入VBAT，电解电容C39的负极和电容C40的另一端连接后接入VGND，U9的58脚、59脚接入VGND，U9的60脚连接天线电路的RF端，U9的61脚、62脚、63脚、64脚、65脚接入VGND，U9的66脚与数据收发状态电路的STATUS端连接；其中SIM卡电路包括一个SMF05C芯片U10和SIM卡U8组成，U8的1脚与U10的1脚连接后，在连接电容C38的一端、R63的一端后接入GPRS控制电路中的SIM_VDD端，U8的2脚与U10的4脚连接，再接入电阻R64后与GPRS控制电路中的SIM_RST连接，U8的3脚与U10的3脚连接，再接入电阻R67后与GPRS控制电路中的SIM_CLK连接，U10的2脚接入VGND，U8的4脚与电容C38另一端连接后接入VGND，U8的6脚与U10的6脚连接，通过电阻R68接入电阻R63的另一端、电容C43的一端后与GPRS控制电路中的SIM_DATA连接；电容C43的另一端接入VGND；其中天线电路中包括一个SMA，SMA的1脚和2脚连接后接入VGND，SMA的3脚接入电容C46的一端后，通过电阻R71后连接电容C45的一端，再接入GPRS控制电路中RF端，SMA的4脚和5脚连接后与电容C45、C46的另一端连接，再接入VGND；其中信号状态电路、数据收发状态电路在一个电路中，用两个发光二极管来显示状态，发光二极管D14表示数据收发状态，D14的正极接入电阻R62后与GPRS模块控制电路中的STATUS端连接，D14的负极接入VGND，发光二极管D15表示信号状态，D15的正极接入电阻R65后与GPRS控制电路的NETLED端连接，D15的负极接入VGND。