CN211043519U - 一种带红外窗口的信号量检测器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带红外窗口的信号量检测器，包括信号量检测器本体，信号量检测器本体包括输入输出单元和信号处理单元，信号量检测器本体的壳体上设置有输入输出单元，信号量检测器本体的内部设置有信号处理单元，其中，输入输出单元包括上行接口和下行接口，信号处理单元包括中央处理器和铁电存储器，上行接口包括RS‑485总线接口、红外窗口、RS‑232接口和USB接口，下行接口包括两组脉冲信号量检测输入接口。有益效果：灵活地将多种输入源进行搭配，并进行全速和低功耗的切换，实现信号量检测器的现场可靠运作，并结合蓄电池等电源供电方式，保证计量准确。

Description

一种带红外窗口的信号量检测器

技术领域

本实用新型涉及智能抄表系统的系统设备技术领域，具体来说，涉及一种带红外窗口的信号量检测器。

背景技术

智能抄表系统设备包括主接入设备和中间路由设备和终端采集控制设备以及辅助设备。主接入设备包括集中器和网络接口、转换器等，中间路由设备包括隔离器、隔离中继器、节点、节点路由器、采集器、网络节点等，终端采集设备包括智能水表，智能电表，智能气表，脉冲采集终端，信号量检测器，阀，控制器等。信号量检测器作为重要的终端采集设备，弥补了在智能抄表系统设备中不完全是智能表的非智能类脉冲表计和信号检测的需要，只检测脉冲信号的高低电平，不累计脉冲信号的数目，不统计用量，因为要直接管理脉冲表或信号量，所以在设计上需要考虑的方面很多，尤其是可靠性、防雷性能及接表能力。上行RS-485，下行多路脉冲采集一直有；但是，只检测信号量尤其高速超高速信号量检测，是个课题，另外，现场维护总是比较不方便。

针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

实用新型内容

针对相关技术中的问题，本实用新型提出一种带红外窗口的信号量检测器，其带红外窗口，借助兰德掌机等维护设备进行现场脉冲信号的检测和配置，是一个重要的功能完善和改进，以克服现有相关技术所存在的上述技术问题。

为此，本实用新型采用的具体技术方案如下：

一种带红外窗口的信号量检测器，为全自动或半自动抄表方式下智能抄表系统的终端采集设备，包括信号量检测器本体，所述信号量检测器本体包括输入输出单元和与之电连接的信号处理单元，所述信号量检测器本体的壳体上设置有所述输入输出单元，所述信号量检测器本体的内部设置有所述信号处理单元，其中，所述输入输出单元包括上行接口和下行接口，所述信号处理单元包括中央处理器和与之电连接的铁电存储器；

所述上行接口包括RS-485总线接口、红外窗口、RS-232接口和USB接口，所述信号量检测器本体的表面设置有所述红外窗口，且所述红外窗口的一侧设置有若干信号指示灯，所述信号量检测器本体的一侧设置有所述RS-485总线接口，所述信号量检测器本体的另一侧设置有所述RS-232接口，所述RS-232接口的一侧设置有所述USB接口，且所述USB接口远离所述RS-232接口的一侧设置有电源插座接口，所述下行接口包括两组水平设置的脉冲信号量检测输入接口，且所述脉冲信号量检测输入接口位于所述RS-485总线接口的一侧。

进一步的，为了便于实现信号量检测器本体的安装，所述信号量检测器本体的底部边角处均设置有挂孔。

进一步的，为了可以在无限次擦写同时断电也能记录断电前的脉冲数据，确保数据准确，所述中央处理的型号为PIC1F46K22I/PT，所述铁电存储器的型号为FM24C64。

进一步的，为了可以起到防雷保护效果，所述RS-485总线接口的输入速率为1200bps，且所述RS-485总线接口采用防雷设计，通过PTC JK250-120U自恢复保险丝进行限流保护。

进一步的，为了方便本地维修，所述红外窗口的输入为38KHz调制，NRZ编码，且所述红外窗口的输入速率为19200bps。

进一步的，为了方便本地维修，所述USB接口为虚拟串口，且所述USB接口和所述RS-232接口的输入速率均为19200bps。

进一步的，每组所述脉冲信号量检测输入接口输入的采集信号均为6路。脉冲信号通过高低变化完成一个完整脉冲周期，有50ms去抖处理，5V可选电源输出，脉冲信号4V以上检测为高电平，2V以下检测为低电平，2V到4V之间为模糊电平，通过软件多次平均进行仲裁决定，并给出告警提示。

本实用新型的有益效果为：通过灵活地将多种输入源进行搭配，并进行全速和低功耗的切换，实现信号量检测器的现场可靠运作，并结合蓄电池等电源供电方式，保证计量准确。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器的内部结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器中壳体表面的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器中壳体底部的结构示意图；

图4是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器中壳体左侧板的结构示意图；

图5是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器中壳体右侧板的结构示意图；

图6是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器中的中央处理器电路原理图；

图7是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器中USB接口及RS-232接口的电路原理图；

图8是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器中RS-485接口输入的电路原理图；

图9是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器中脉冲存储器电路原理图；

图10是根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器中红外输入的电路原理图。

图中：

1、信号量检测器本体；2、挂孔；3、中央处理器；4、铁电存储器；5、RS-485总线接口；6、红外窗口；7、RS-232接口；8、USB接口；9、信号指示灯；10、电源插座接口；11、脉冲信号量检测输入接口。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

根据本实用新型的实施例，提供了一种带红外窗口的信号量检测器。

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1-10所示，根据本实用新型实施例的一种带红外窗口的信号量检测器，包括为全自动或半自动抄表方式下智能抄表系统的终端采集设备，包括信号量检测器本体1，所述信号量检测器本体1包括输入输出单元和与之电连接的信号处理单元，所述信号量检测器本体1的壳体上设置有所述输入输出单元，所述信号量检测器本体1的内部设置有所述信号处理单元，其中，所述输入输出单元包括上行接口和下行接口，所述信号处理单元包括中央处理器3和与之电连接的铁电存储器4；

所述上行接口包括RS-485总线接口5、红外窗口6、RS-232接口7和USB接口8，所述信号量检测器本体1的表面设置有所述红外窗口6，且所述红外窗口6的一侧设置有若干信号指示灯9，所述信号量检测器本体1的一侧设置有所述RS-485总线接口5，所述信号量检测器本体1的另一侧设置有所述RS-232接口7，所述RS-232接口7的一侧设置有所述USB接口8，且所述USB接口8远离所述RS-232接口7的一侧设置有电源插座接口10，所述下行接口包括两组水平设置的脉冲信号量检测输入接口11，且所述脉冲信号量检测输入接口11位于所述RS-485总线接口5的一侧。具体应用时，采用MAX487E实现RS-485输入，采用MAX202CSE作为RS-232输入，采用PL2303HX作为USB输入，采用MCP2120作为红外输入。可选是否外部供电或由信号量检测器供电。本实用新型提出若干种行业未出现的新技术，丰富信号量检测器的上行接口方式和下行接口方式,类推出一些新型号。

具体的，当上行为RS-485。此时，若不本地供电，则通过RS-485总线远程供电，信号量检测器将运行于低功耗模式，禁止红外窗口和RS-232及USB，主控芯片运行于较低的频率，最大程度节省电能，一般总线为不间断电源设计，既有交流电，也有蓄电池。

当上行为红外窗口，主要方便现场掌机调试。以往脉冲采集终端是另外加红外面板调试，或者掌机外接转接线和232或USB转485转接头进行终端维护，转接头需要外部供电，有串口窃电的，但掌机往往对外供电能力有限，新的掌机输出是3.3V而不是5V，对外供电更不可行。信号量检测器是在脉冲采集终端基础上设计改进出的新产品，也是一样的原理，也有类似的需要。因此设计一个带红外窗口的一体化设备成为需要。红外窗口有非接触式，接口不容易老化，方向选择范围大，利于远程操作(3米作用，最多10米，只是相对于接触式的远程，其实也不远，但实用性还是很强)。

当上行为RS-232与USB。上行设计同时支持RS-232和USB的接口。因为USB和RS-232的普及性和便利性，作为工业设备很多会标配RS-232，现在有逐步以USB替代RS-232的情况，但可靠性上RS-232比USB可靠，临时维护尤其是笔记本携带现场维护可能USB更方便，长期连接或者长期测试专用，还是RS-232更可靠和稳定，因此本信号量检测器同时支持RS-232和USB。

借助于上述技术方案，通过灵活地将多种输入源进行搭配，并进行全速和低功耗的切换，实现信号量检测器的现场可靠运作，并结合蓄电池等电源供电方式，保证计量准确。

在一个实施例中，所述信号量检测器本体1的底部边角处均设置有挂孔2。通过这样设置，便于实现信号量检测器本体1的安装。

在一个实施例中，所述中央处理的型号为PIC1F46K22I/PT，所述铁电存储器4的型号为FM24C64，通过采用所述FM24C64铁电存储器4存储脉冲信号，可以在无限次擦写同时断电也能记录断电前的脉冲数据，确保数据准确。

在一个实施例中，所述RS-485总线接口5输入带远程总线供电(蓄电池或不间断电源输入，确保设备不间断工作)，速率为1200bps，慢速，便于远程传输和总线联网，所述RS-485总线接口5输入具有防雷保护设计，使用PTC JK250-120U自恢复保险丝进行限流保护，使用瞬变抑制二极管SA15和放电管BAS2600N进行瞬间雷击保护。具体应用时，RS-485输入的电源的保护单独处理，地线和RS-485两信号线A和B共三根线使用三个BS2600N进行共模和差模保护，差模是A与B之间，共模是A与地，B与地之间。信号线A和B再经过PTC JK250-120U自恢复保险丝进行限流保护(防止雷击瞬变产生大电流通过，保护内部电流，无法通过的电流通过BS2600N释放)，少量通过PTC的瞬间大电流再通过SA15瞬变抑制二极管进行释放，确保内部电路安全，极端情况下，可能保护元件自身损坏，也确保内部元件不坏，降低元件更换成本。RS-485输入同时有上拉下拉电阻，可以在未接输入总线时电平准确。

在一个实施例中，所述红外窗口6的输入为38KHz调制，NRZ编码，且所述红外窗口6的输入速率为19200bps，高速，方便本地维护。

在一个实施例中，所述USB接口8为虚拟串口，且所述USB接口8和所述RS-232接口7的输入速率均为19200bps，高速，方便本地维护。

在一个实施例中，每组所述脉冲信号量检测输入接口11输入的采集信号均为6路。具体应用时，下行接口包含12路脉冲信号量检测输入，只检测信号量的高低电平，不累计脉冲数目和计算用量。有50ms去抖处理，5V可选电源输出，脉冲信号4V以上检测为高电平，2V以下检测为低电平，2V到4V之间为模糊电平，通过软件多次平均进行仲裁决定，并给出告警提示。

其中，所述信号量检测器的电路原理图如图6-10所示：

图6为为信号量检测器的CPU中央处理器电路原理图。PIC18F46K22I/PT是Microchip美国微芯公司设计生产的8位高性能MCU，44引脚QFP封装，内存64KB，最大频率64MHz，有28路AD转换通道，8位或16位采样。此处主要使用了这个芯片的休眠功能和休眠快速唤醒功能以及内部晶体知道切换实现全速和低功耗的快速切换。

图7为信号量检测器的USB及RS-232电路原理图，USB芯片采用PL2303HX，RS-232采用MAX202CSE。

图8为信号量检测器的RS-485输入的电路原理图，RS-485芯片采用MAX487E。

图9为信号量检测器的脉冲存储器电路原理图，采用FM24C64铁电存储器。此处主要使用了这个芯片掉电数据不丢失以及无擦写次数限制的功能(其实也有读写次数限制，但几亿、十几亿次的数量级，可以认为是没有擦写次数限制的)。

图10为信号量检测器的红外输入的电路原理图，采用MCP2120，这也是Microchip美国微芯公司设计生产的红外驱动芯片，14引脚SO封装，也就是双列贴片封装。

本实用新型有原型机支持上述设计。上行RS-485及红外窗口，RS-232及USB、下行12路脉冲信号量检测输入的信号量检测器，作为智能抄表系统的重要设备，它的诞生填补了行业的空白，简化了现场布线的难度和集中器搭配灵活性，具有巨大的潜在机会和市场价值。随着用户消费需求的变化，尤其是系统布线的需要，采用新通讯技术和手段的信号量检测器将成为智能抄表行业的新选择，获得用户的青睐。

综上所述，借助于本实用新型的上述技术方案，通过灵活地将多种输入源进行搭配，并进行全速和低功耗的切换，实现信号量检测器的现场可靠运作，并结合蓄电池等电源供电方式，保证计量准确。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”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，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种带红外窗口的信号量检测器，为全自动或半自动抄表方式下智能抄表系统的终端采集设备，包括信号量检测器本体(1)，其特征在于，所述信号量检测器本体(1)包括输入输出单元和与之电连接的信号处理单元，所述信号量检测器本体(1)的壳体上设置有所述输入输出单元，所述信号量检测器本体(1)的内部设置有所述信号处理单元，其中，所述输入输出单元包括上行接口和下行接口，所述信号处理单元包括中央处理器(3)和与之电连接的铁电存储器(4)；

所述上行接口包括RS-485总线接口(5)、红外窗口(6)、RS-232接口(7)和USB接口(8)，所述信号量检测器本体(1)的表面设置有所述红外窗口(6)，且所述红外窗口(6)的一侧设置有若干信号指示灯(9)，所述信号量检测器本体(1)的一侧设置有所述RS-485总线接口(5)，所述信号量检测器本体(1)的另一侧设置有所述RS-232接口(7)，所述RS-232接口(7)的一侧设置有所述USB接口(8)，且所述USB接口(8)远离所述RS-232接口(7)的一侧设置有电源插座接口(10)，所述下行接口包括两组水平设置的脉冲信号量检测输入接口(11)，且所述脉冲信号量检测输入接口(11)位于所述RS-485总线接口(5)的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种带红外窗口的信号量检测器，其特征在于，所述信号量检测器本体(1)的底部边角处均设置有挂孔(2)。

3.根据权利要求1所述的一种带红外窗口的信号量检测器，其特征在于，所述中央处理的型号为PIC1F46K22I/PT，所述铁电存储器(4)的型号为FM24C64。

4.根据权利要求1所述的一种带红外窗口的信号量检测器，其特征在于，所述RS-485总线接口(5)的输入速率为1200bps，且所述RS-485总线接口(5)采用防雷设计，通过PTCJK250-120U自恢复保险丝进行限流保护。

5.根据权利要求1所述的一种带红外窗口的信号量检测器，其特征在于，所述红外窗口(6)的输入为38KHz调制，NRZ编码，且所述红外窗口(6)的输入速率为19200bps。

6.根据权利要求1所述的一种带红外窗口的信号量检测器，其特征在于，所述USB接口(8)为虚拟串口，且所述USB接口(8)和所述RS-232接口(7)的输入速率均为19200bps。

7.根据权利要求1所述的一种带红外窗口的信号量检测器，其特征在于，每组所述脉冲信号量检测输入接口(11)输入的采集信号均为6路。

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