CN206775515U - 一种四表合一接口转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种四表合一接口转换器，该转换器包括微控制器及分别与微控制器连接的通讯状态指示电路、RS485I通讯电路、RS485II通讯电路、数据存储电路、无线通讯电路、载波通讯电路、电源电路、电池、MBUS通讯电路，所述RS485II通讯电路、无线通讯电路、MBUS通讯电路用于与四表连接，所述四表包括水表、电表、热计量表及燃气表。本实用新型整合了四种表计的通讯接口形式，实现对四种表计的数据抄读和远程数据发送，本实用新型具有接口多样、配置灵活、结构简单、性能稳定等突出优点。

Description

一种四表合一接口转换器

技术领域

本实用新型涉及电子仪表技术领域，更为具体来说，本实用新型涉及一种四表合一接口转换器。

背景技术

随着对电力系统中水、电、暖、气等公共事业数据需求的增大，如何准确、及时地获取上述数据变得至关重要。但是，目前已投入使用的水表、电表、热计量表、燃气表均是由不同的厂家或同一厂家不同批次生产的，所以无法统一对水表、电表、热计量表及燃气表进行数据采集，而统一地改装四表会带来极大的工作量和投入成本，得不偿失。

因此，如何实现统一对四表数据进行抄读成为了本领域技术人员亟待解决的技术问题和始终研究的重点。

实用新型内容

为解决现有技术无法对四表进行统一抄读的问题，本实用新型提供了一种四表合一接口转换器，该转换器通过整合多种通信接口的方式实现对四表的统一抄读，而且还能够将数据上传至集中器或主站。

为实现上述技术目的，本实用新型公开了一种四表合一接口转换器，该转换器包括微控制器及分别与微控制器连接的通讯状态指示电路、RS485I通讯电路、RS485II通讯电路、数据存储电路、无线通讯电路、载波通讯电路、电源电路、电池、MBUS通讯电路，所述RS485II通讯电路、无线通讯电路、MBUS通讯电路用于与四表连接，所述四表包括水表、电表、热计量表及燃气表。

通过MBUS通讯电路、RS485II通讯电路或无线通讯电路抄读表计数据，通过RS485I通讯电路、载波通讯电路或无线通讯电路将抄读的数据发送至集中器或主站，从而实现本实用新型的转换器统一对水、气、热、电四种表计进行数据采集、转发、存储以及管理的技术目的，满足对水、电、暖、气等公共事业数据的需求。

进一步地，所述微控制器为型号为R7F0C004的单片机，所述单片机具有80个管脚。

采用集成度高的瑞萨RL78系列R7F0C004芯片，与成熟的通讯接口电路相结合设计而成，并根据四表集抄系统实际情况设计和制造，因此，本实用新型具有结构紧凑、设计合理等突出优点。

进一步地，所述RS485I通讯电路包括型号为HYM3085的半双工通信的收发器，所述收发器的D管脚连接光电耦合器U13的输出端，所述收发器的R管脚连接光电耦合器U12的输入端，所述光电耦合器U13的输入端与所述单片机的P00/SEG43/SO00/TxD0/TOOLTxD管脚连接，所述光电耦合器U12的输出端与所述单片机的P17/SEG42/SI00/RxD0/TOOLRxD/SDA00管脚连接，所述光电耦合器U13的输出端与所述收发器之间设置有放大三极管Q5，所述光电耦合器U12的输出端与所述单片机之间设置有放大三极管Q6。

进一步地，所述RS485II通讯电路的结构与RS485I通讯电路的结构相同，所述RS485II通讯电路分别与所述单片机的P35/TxD3/SEG25管脚、P34/RxD3/SEG24管脚连接。

进一步地，所述载波通讯电路包括型号为TCC082C的载波芯片，所述载波芯片的TXD管脚串联一个电阻后连接单片机的P03/RxD2/SEG46/VCOUT0管脚，所述载波芯片的RXD管脚串联一个电阻后连接单片机的P04/TxD2/SEG47/VCOUT1管脚，所述载波芯片的RST管脚串联一个电阻后连接单片机的P24/SEG31管脚，所述载波芯片的EVENTOUT管脚串联一个电阻后连接单片机的P26/SEG33管脚。

进一步地，所述MBUS通讯电路包括型号为TLE2301INE的运算放大器及与运算放大器连接的用于接收信号的采样电阻，所述运算放大器的输入端连接所述单片机的P07/TxD1/PCLBUZ0/SEG50管脚,所述采样电阻接收的的信号依次输入串联的放大器U5B和比较器U4B，所述比较器U4B连接所述单片机的P50/SEG4管脚，总线信号MBUS+输入至比较器U4A，所述比较器U4A连接所述单片机的P06/RxD1/SDA10/SEG49管脚。

进一步地，所述无线通讯电路包括型号为LSD4RF-2F717N20的无线收发器，所述无线收发器的管脚1、管脚3、管脚7、管脚2、管脚4、管脚8分别与所述单片机的P53/INTP2/SCIO1/SEG7管脚、P55/INTP5/SCIO0/SEG9管脚、P05/SCL10/SEG48管脚、P54/TI02/TO02/SCCLK1/SEG8管脚、P56/TI06/TO06/SCCLK0/SEG10管脚、P52/TI00/TO00/INTP1/SEG6管脚连接。

将表计数据通过无线通讯电路建立起的无线网络接收到本转换器或将表计数据发送到集中器，使本实用新型具有距离扩频通信长、抗干扰性强、消耗功率低等优点。

进一步地，所述数据存储电路包括型号为MX25L256的FLASH存储器和型号为FM24C256A的RAM存储器，所述FLASH存储器的CS管脚、SO/SIO1管脚、WP/SIO2管脚、RESET/SIO4管脚、SCLK管脚、SI/SIO0管脚分别与单片机的P130/SO00/TxD0/SEG28管脚、P47/SI00/RxD0/SDA00/SEG27管脚、P46/SCK00/SCL00/SEG26管脚、P44/SCL10/IVCMP0管脚、P43/INTP7/RxD1/SDA10/IVCMP1、P42/TI05/TO05/TxD1/IVREF1管脚连接，所述RAM存储器的SDA管脚、SCL管脚分别与所述单片机的P61/SDAA0/TI02/TO02管脚、P60/SCLA0/TI01/TO01管脚连接。

进一步地，所述电源电路包括降压电路，所述降压电路输入端连接零线和火线，所述降压电路的输出端分别为单片机、载波通讯电路、无线通讯电路、MBUS通讯电路、RS485I通讯电路、RS485II通讯电路供电。

进一步地，所述通讯状态指示电路包括四个LED灯，所述四个LED灯分别与所述单片机的P13/SEG38管脚、P12/SEG37管脚、P11/SEG36管脚、P10/SEG35管脚连接。

本实用新型的有益效果为：本实用新型整合了四种表计的通讯接口形式，实现对四种表计的数据抄读和远程数据发送，本实用新型具有集成度高、接口多样、配置灵活、结构简单、性能可靠、功耗低、成本低等突出优点。

附图说明

图1为本实用新型的四表合一接口转换器结构示意图。

图2为微控制器结构示意图。

图3为RS485I通讯电路结构示意图。

图4为RS485II通讯电路结构示意图。

图5为载波通讯电路结构示意图。

图6为MBUS通讯电路结构示意图。

图7为无线通讯电路结构示意图。

图8为数据存储电路结构示意图。

图9为电源电路结构示意图。

图10为通讯状态指示电路结构示意图。

图中，

1、通讯状态指示电路；2、RS485I通讯电路；3、RS485II通讯电路；4、数据存储电路；5、微控制器；6、无线通讯电路；7、载波通讯电路；8、电源电路；9、电池；10、MBUS通讯电路。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的结构进行详细的解释和说明。

如图1-10所示，本实用新型公开了一种四表合一接口转换器，属于一种电子仪器，其用于水表、电表、燃气表、热计量表的集中抄表管理，而且是一种具有表计数据采集和远程通信功能的接口通讯设备，具体地，该转换器包括微控制器5及分别与微控制器5连接的通讯状态指示电路1、RS485I通讯电路2、RS485II通讯电路3、数据存储电路4、无线通讯电路6、载波通讯电路7、电源电路8、电池9、MBUS通讯电路10，上述各结构封装于壳体内，RS485I通讯电路2、RS485II通讯电路3、无线通讯电路6、MBUS通讯电路10、载波通讯电路7分别与微控制器5之间建立了双向信息交换通道，其中，无线通讯电路6、载波通讯电路7、无线通讯电路6用于与集中器之间进行上行通讯，RS485II通讯电路3、无线通讯电路6、MBUS通讯电路10与四表之间进行下行通讯，具体地，RS485II通讯电路3、无线通讯电路6、MBUS通讯电路10用于与四表连接，用于进行抄表，四表包括水表、电表、热计量表及燃气表，根据各表所使用的通信协议而根据实际情况选择通讯电路，电源电路8用于正常工作时为四表合一接口转换器各部分提供电源，电池9用于掉电时为数据的保持和时钟运行提供备用电源。本实用新型还包括与微控制器5连接的秒脉冲接口电路，该秒脉冲接口电路可用于检测时钟精度。

如图1-2所示，微控制器5为型号为R7F0C004的单片机，该单片机是一种具有4个独立UART串口的16位处理器，其资源丰富、存储空间大、具有80个管脚，满足各个接口和上下行通讯的需求。采用集成度高的瑞萨RL78系列R7F0C004芯片，与成熟的通讯接口电路相结合设计而成，并根据四表集抄系统实际情况设计和制造，因此，本实用新型具有结构紧凑、设计合理等突出优点。

如图1-3所示，微控制器5通过RS4851_TX、RS4851_RS对应的管脚与RS485I通讯电路2之间进行数据交换，将采集的数据通过RS485I通讯电路2建立的RS485I总线发送至集中器，RS485I通讯电路2包括型号为HYM3085的半双工通信的收发器，收发器U6的D管脚连接光电耦合器U13的输出端，收发器U6的R管脚连接光电耦合器U12的输入端，光电耦合器U13的输入端与双数单片机的P00/SEG43/SO00/TxD0/TOOLTxD管脚连接，光电耦合器U12的输出端与上述单片机的P17/SEG42/SI00/RxD0/TOOLRxD/SDA00管脚连接，且光电耦合器U13的输出端与收发器之间设置有放大三极管Q5，光电耦合器U12的输出端与单片机之间设置有放大三极管Q6。如图3所示，从1A和1B端输入、输出差动信号的数据。

如图1-4所示，RS485II通讯电路3的结构与上述RS485I通讯电路2的结构相同，微控制器5通过RS4852_TX、RS4852_RS对应的管脚与RS485II通讯电路3之间进行数据交换，将表计数据通过RS485II通讯电路3建立的RS485II总线接收到本转换器，RS485II通讯电路3分别与单片机的P35/TxD3/SEG25管脚、P34/RxD3/SEG24管脚连接。更为具体地，RS485II通讯电路3包括型号为HYM3085的半双工通信的收发器，收发器的D管脚连接光电耦合器U15的输出端，收发器的R管脚连接光电耦合器U14的输入端，光电耦合器U15的输入端与单片机的P35/TxD3/SEG25管脚连接，光电耦合器U14的输出端与单片机的P34/RxD3/SEG24管脚连接，光电耦合器U15的输出端与收发器之间设置有发达三极管Q7，光电耦合器U14的输出端与收发器之间设置有放大三极管Q8。如图4所示，从2A和2B端输入、输出差动信号的数据。

如图1-5所示，微控制器5通过载波通讯电路7建立的低压电力线将数据发送至集中器或主站，载波通讯电路7包括型号为TCC082C的载波芯片，载波芯片的TXD管脚串联一个电阻R26后连接单片机的P03/RxD2/SEG46/VCOUT0管脚，载波芯片的RXD管脚串联一个电阻R27后连接单片机的P04/TxD2/SEG47/VCOUT1管脚，载波芯片的RST管脚串联一个电阻R28后连接单片机的P24/SEG31管脚，载波芯片的EVENTOUT管脚串联一个电阻R29后连接单片机的P26/SEG33管脚，且载波芯片与单片机连接的节点处均连接有电阻、电容组成的保护电路结构。

如图1-6所示，微控制器5与MBUS通讯电路10进行数据交换，将表计数据通过MBUS通讯电路10接收到本转换器，MBUS通讯电路10包括发送电路、接收电路以及过载检测电路，具体地，MBUS通讯电路10包括型号为TLE2301INE的运算放大器及与运算放大器连接的用于接收信号的采样电阻R72，运算放大器的输入端连接单片机的P07/TxD1/PCLBUZ0/SEG50管脚,且二者之间串联光电耦合器U9，此三部分组成发射电路，所述采样电阻R72接收的的信号依次输入串联的放大器U5B和比较器U4B，所述比较器U4B连接所述单片机的P50/SEG4管脚，且比较器U4B与单片机之间串联光电耦合器U11，此三部分组成过载检测电路，总线信号MBUS+输入至比较器U4A，比较器U4A连接所述单片机的P06/RxD1/SDA10/SEG49管脚，且二者之间串联光电耦合器U10，此部分组成接收电路。

如图1-7所示，微控制器5与无线通讯电路6之间进行数据交换，将表计数据通过无线通讯电路6建立的无线网络接收到本转换器，而且，微控制器5还通过无线通讯电路6建立的无线网络将数据发送至集中器，无线通讯电路6包括型号为LSD4RF-2F717N20的无线收发器，无线收发器的管脚连接天线E1，且二者之间还连接有三个并联电容组成的滤波电路，而无线收发器的管脚1、管脚3、管脚7、管脚2、管脚4、管脚8分别与上述的单片机的P53/INTP2/SCIO1/SEG7管脚、P55/INTP5/SCIO0/SEG9管脚、P05/SCL10/SEG48管脚、P54/TI02/TO02/SCCLK1/SEG8管脚、P56/TI06/TO06/SCCLK0/SEG10管脚、P52/TI00/TO00/INTP1/SEG6管脚连接。

如图1-8所示，数据存储电路4用于数据的存储，其具体包括型号为MX25L256的FLASH存储器和型号为FM24C256A的RAM存储器，FLASH存储器的CS管脚、SO/SIO1管脚、WP/SIO2管脚、RESET/SIO4管脚、SCLK管脚、SI/SIO0管脚分别与单片机的P130/SO00/TxD0/SEG28管脚、P47/SI00/RxD0/SDA00/SEG27管脚、P46/SCK00/SCL00/SEG26管脚、P44/SCL10/IVCMP0管脚、P43/INTP7/RxD1/SDA10/IVCMP1、P42/TI05/TO05/TxD1/IVREF1管脚连接，RAM存储器的SDA管脚、SCL管脚分别与单片机的P61/SDAA0/TI02/TO02管脚、P60/SCLA0/TI01/TO01管脚连接，微控制器5通过SCL、SDA与RAM存储器之间进行数据存取。

如图1-9所示，电源电路8包括降压电路，降压电路输入端连接零线和火线，降压电路的输出端分别为单片机、载波通讯电路7、无线通讯电路6、MBUS通讯电路10、RS485I通讯电路2、RS485II通讯电路3供电，具体地，降压电路T1输出端3为单片机、载波电路、无线通讯电路供电，降压电路T1输出端6连接DC-DC转换器后为MBUS通讯电路通电，且降压电路T1输出端6连接型号为7805的稳压器后为RS485I通讯电路、RS485II通讯电路供电。

如图1-10所示，通讯状态指示电路1用于只是各个通讯接口的通讯收发状态，本实施例中，图10给出了MBUS通讯电路10状态指示和无线通讯电路6转台指示，具体地，通讯状态指示电路1包括四个LED灯，四个LED灯分别与单片机的P13/SEG38管脚、P12/SEG37管脚、P11/SEG36管脚、P10/SEG35管脚连接，如图10所示，LED灯为发光二极管，发光二极管的正极连接+5V电源。

本实用新型的四表合一接口转换器工作时，将集中器下发的上行接口的RS485I通讯电路2、载波通讯电路7或无线通讯电路6的命令转发给下行与MBUS通讯电路10、RS485II通讯电路3或无线通讯电路6连接的表计，采集的数据返回到集中器，实现接口和规约的双重转换。当然，转换器还可自动抄读各种端口的表计冻结数据、存储，以备集中器抄读。本实用新型公开而的四表合一接口转换器可实现对水、气、热、电四种表计的数据采集、转发、存储以及管理，可存储日冻结数据，还具有自动识别表计功能，为四表集抄系统中各种类型表计和集中器建立了通讯桥梁。

本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型实质内容上所作的任何修改、等同替换和简单改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种四表合一接口转换器，其特征在于：该转换器包括微控制器(5)及分别与微控制器(5)连接的通讯状态指示电路(1)、RS485I通讯电路(2)、RS485II通讯电路(3)、数据存储电路(4)、无线通讯电路(6)、载波通讯电路(7)、电源电路(8)、电池(9)、MBUS通讯电路(10)，所述RS485II通讯电路(3)、无线通讯电路(6)、MBUS通讯电路(10)用于与四表连接，所述四表包括水表、电表、热计量表及燃气表。

2.根据权利要求1所述的四表合一接口转换器，其特征在于：所述微控制器(5)为型号为R7F0C004的单片机，所述单片机具有80个管脚。

3.根据权利要求2所述的四表合一接口转换器，其特征在于：所述RS485I通讯电路(2)包括型号为HYM3085的半双工通信的收发器，所述收发器的D管脚连接光电耦合器U13的输出端，所述收发器的R管脚连接光电耦合器U12的输入端，所述光电耦合器U13的输入端与所述单片机的P00/SEG43/SO00/TxD0/TOOLTxD管脚连接，所述光电耦合器U12的输出端与所述单片机的P17/SEG42/SI00/RxD0/TOOLRxD/SDA00管脚连接，所述光电耦合器U13的输出端与所述收发器之间设置有放大三极管Q5，所述光电耦合器U12的输出端与所述单片机之间设置有放大三极管Q6。

4.根据权利要求3所述的四表合一接口转换器，其特征在于：所述RS485II通讯电路(3)的结构与RS485I通讯电路(2)的结构相同，所述RS485II通讯电路(3)分别与所述单片机的P35/TxD3/SEG25管脚、P34/RxD3/SEG24管脚连接。

5.根据权利要求2或4所述的四表合一接口转换器，其特征在于：所述载波通讯电路(7)包括型号为TCC082C的载波芯片，所述载波芯片的TXD管脚串联一个电阻后连接单片机的P03/RxD2/SEG46/VCOUT0管脚，所述载波芯片的RXD管脚串联一个电阻后连接单片机的P04/TxD2/SEG47/VCOUT1管脚，所述载波芯片的RST管脚串联一个电阻后连接单片机的P24/SEG31管脚，所述载波芯片的EVENTOUT管脚串联一个电阻后连接单片机的P26/SEG33管脚。

6.根据权利要求2或4所述的四表合一接口转换器，其特征在于：所述MBUS通讯电路(10)包括型号为TLE2301INE的运算放大器及与运算放大器连接的用于接收信号的采样电阻，所述运算放大器的输入端连接所述单片机的P07/TxD1/PCLBUZ0/SEG50管脚,所述采样电阻接收的的信号依次输入串联的放大器U5B和比较器U4B，所述比较器U4B连接所述单片机的P50/SEG4管脚，总线信号MBUS+输入至比较器U4A，所述比较器U4A连接所述单片机的P06/RxD1/SDA10/SEG49管脚。

7.根据权利要求2或4所述的四表合一接口转换器，其特征在于：所述无线通讯电路(6)包括型号为LSD4RF-2F717N20的无线收发器，所述无线收发器的管脚1、管脚3、管脚7、管脚2、管脚4、管脚8分别与所述单片机的P53/INTP2/SCIO1/SEG7管脚、P55/INTP5/SCIO0/SEG9管脚、P05/SCL10/SEG48管脚、P54/TI02/TO02/SCCLK1/SEG8管脚、P56/TI06/TO06/SCCLK0/SEG10管脚、P52/TI00/TO00/INTP1/SEG6管脚连接。

8.根据权利要求2或4所述的四表合一接口转换器，其特征在于：所述数据存储电路(4)包括型号为MX25L256的FLASH存储器和型号为FM24C256A的RAM存储器，所述FLASH存储器的CS管脚、SO/SIO1管脚、WP/SIO2管脚、RESET/SIO4管脚、SCLK管脚、SI/SIO0管脚分别与单片机的P130/SO00/TxD0/SEG28管脚、P47/SI00/RxD0/SDA00/SEG27管脚、P46/SCK00/SCL00/SEG26管脚、P44/SCL10/IVCMP0管脚、P43/INTP7/RxD1/SDA10/IVCMP1、P42/TI05/TO05/TxD1/IVREF1管脚连接，所述RAM存储器的SDA管脚、SCL管脚分别与所述单片机的P61/SDAA0/TI02/TO02管脚、P60/SCLA0/TI01/TO01管脚连接。

9.根据权利要求2或4所述的四表合一接口转换器，其特征在于：所述电源电路(8)包括降压电路，所述降压电路输入端连接零线和火线，所述降压电路的输出端分别为单片机、载波通讯电路(7)、无线通讯电路(6)、MBUS通讯电路(10)、RS485I通讯电路(2)、RS485II通讯电路(3)供电。

10.根据权利要求2或4所述的四表合一接口转换器，其特征在于：所述通讯状态指示电路(1)包括四个LED灯，所述四个LED灯分别与所述单片机的P13/SEG38管脚、P12/SEG37管脚、P11/SEG36管脚、P10/SEG35管脚连接。