CN210405303U - 用于电能表的hplc通信模块通信接口电路、电能表 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路、电能表，该接口电路包括第一MOS管Q0以及第二MOS管Q1，以及STA接口、TXD接口、电源接口以及STA控制信号接口、TXD控制信号接口，第一MOS管Q0分别与TXD接口、电源接口、TXD控制信号接口连接，第二MOS管Q1分别与STA接口、STA控制信号接口连接，第二MOS管Q1直接与STA接口连接，以使得HPLC通信模块与电能表通信过程中STA接口保持低电平时不会形成分压网络对TXD接口处的电压进行分压。本实用新型具有结构简单、成本低、与电能表匹配效果好等优点。

Description

用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路、电能表

技术领域

本实用新型涉及电力系统设备技术领域，尤其涉及一种用于电能表的HPLC(高速电力线载波)通信模块通信接口电路、电能表。

背景技术

HPLC技术具有带宽大、传输速率高等优点，可以满足低压电力线载波通信更高的需求，目前电表中已逐步使用HPLC通信模块代替传统通信模块，实现数据传输、数据抄读、停电事件上报等功能。将HPLC模块应用在电能表中时，需要确保HPLC模块与电能表能够正常通信，而各类型HPLC通信模块的接口电路可能不同，在实际应用中，当在电能表中安装HPLC模块时，可能会存在与电能表通信接口不匹配问题而致使HPLC通信模块与电能表之间通信不匹配，使得当模块给电表发送获取电表地址的数据帧时，电表没有响应模块发出的指令，导致HPLC模块不能获取电能表地址，进而使得不能抄表，采集成功率较低。

现有技术中一种HPLC通信模块的接口电路如图1所示，其中5V IN为5V电源输入端，TXD为信号输出端且常态为高阻态，STA为状态输出端，按照单相表型式规范-接口定义，STA接口为接收地址匹配正确模块输出0.2高阻态，通信模块发送过程输出高阻态或高电平，表内CPU判定通信发送时禁止操作继电器，要求通信模块输出为开漏方式，常态为低电平；MOS管Q501通过一电阻R3与STA接口连接，电阻R0～R3构成分压网络，PLC_STA和PLC_TXD为模块端MCU控制信号。基于上述接口电路实现HPLC模块与电能表的通信时，表端通过一个电阻对TXD接口进行5V上拉，而STA引脚始终处于低电平，因而TXD接口的电平经过表端10K上拉电阻、模块端R0、R1、R2、R3组成的分压网络对5V分压后得到低于5V的分压(大约为2V)，即STA接口处必须有表端5V上拉才能在Q501输出高阻态时，其信号才能被表端识别，而STA在电表运行过程中一直处于低电平，结合模块端的分压网络会使得TXD电平输出不正常，使得表端串口电平无法被正确识别，从而导致HPLC通信模块和表端关联失败而无法正常通信。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种结构简单、成本低、能够与电能表实现通信接口匹配，且匹配效果好的用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，包括第一MOS管Q0以及第二MOS管Q1，以及用于状态输出的STA接口、用于向电能表发送信号的TXD接口、电源接口以及用于接收状态输出控制信号的STA控制信号接口、用于接收发送信号控制信号的TXD控制信号接口，所述第一MOS管Q0分别与所述TXD接口、电源接口、TXD控制信号接口连接，所述第二MOS管Q1分别与所述STA接口、STA控制信号接口连接，所述第二MOS管Q1直接与所述STA接口连接，以使得HPLC通信模块与电能表通信过程中STA接口保持低电平时不会形成分压网络对所述TXD接口处的电压进行分压。

进一步的，所述第一MOS管Q0分别通过一个电阻与所述TXD接口、电源接口、TXD控制信号接口连接，所述第二MOS管Q1分别通过一个电阻与所述电源接口、STA控制信号接口连接。

进一步的，所述第一MOS管Q0与所述电源接口(3)之间的第一电阻、所述第二MOS管Q1与所述电源接口之间的第二电阻的阻值为5.1KΩ±1％。

进一步的，所述第一MOS管Q0与所述TXD接口之间的第三电阻的阻值为51Ω±％。

进一步的，所述第一MOS管Q0的栅极侧设置有第四电阻，所述第四电阻、所述第二MOS管Q1的栅极与所述STA控制信号接口之间的第五电阻的阻值为1KΩ±1％。

进一步的，所述第二MOS管Q1的栅极与源极之间还设置有10KΩ±1％的电阻。

进一步的，所述第一MOS管Q0以及第二MOS管Q1采用N沟道场效应管。

进一步的，还设置有与所述STA接口连接的接口匹配检测模块，用于检测与电能表通信过程中所述STA接口的电压值，如果监测到的电压值小于预设阈值时，发出预设匹配不通过预警信号。

进一步的，所述接口匹配检测模块包括依次连接的电压传感器、判断单元以及报警单元，所述电压传感器检测与电能表通信过程中所述TXD接口处的电压值，输出给判断单元，所述判断单元判断接收到的电压值是否小于预设阈值，如果是控制启动所述报警单元发出预设匹配不通过预警信号。

一种电能表，包括HPLC通信模块以及表计其他电路，所述HPLC通信模块采用如上述的通信接口电路与表计其他电路通信连接。

与现有技术相比，本实用新型的优点在于：本实用新型通过将第二MOS管Q1直接与STA接口1连接，第二MOS管Q1与STA接口1之间不设置电阻等分压器件，HPLC通信模块与电能表的通信过程中，表端通过一个电阻对TXD接口进行上拉时，STA接口处始终保持低电平时，由于无分压网络的作用TXD接口2处能够保持原表端的上拉电平，使得TXD接口2处输出正常的高电平，从而使得表端串口电平能够正确识别，实现HPLC通信模块与电能表之间的通信匹配。

附图说明

图1是现有技术中一种HPLC通信接口电路的结构示意图。

图2是本实施例用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路的结构示意图。

图3是本实施例中HPLC通信模块通信接口电路的具体电路结构示意图。

图例说明：1、STA接口；2、TXD接口；3、电源接口；4、STA控制信号接口；5、TXD控制信号接口；6、接口匹配检测模块。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体优选的实施例对本实用新型作进一步描述，但并不因此而限制本实用新型的保护范围。

如图2所示，本实施例用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路包括第一MOS管Q0以及第二MOS管Q1，以及用于状态输出的STA接口1、用于向电能表发送信号的TXD接口2、电源接口3以及用于接收状态输出控制信号的STA控制信号接口4、用于接收发送信号控制信号的TXD控制信号接口5，第一MOS管Q0分别与TXD接口2、电源接口3、TXD控制信号接口5连接，第二MOS管Q1分别与STA接口1、STA控制信号接口4连接，第二MOS管Q1直接与STA接口1连接，以使得HPLC通信模块与电能表通信过程中STA接口1保持低电平时不会形成分压网络对TXD接口2处的电压进行分压。

本实施例通过将第二MOS管Q1直接与STA接口1连接，第二MOS管Q1与STA接口1之间不设置电阻等分压器件，HPLC通信模块与电能表的通信过程中，表端通过一个电阻对TXD接口2进行上拉时，STA接口处始终保持低电平时，由于无分压网络的作用TXD接口2处能够保持原表端的上拉电平，使得TXD接口2处输出正常的高电平，从而使得表端串口电平能够正确识别，实现HPLC通信模块与电能表之间的通信匹配。如表端通过一个约10K电阻对TXD接口2进行5V上拉时，STA保持输出低电平，由于不会形成分压网络对TXD接口2的电压进行分压，TXD接口2处保持原来的10K上拉电平5V，HPLC通信模块与电能表之间能够匹配正常通信。

本实施例中，第一MOS管Q0分别通过一个电阻与TXD接口2、电源接口3、TXD控制信号接口5连接，第二MOS管Q1分别通过一个电阻与电源接口3、STA控制信号接口4连接。如图3所示，本实施例具体第一MOS管Q0(Q500)通过第一电阻R500与电源接口3(5V IN)连接，通过第三电阻R502与TXD接口2接口连接，通过第六电阻R506与TXD控制信号接口5(PLC_TXD)连接，第二MOS管Q1(Q501)通过第二电阻R501与电源接口3(5V IN)连接，通过第五电阻R505与STA控制信号接口4(PLC_STA)连接。由于第二MOS管Q1与STA接口1之间不设置电阻，与电能表通信时，STA保持低电平，不会形成分压网络对TXD接口2处的电压进行分压，TXD接口2处能够输出高电平，与电能表实现通信匹配。

参见图3，第一MOS管Q0与电源接口3之间的第一电阻、第二MOS管Q1与电源接口3之间的第二电阻的阻值具体为5.1KΩ±1％，第一MOS管Q0与TXD接口2之间的第三电阻的阻值为51Ω±％，第一MOS管Q0的栅极侧设置有第四电阻，第四电阻、第二MOS管Q1的栅极与STA控制信号接口4之间的第五电阻的阻值为1KΩ±1％，第二MOS管Q1的栅极与源极之间还设置有10KΩ±1％的电阻。采用上述结构，当与电能表通信时，STA保持低电平，TXD接口2处能够输出约5.08V的高电平。

如图3所示，第一MOS管Q0以及第二MOS管Q1具体采用N沟道场效应管，第一MOS管Q0(Q500)的漏极分别与TXD接口2、电源接口3连接，源极与控制信号接口5(PLC_TXD)连接，第二MOS管Q1(Q501)的漏极分别与STA接口1、电源接口3连接，栅极与STA控制信号接口4连接。

本实施例中，还设置有与TXD接口2连接的接口匹配检测模块6，用于检测与电能表通信过程中TXD接口2的电压值，如果监测到的电压值小于预设阈值时，发出预设匹配不通过预警信号。HPLC通信模块与电能表模块之间是否通信匹配，通常只能在发生不能抄表等异常后经过排查故障分析才能够发现、定位该异常。本实施例通过设置接口匹配检测模块5，检测HPLC通信模块与电能表通信过程中TXD接口2处的电压值，若检测到的该电压值小于预设阈值(如上述小于5V)时，即此时TXD电平输出不正常，表端串口电平无法被正确识别，不能实现与电能表端的通信匹配，则判定存在接口不匹配异常，发出预设匹配不通过预警信号以提示可能存在接口不匹配情况，使得可以及时定位、排查出该异常状态进行相应的处理。

本实施例中，接口匹配检测模块6具体包括依次连接的电压传感器、判断单元以及报警单元，由电压传感器检测与电能表通信过程中TXD接口2处的电压值，输出给判断单元，判断单元判断接收到的电压值是否小于预设阈值，如果是，控制启动报警单元发出预设匹配不通过预警信号。

本实用新型还包括一种电能表，该电能表包括HPLC通信模块以及表计其他电路，HPLC通信模块采用如上述的通信接口电路与表计其他电路通信连接，能够确保HPLC通信模块与表计其他电路通信匹配而正常通信。

上述只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，包括第一MOS管Q0以及第二MOS管Q1，以及用于状态输出的STA接口(1)、用于向电能表发送信号的TXD接口(2)、电源接口(3)以及用于接收状态输出控制信号的STA控制信号接口(4)、用于接收发送信号控制信号的TXD控制信号接口(5)，所述第一MOS管Q0分别与所述TXD接口(2)、电源接口(3)、TXD控制信号接口(5)连接，所述第二MOS管Q1分别与所述STA接口(1)、STA控制信号接口(4)连接，其特征在于：所述第二MOS管Q1直接与所述STA接口(1)连接，以使得HPLC通信模块与电能表通信过程中所述STA接口(1)保持低电平时不会形成分压网络对所述TXD接口(2)处的电压进行分压。

2.根据权利要求1所述的用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，其特征在于：所述第一MOS管Q0分别通过一个电阻与所述TXD接口(2)、电源接口(3)、TXD控制信号接口(5)连接，所述第二MOS管Q1分别通过一个电阻与所述电源接口(3)、STA控制信号接口(4)连接。

3.根据权利要求2所述的用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，其特征在于：所述第一MOS管Q0与所述电源接口(3)之间的第一电阻、所述第二MOS管Q1与所述电源接口(3)之间的第二电阻的阻值为5.1KΩ±1％。

4.根据权利要求2所述的用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，其特征在于：所述第一MOS管Q0与所述TXD接口(2)之间的第三电阻的阻值为51Ω±％。

5.根据权利要求2所述的用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，其特征在于：所述第一MOS管Q0的栅极侧设置有第四电阻，所述第四电阻、所述第二MOS管Q1的栅极与所述STA控制信号接口(4)之间的第五电阻的阻值为1KΩ±1％。

6.根据权利要求2所述的用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，其特征在于：所述第二MOS管Q1的栅极与源极之间还设置有10KΩ±1％的电阻。

7.根据权利要求1～6中任意一项所述的用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，其特征在于：所述第一MOS管Q0以及第二MOS管Q1采用N沟道场效应管。

8.根据权利要求1～6中任意一项所述的用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，其特征在于，还设置有与所述STA接口(1)连接的接口匹配检测模块(6)，用于检测与电能表通信过程中所述STA接口(1)的电压值，如果监测到的电压值小于预设阈值时，发出预设匹配不通过预警信号。

9.根据权利要求8所述的用于电能表的HPLC通信模块通信接口电路，其特征在于，所述接口匹配检测模块(6)包括依次连接的电压传感器、判断单元以及报警单元，所述电压传感器检测与电能表通信过程中所述TXD接口(2)处的电压值，输出给判断单元，所述判断单元判断接收到的电压值是否小于预设阈值，如果是控制启动所述报警单元发出预设匹配不通过预警信号。

10.一种电能表，包括HPLC通信模块以及表计其他电路，其特征在于，所述HPLC通信模块采用如权利要求1～9中任意一项所述的通信接口电路与表计其他电路通信连接。

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