近紅外讀數(shù)裝置及電表的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種近紅外讀數(shù)裝置，它用于與一個(gè)電表的紅外通訊部之間的通訊耦合，包括一個(gè)近紅外讀數(shù)裝置本體，所述近紅外讀數(shù)裝置本體的一端設(shè)置有數(shù)據(jù)接口。本發(fā)明還公開(kāi)了一種電表，它接設(shè)于電網(wǎng)供電線與電網(wǎng)用戶(hù)負(fù)載之間，其包括前述近紅外讀數(shù)裝置以及與之相配合的表殼，在所述表殼內(nèi)設(shè)置有處理器和紅外通訊部，所述紅外通訊部電連接至處理器，其中所述表殼內(nèi)固定有鐵柱，所述近紅外讀數(shù)裝置內(nèi)固定有磁柱，所述鐵柱與所述磁柱的位置相對(duì)應(yīng)并可吸附在一起。本發(fā)明采用中心對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，不需要對(duì)準(zhǔn)電表端近紅外通訊的紅外發(fā)射管和接收管，可以實(shí)現(xiàn)任意角度通訊，本電路可以兼容IEC標(biāo)準(zhǔn)和ANSI標(biāo)準(zhǔn)的近紅外通訊讀數(shù)的要求，無(wú)需對(duì)準(zhǔn)即可通訊。
【專(zhuān)利說(shuō)明】近紅外讀數(shù)裝置及電表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明實(shí)施例涉及電力系統(tǒng)電測(cè)量技術(shù)，更特定言之，本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例涉及一種電表，又一較佳實(shí)施例涉及一種帶有新穎近紅外讀數(shù)裝置的電表。
【背景技術(shù)】
[0002]近紅外通訊廣泛應(yīng)用于手持式設(shè)備和電腦與電表的抄表應(yīng)用中。近紅外通訊具有高電氣隔離，線路簡(jiǎn)單，抗干擾性好，可以方便的實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊的特點(diǎn)。
[0003]但是傳統(tǒng)的近紅外通訊頭必須滿(mǎn)足通訊頭的紅外發(fā)射管對(duì)準(zhǔn)設(shè)備的紅外接收管，通訊頭的紅外接收管對(duì)準(zhǔn)設(shè)備的紅外發(fā)射管才能通訊。同時(shí)IEC標(biāo)準(zhǔn)和ANSI標(biāo)準(zhǔn)對(duì)電表上的紅外發(fā)射管和紅外接收管的位置定義剛好是相反的，導(dǎo)致紅外通訊頭設(shè)計(jì)時(shí)必須區(qū)分兩種不同標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要涉及一種應(yīng)用于近紅外通訊的360°全方向通訊裝置，主要包括:近紅外發(fā)射部，紅外信號(hào)接收部，斜率比較器，TXD信號(hào)屏蔽部。本電路采用中心對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)，不需要對(duì)準(zhǔn)電表端近紅外通訊的紅外發(fā)射管和接收管，可以實(shí)現(xiàn)任意角度通訊，本電路可以兼容IEC標(biāo)準(zhǔn)和ANSI標(biāo)準(zhǔn)的近紅外通訊讀數(shù)的要求，無(wú)需對(duì)準(zhǔn)即可通訊。
[0005]技術(shù)方案1:近紅外讀數(shù)裝置，它用于與一個(gè)電表的紅外通訊部之間的通訊耦合，包括一個(gè)近紅外讀數(shù)裝置本體，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:所述近紅外讀數(shù)裝置本體的一端設(shè)置有數(shù)據(jù)接口。
[0006]所述近紅外讀數(shù)裝置本體的端部設(shè)有讀數(shù)頭殼體，所述讀數(shù)頭殼體內(nèi)設(shè)有讀數(shù)模塊，所述讀數(shù)模塊連接數(shù)據(jù)接口。
[0007]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述讀數(shù)模塊包括了 DSP，信號(hào)發(fā)射部，信號(hào)接收部，斜率比較器以及TXD信號(hào)屏蔽部，其中所述DSP分別通過(guò)所述的信號(hào)發(fā)射部和信號(hào)接收部向電表的紅外通訊部發(fā)送和接收紅外信號(hào)，且在所述信號(hào)發(fā)射部與信號(hào)接收部之間連接了斜率比較器以及與之耦合的TXD信號(hào)屏蔽部。
[0008]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，近紅外讀數(shù)裝置進(jìn)一步包括電源，它為所述DSP，信號(hào)發(fā)射部和信號(hào)接收部提供工作電壓，且進(jìn)一步連接所述數(shù)據(jù)接口，通過(guò)所述數(shù)據(jù)接口獲取外部電力源。
[0009]所述數(shù)據(jù)接口為航空插頭或者USB接口。
[0010]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述信號(hào)發(fā)射部包括紅外發(fā)射陣列以及與之耦合的開(kāi)關(guān)器件，通過(guò)所述開(kāi)關(guān)器件Ql受控于DSP的TXD信號(hào)端且進(jìn)一步控制所述紅外發(fā)射陣列，其中所述紅外發(fā)射陣列包括若干個(gè)并行且對(duì)稱(chēng)設(shè)置的紅外發(fā)射管。
[0011]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述的開(kāi)關(guān)器件為三極管Q1。
[0012]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述信號(hào)接收部包括上拉器件和與之連接的紅外接收管Tl，通過(guò)所述紅外接收管Tl接收電表的紅外通訊部的紅外信號(hào)。[0013]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述電位上拉器件為上拉電阻R4。
[0014]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述斜率比較器的輸入端接入信號(hào)接收部，且包括:受控通斷器件，它連接至所述信號(hào)接收部，根據(jù)此信號(hào)接收部的紅外接收管Tl的信號(hào)而對(duì)后級(jí)電路造成通斷控制；
[0015]上拉器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)提升或衰減至第一電壓；
[0016]分壓器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)分壓而獲得第二電壓；
[0017]比較器U1B，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負(fù)端加以接入，以判斷出一個(gè)數(shù)字信號(hào)給DSP的RXD信號(hào)端。
[0018]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述受控通斷器件為相互并聯(lián)的二極管D7，D9 ;所述上拉器件為上拉電阻R8 ;所述分壓器件為分壓電阻R6，R12。
[0019]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括與所述分壓器件并聯(lián)的容性器件，它在所述受控通斷器件的通斷過(guò)程中進(jìn)行充電和放電，以使得所述第一電壓與第二電壓之間產(chǎn)生一個(gè)
固定差值。
[0020]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述容性器件為電容器C2。
[0021]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述TXD信號(hào)屏蔽部接入DSP的TXD信號(hào)端，且控制所述斜率比較器，它包括:
[0022]開(kāi)關(guān)器件，它接入所述TXD信號(hào)端且根據(jù)其電平進(jìn)一步控制后級(jí)電路；
[0023]上拉器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)提升或衰減至第一電壓；
[0024]分壓器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)分壓而獲得第二電壓；
[0025]比較器U1A，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負(fù)端加以接入，以判斷出一個(gè)數(shù)字信號(hào)控制斜率比較器的數(shù)字信號(hào)輸出。
[0026]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述開(kāi)關(guān)器件為二極管D8，所述上拉器件為上拉電阻R11，所述分壓器件為分壓電阻R9，RlO0
[0027]技術(shù)方案2:電表，它接設(shè)于電網(wǎng)供電線與電網(wǎng)用戶(hù)負(fù)載之間，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:包括根據(jù)前述的近紅外讀數(shù)裝置，以及與之相配合的表殼，在所述表殼內(nèi)設(shè)置有處理器和紅外通訊部，所述紅外通訊部電連接至處理器，其中所述表殼內(nèi)固定有鐵柱，所述近紅外讀數(shù)裝置內(nèi)固定有磁柱，所述鐵柱與所述磁柱的位置相對(duì)應(yīng)并可吸附在一起。
[0028]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，電表實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備進(jìn)行近紅外數(shù)據(jù)通訊的方法包括了步驟:
[0029]I)通過(guò)所述近紅外讀數(shù)裝置的數(shù)據(jù)接口連接一個(gè)外部數(shù)據(jù)設(shè)備并獲取工作電力支持；
[0030]2)將所述近紅外讀數(shù)裝置一端的凸臺(tái)對(duì)準(zhǔn)插入所述表殼對(duì)應(yīng)的定位槽中，使所述表殼內(nèi)的紅外通訊部與讀數(shù)模塊正對(duì)地相互通訊耦合；
[0031]3)所述外部數(shù)據(jù)設(shè)備通過(guò)讀數(shù)模塊向紅外通訊部發(fā)送讀數(shù)信號(hào):通過(guò)DSP將其TXD信號(hào)端置于低電平，通過(guò)電阻R5輸入給信號(hào)發(fā)射部的開(kāi)關(guān)器件一個(gè)低電平信號(hào)使之導(dǎo)通，進(jìn)而使得所述電源的一個(gè)第一電壓提供給紅外發(fā)射陣列，使之向紅外通訊部發(fā)送紅外
信號(hào);
[0032]4)所述電表的處理器通過(guò)紅外通訊部接收此紅外信號(hào)，并反饋數(shù)據(jù)信號(hào)給信號(hào)接收部；
[0033]5)通過(guò)所述信號(hào)接收部的紅外接收管Tl接收此反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)，所述紅外接收管Tl處于放大狀態(tài)，其C極處于一個(gè)電平不確定的低電平狀態(tài)，此時(shí)其C極電壓是與所述電表的紅外通訊部的紅外發(fā)射強(qiáng)度和發(fā)散角度成比例關(guān)系，當(dāng)所述紅外通訊部的紅外發(fā)射強(qiáng)度與發(fā)散角度增大時(shí)，C極電壓逐漸趨近于OV ;當(dāng)所述紅外通訊部結(jié)束發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件提升至所述第一電壓；
[0034]6)通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳送數(shù)據(jù)信息給外部數(shù)據(jù)設(shè)備。
[0035]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，在步驟3)中，在所述信號(hào)發(fā)射部未接收到來(lái)自TXD信號(hào)端的信號(hào)時(shí)，所述DSP將其設(shè)置為高電平，通過(guò)電阻R5輸入給信號(hào)發(fā)射部的開(kāi)關(guān)器件一個(gè)高電平信號(hào)使之截止；在步驟5)中，在未接收到紅外通訊部的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件強(qiáng)置于第一電壓。
[0036]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，當(dāng)紅外接收管Tl接收到反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，開(kāi)始進(jìn)入放大狀態(tài)，其C極電壓開(kāi)始下降，使得斜率比較器的受控通斷器件開(kāi)始導(dǎo)通，分別導(dǎo)致比較器UlB的正端和負(fù)端所獲得的第一和第二電壓下降；
[0037]通過(guò)容性器件將所述比較器UlB的正端電壓下降速度控制為高于負(fù)端電壓，使得比較器UlB輸出為低電平，RXD信號(hào)端開(kāi)始由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?br> [0038]當(dāng)紅外接收管Tl的C極電壓穩(wěn)定在一個(gè)低電平時(shí)，因受控通斷器件上的壓降不同，導(dǎo)致比較器UlB的正端電壓小于負(fù)端電壓，使得比較器UlB維持在低電平輸出，RXD信號(hào)端繼續(xù)輸出為低電平信號(hào)；
[0039]當(dāng)紅外接收管Tl停止收到反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，開(kāi)始由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，其C極電壓開(kāi)始上升到第一電壓，使得所述受控通斷器件的正極側(cè)電壓開(kāi)始上升；
[0040]通過(guò)分壓電阻對(duì)容性器件進(jìn)行充電，導(dǎo)致比較器UlB的負(fù)端電壓提升速度低于正端電壓，比較器UlB的輸出通過(guò)上拉電阻輸出高電平，RXD信號(hào)端輸出高電平。
[0041]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，當(dāng)DSP的TXD信號(hào)端設(shè)為高電平時(shí)，所述TXD信號(hào)屏蔽部的開(kāi)關(guān)器件截止，使得比較器UlA的正端輸入電壓被上拉電阻提升至第一電壓，其中所述比較器UlA的負(fù)端電壓是通過(guò)分壓電阻對(duì)所述第一電壓分壓得到的第二電壓，此時(shí)比較器UlA的正端電壓高于負(fù)端電壓，使得比較器UlA不對(duì)斜率比較器的負(fù)端進(jìn)行控制；
[0042]當(dāng)DSP的TXD信號(hào)端設(shè)為低電平時(shí)，所述TXD信號(hào)屏蔽部的開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，使得比較器UlA的正端電壓被上拉器件設(shè)為低于負(fù)端電壓而輸出低電平；
[0043]斜率比較器的比較器UlB負(fù)端電壓被拉至低電平，使其正端輸入電壓恒大于負(fù)端輸入電壓而輸出高電平，RXD信號(hào)端輸出高電平。
[0044]本發(fā)明的有益效果顯而易見(jiàn)，本方案采用中心對(duì)稱(chēng)設(shè)計(jì)。通過(guò)斜率比較器來(lái)克服紅外接收管與設(shè)備的紅外發(fā)射管之間的角度差帶來(lái)的紅外接收信號(hào)上升沿/下降沿緩慢的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了紅外發(fā)射管和紅外接收管非中心對(duì)準(zhǔn)時(shí)的通訊功能。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】[0045]圖1A為本發(fā)明近紅外讀數(shù)裝置的一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖一；
[0046]圖1B為本發(fā)明近紅外讀數(shù)裝置的一個(gè)較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理圖一；
[0047]圖2為本發(fā)明近紅外讀數(shù)裝置的讀數(shù)模塊的主要電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0048]參照?qǐng)D1A、圖1B，近紅外讀數(shù)裝置與一個(gè)電表的紅外通訊部之間實(shí)現(xiàn)通訊耦合，包括一個(gè)近紅外讀數(shù)裝置本體4，近紅外讀數(shù)裝置本體4的后端設(shè)置有數(shù)據(jù)接口 5。
[0049]所述近紅外讀數(shù)裝置本體4的端部設(shè)有讀數(shù)頭殼體6，所述讀數(shù)頭殼體6內(nèi)設(shè)有讀數(shù)模塊7，所述讀數(shù)模塊7連接數(shù)據(jù)接口 5。
[0050]參照?qǐng)D2，在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述讀數(shù)模塊7包括了 DSP (數(shù)字信號(hào)處理器)706，信號(hào)發(fā)射部702，信號(hào)接收部703，斜率比較器704以及TXD信號(hào)屏蔽部705，其中所述DSP706分別通過(guò)所述的信號(hào)發(fā)射部702和信號(hào)接收部703向電表的紅外通訊部201發(fā)送和接收紅外信號(hào)，且在所述信號(hào)發(fā)射部702與信號(hào)接收部703之間連接了斜率比較器704以及與之耦合的TXD信號(hào)屏蔽部705。
[0051]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，近紅外讀數(shù)裝置10進(jìn)一步包括電源701，它為所述DSP706，信號(hào)發(fā)射部702和信號(hào)接收部703提供工作電壓，且進(jìn)一步連接USB數(shù)據(jù)接口 707，通過(guò)所述USB數(shù)據(jù)接口 707獲取外部+12V電力源。
[0052]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述數(shù)據(jù)接口為航空插頭或者USB接口，一般選擇USB接口，在工業(yè)級(jí)儀表上可選擇航空接口。
[0053]進(jìn)一步參照?qǐng)D2，在一個(gè)較佳實(shí)施例中，信號(hào)發(fā)射部702包括一個(gè)紅外發(fā)射陣列，以及與之耦合的開(kāi)關(guān)器件(較佳選用三極管Ql )，通過(guò)所述三極管Ql受控于DSP的TXD信號(hào)端且進(jìn)一步控制所述紅外發(fā)射陣列，其中所述紅外發(fā)射陣列包括若干個(gè)并行且對(duì)稱(chēng)設(shè)置的紅外發(fā)射管。
[0054]在圖2中給出一個(gè)信號(hào)發(fā)射部702的較佳實(shí)施例，它是由電阻Rl，R2, R3, R5，紅外發(fā)射管Dl，D2, D3, D4, D5, D6 (選擇紅外發(fā)射管Dl與D2，D3與D4，D5與D6相互連接組成陣列)，三極管Ql組成。正常時(shí)TXD信號(hào)端設(shè)為高電平，TXD信號(hào)端通過(guò)電阻R5輸入到PNP型三極管Ql的B極信號(hào)為高電平，使其截止，則紅外發(fā)射管Dl，D2, D3, D4, D5, D6不發(fā)射紅外信號(hào)。當(dāng)TXD信號(hào)端置為低電平時(shí)，TXD信號(hào)端通過(guò)電阻R5輸入開(kāi)關(guān)管Ql的B極一個(gè)低電平信號(hào)，Ql導(dǎo)通，則來(lái)自電源701的+3.3V電源電壓流過(guò)D1、D2、R1，D3、D4、R2，D5、D6、R3，紅外發(fā)射管Dl，D2, D3, D4, D5, D6發(fā)射紅外信號(hào)給電表。
[0055]同時(shí)，在PCB設(shè)計(jì)上，紅外發(fā)射管Dl，D2, D3, D4, D5, D6為中心對(duì)稱(chēng)布置，加上紅外
發(fā)射管具有一定的圓錐發(fā)射角度，不管紅外通訊頭如何放置都保證了電表側(cè)紅外通訊部201均可收到足夠強(qiáng)度的紅外信號(hào)，保證了發(fā)射信號(hào)的可靠性。
[0056]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述信號(hào)接收部包括上拉器件(電阻R4)和與之連接的紅外接收管Tl，通過(guò)所述紅外接收管Tl接收電表的紅外通訊部201的紅外信號(hào)。
[0057]在圖2中給出一個(gè)信號(hào)接收部703的較佳實(shí)施例，它主要是由電阻R4和紅外接收管Tl組成。
[0058]其中，當(dāng)電表無(wú)紅外發(fā)射信號(hào)給通訊部201時(shí)，紅外接收管Tl截止，Tl的C極被電阻R4上拉到高電平。當(dāng)接收到非中心對(duì)準(zhǔn)的電表的紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外信號(hào)時(shí)，紅外接收管Tl進(jìn)入放大狀態(tài)，Tl的C極處于一個(gè)電平不確定的低電平狀態(tài)，其C極的電壓與電表側(cè)的紅外發(fā)射管的紅外強(qiáng)度和紅外發(fā)散角度有關(guān)，當(dāng)電表的紅外發(fā)射管紅外強(qiáng)度越大，紅外發(fā)散角度越大時(shí)，C極的電壓越接近0V。當(dāng)電表的紅外通訊部201結(jié)束紅外發(fā)射時(shí)，Tl的C極被電阻R4上拉上升到3.3V電壓。
[0059]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述斜率比較器704的輸入端接入信號(hào)接收部703的紅外接收管Tl，且包括:受控通斷器件(較佳為相互并聯(lián)的二極管D7，D9)，它連接至所述信號(hào)接收部703，根據(jù)其紅外接收管Tl的信號(hào)而對(duì)后級(jí)電路造成通斷控制；上拉器件(電阻R8 )，它連接所述受控通斷器件(二極管D7 )，以將其通斷得出的信號(hào)提升或衰減至第一電壓+3.3V ;分壓器件(分壓電阻R6，R12)，它連接所述受控通斷器件(二極管D9)，以將其通斷得出的信號(hào)分壓而獲得第二電壓(低于+3.3V，測(cè)試得出的值為+3.0V)；比較器U1B，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負(fù)端加以接入，以判斷出一個(gè)數(shù)字信號(hào)給DSP706的RXD信號(hào)端。
[0060]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，進(jìn)一步包括與所述分壓器件(電阻R12)并聯(lián)的容性器件(電容器C2)，它在二極管D7和D9的通斷過(guò)程中進(jìn)行充電和放電，以使得所述第一電壓+3.3V與第二電壓+3.0V之間產(chǎn)生一個(gè)固定差值0.3V。
[0061]在圖2中給出一個(gè)斜率比較器704的較佳實(shí)施例，它是由電阻R8，R6, R12, R7，二極管D7, D9，電容C2，比較器UlB組成。
[0062]當(dāng)紅外接收管Tl沒(méi)有接收到紅外信號(hào)時(shí)輸出高電平，此時(shí)二極管D7，D9都截止。比較器UlB的正端輸入被電阻R8上拉到+3.3V電壓，比較器UlB的負(fù)端輸入通過(guò)電阻R6和R12分壓得出一個(gè)接近+3.3V的電壓，此時(shí)比較器UlB的正端電壓大于負(fù)端電壓，比較器UlB輸出端被上拉電阻R7上拉到高電平，輸出RXD信號(hào)為高電平。
[0063]當(dāng)紅外接收管管Tl接收到紅外信號(hào)時(shí)，Tl開(kāi)始進(jìn)入放大狀態(tài)，其C極電壓開(kāi)始下降，二極管D7，D9開(kāi)始導(dǎo)通，比較器UlB的正端和負(fù)端電壓分別因?qū)ǖ腄7，D9而下降。但是因?yàn)樨?fù)端的電容C2存在的原因，UlB的正端電壓下降速度比負(fù)端快，隨后在一個(gè)很短的工作時(shí)限內(nèi)，正端電壓低于負(fù)端電壓，比較器UlB輸出低電平，RXD信號(hào)端開(kāi)始由高電平跳變?yōu)榈碗娖健?br> [0064]當(dāng)紅外接收管Tl的C極電壓穩(wěn)定在一個(gè)低電平時(shí)，因?yàn)榱鬟^(guò)通斷開(kāi)關(guān)D7，D9的電流不同，且壓降不同(且D7的壓降小于D9的壓降)，導(dǎo)致正端電壓小于負(fù)端電壓，比較器UlB維持在低電平輸出，RXD信號(hào)端繼續(xù)輸出低電平信號(hào)。當(dāng)Tl停止收到紅外信號(hào)，紅外接收管Tl開(kāi)始由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，Tl的C極電壓開(kāi)始上升到+3.3V，通斷開(kāi)關(guān)D7和D9的正極側(cè)電壓開(kāi)始上升，因?yàn)殡娮鑂6需要對(duì)電容C2進(jìn)行充電，導(dǎo)致比較器UlB負(fù)端的電壓上升速度慢于正端的電壓上升，隨后又會(huì)在一個(gè)很短的工作時(shí)限內(nèi)，比較器UlB的正端電壓高于負(fù)端電壓，比較器UlB輸出通過(guò)上拉電阻R7輸出高電平，從而RXD信號(hào)輸出高電平。
[0065]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述TXD信號(hào)屏蔽部705接入DSP706的TXD信號(hào)端，且控制所述斜率比較器704，它包括:開(kāi)關(guān)器件(二極管D8)，它接入所述TXD信號(hào)端且根據(jù)其電平進(jìn)一步控制后級(jí)電路；上拉器件(上拉電阻R11)，它連接前述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)提升或衰減至第一電壓+3.3V;分壓器件(分壓電阻R9，R10)，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)分壓而獲得第二電壓+2.4V;比較器U1A，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負(fù)端加以接入，以判斷出一個(gè)數(shù)字信號(hào)控制斜率比較器的數(shù)字信號(hào)輸出。
[0066]在圖2中給出一個(gè)TXD信號(hào)屏蔽部705的較佳實(shí)施例，它是由電阻Rl 1，R9, R10,電容Cl，二極管D8，比較器UlA組成。因?yàn)榧t外接收管Tl接收到的模擬信號(hào)距離、發(fā)射強(qiáng)度等的不同，常規(guī)技術(shù)的比較器無(wú)法正確處理為數(shù)字信號(hào)，所以本實(shí)施例設(shè)計(jì)了此斜率比較器。
[0067]當(dāng)TXD為高電平時(shí)，開(kāi)關(guān)D8截止，比較器UlA的正端輸入電壓被Rll上拉到+3.3V,比較器UlA的負(fù)端輸入電壓通過(guò)R9和RlO對(duì)+3.3V分壓得到。此時(shí)UlA的正端電壓高于負(fù)端電壓，比較器UlA輸出高阻態(tài)，不對(duì)斜率比較器的負(fù)端進(jìn)行控制，對(duì)模擬信號(hào)斜率的變化進(jìn)行判斷。
[0068]例如，在模擬信號(hào)波形上選擇兩點(diǎn)A和B，我們對(duì)A、B兩點(diǎn)進(jìn)行判斷，其中A點(diǎn)是電壓開(kāi)始下降點(diǎn)，B點(diǎn)是電壓開(kāi)始上升點(diǎn)，映射在象限坐標(biāo)中，表示為在第一和第四象限的線，上升的線在第一象限，斜率為正，比較器輸出高電平。下降為第四象限，斜率為負(fù)，比較器輸出低電平。對(duì)于一直為高或一直為低的情況，斜率為O,比較器輸出不做變化。
[0069]當(dāng)TXD輸出低電平時(shí)，開(kāi)關(guān)D8導(dǎo)通，比較器UlA的正端電壓被D8下拉后小于負(fù)端的電壓，比較器輸出低電平，斜率比較器UlB的負(fù)端被下拉到低電平，UlB的正端輸入恒大于UlB的負(fù)端輸入，UlB輸出高電平，RXD為高。當(dāng)TXD信號(hào)端由低到高發(fā)生跳變時(shí)，開(kāi)關(guān)D8又截止，但是因?yàn)殡娮鑂ll對(duì)電容Cl充電需要一定的時(shí)間才能充到高于UlA的負(fù)端電壓，這段充電時(shí)間保證了在TXD跳變之后紅外接收管因?yàn)榻Y(jié)電容效應(yīng)造成的關(guān)斷時(shí)間晚于紅外發(fā)射管關(guān)斷時(shí)間而產(chǎn)生的滯后信號(hào)被TXD信號(hào)給屏蔽，RXD信號(hào)端在TXD信號(hào)端跳變?yōu)楦唠娖胶蟛粫?huì)出現(xiàn)一個(gè)短暫的低電平脈沖。當(dāng)通訊頭接收到電表發(fā)射的紅外信號(hào)時(shí)，TXD信號(hào)屏蔽電路已經(jīng)釋放了對(duì)斜率比較器負(fù)端的控制，斜率比較器又可以正常處理紅外接收電路接收到的紅外信號(hào)。
[0070]在此基礎(chǔ)上發(fā)明一種電表，它接設(shè)于電網(wǎng)供電線與電網(wǎng)用戶(hù)負(fù)載之間，如圖1A、圖1B和圖2，其包括根據(jù)前述的近紅外讀數(shù)裝置，以及與之相配合的表殼2，在所述表殼2內(nèi)設(shè)置有處理器和紅外通訊部201，所述紅外通訊部201電連接至處理器，其中所述表殼2內(nèi)固定有鐵柱1，所述近紅外讀數(shù)裝置內(nèi)固定有磁柱3，所述鐵柱I與所述磁柱3的位置相對(duì)應(yīng)并可吸附在一起。
[0071 ] 在一個(gè)較佳實(shí)施例中，電表實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備進(jìn)行近紅外數(shù)據(jù)通訊的方法包括了步驟:
[0072]I)通過(guò)所述近紅外讀數(shù)裝置的數(shù)據(jù)接口連接一個(gè)外部數(shù)據(jù)設(shè)備并獲取工作電力支持；
[0073]2)將所述近紅外讀數(shù)裝置一端的凸臺(tái)對(duì)準(zhǔn)插入所述表殼對(duì)應(yīng)的定位槽中，使所述表殼內(nèi)的紅外通訊部與讀數(shù)模塊正對(duì)地相互通訊耦合；
[0074]3)所述外部數(shù)據(jù)設(shè)備通過(guò)讀數(shù)模塊向紅外通訊部發(fā)送讀數(shù)信號(hào):通過(guò)DSP將其TXD信號(hào)端置于低電平，通過(guò)電阻R5輸入給信號(hào)發(fā)射部的開(kāi)關(guān)器件一個(gè)低電平信號(hào)使之導(dǎo)通，進(jìn)而使得所述電源的一個(gè)第一電壓提供給紅外發(fā)射陣列，使之向紅外通訊部發(fā)送紅外
信號(hào);
[0075]4)所述電表的處理器通過(guò)紅外通訊部接收此紅外信號(hào)，并反饋數(shù)據(jù)信號(hào)給信號(hào)接收部；
[0076]5)通過(guò)所述信號(hào)接收部的紅外接收管Tl接收此反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)，所述紅外接收管Tl處于放大狀態(tài)，其C極處于一個(gè)電平不確定的低電平狀態(tài)，此時(shí)其C極電壓是與所述電表的紅外通訊部的紅外發(fā)射強(qiáng)度和發(fā)散角度成比例關(guān)系，當(dāng)所述紅外通訊部的紅外發(fā)射強(qiáng)度與發(fā)散角度增大時(shí)，C極電壓逐漸趨近于OV ;當(dāng)所述紅外通訊部結(jié)束發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件提升至所述第一電壓；
[0077]6)通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳送數(shù)據(jù)信息給外部數(shù)據(jù)設(shè)備。
[0078]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，在步驟3)中，在所述信號(hào)發(fā)射部未接收到來(lái)自TXD信號(hào)端的信號(hào)時(shí)，所述DSP將其設(shè)置為高電平，通過(guò)電阻R5輸入給信號(hào)發(fā)射部的開(kāi)關(guān)器件一個(gè)高電平信號(hào)使之截止；在步驟5)中，在未接收到紅外通訊部的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件強(qiáng)置于第一電壓。
[0079]在一個(gè)較佳實(shí)施例中，當(dāng)紅外接收管Tl接收到反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，開(kāi)始進(jìn)入放大狀態(tài)，其C極電壓開(kāi)始下降，使得斜率比較器的受控通斷器件開(kāi)始導(dǎo)通，分別導(dǎo)致比較器UlB的正端和負(fù)端所獲得的第一和第二電壓下降；
[0080]通過(guò)容性器件將所述比較器UlB的正端電壓下降速度控制為高于負(fù)端電壓，使得比較器UlB輸出為低電平，RXD信號(hào)端開(kāi)始由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑?br> [0081]當(dāng)紅外接收管Tl的C極電壓穩(wěn)定在一個(gè)低電平時(shí)，因受控通斷器件上的壓降不同，導(dǎo)致比較器UlB的正端電壓小于負(fù)端電壓，使得比較器UlB維持在低電平輸出，RXD信號(hào)端繼續(xù)輸出為低電平信號(hào)；
[0082]當(dāng)紅外接收管Tl停止收到反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，開(kāi)始由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，其C極電壓開(kāi)始上升到第一電壓，使得所述受控通斷器件的正極側(cè)電壓開(kāi)始上升；
[0083]通過(guò)分壓電阻對(duì)容性器件進(jìn)行充電，導(dǎo)致比較器UlB的負(fù)端電壓提升速度低于正端電壓，比較器UlB的輸出通過(guò)上拉電阻輸出高電平,RXD信號(hào)端輸出高電平。在一個(gè)較佳實(shí)施例中，當(dāng)DSP的TXD信號(hào)端設(shè)為高電平時(shí)，所述TXD信號(hào)屏蔽部的開(kāi)關(guān)器件截止，使得比較器UlA的正端輸入電壓被上拉電阻提升至第一電壓，其中所述比較器UlA的負(fù)端電壓是通過(guò)分壓電阻對(duì)所述第一電壓分壓得到的第二電壓，此時(shí)比較器UlA的正端電壓高于負(fù)端電壓，使得比較器UlA不對(duì)斜率比較器的負(fù)端進(jìn)行控制；
[0084]當(dāng)DSP的TXD信號(hào)端設(shè)為低電平時(shí)，所述TXD信號(hào)屏蔽部的開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，使得比較器UlA的正端電壓被上拉器件設(shè)為低于負(fù)端電壓而輸出低電平；
[0085]斜率比較器的比較器UlB負(fù)端電壓被拉至低電平，使其正端輸入電壓恒大于負(fù)端輸入電壓而輸出高電平，RXD信號(hào)端輸出高電平。
[0086]前述實(shí)施方式僅僅是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的較佳體現(xiàn)，并非是對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限定，本發(fā)明的技術(shù)范疇和權(quán)利主張是以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)的。
【權(quán)利要求】
1.近紅外讀數(shù)裝置，它用于與一個(gè)電表的紅外通訊部之間的通訊耦合，包括一個(gè)近紅外讀數(shù)裝置本體，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:所述近紅外讀數(shù)裝置本體的一端設(shè)置有數(shù)據(jù)接口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:所述近紅外讀數(shù)裝置本體的端部設(shè)有讀數(shù)頭殼體，所述讀數(shù)頭殼體內(nèi)設(shè)有讀數(shù)模塊，所述讀數(shù)模塊連接數(shù)據(jù)接口。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:所述讀數(shù)模塊包括了DSP,信號(hào)發(fā)射部，信號(hào)接收部，斜率比較器以及TXD信號(hào)屏蔽部，其中所述DSP分別通過(guò)所述的信號(hào)發(fā)射部和信號(hào)接收部向電表的紅外通訊部發(fā)送和接收紅外信號(hào)，且在所述信號(hào)發(fā)射部與信號(hào)接收部之間連接了斜率比較器以及與之耦合的TXD信號(hào)屏蔽部。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:進(jìn)一步包括電源，它為所述DSP，信號(hào)發(fā)射部和信號(hào)接收部提供工作電壓，且進(jìn)一步連接所述數(shù)據(jù)接口，通過(guò)所述數(shù)據(jù)接口獲取外部電力源。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:所述數(shù)據(jù)接口為航空插頭或者USB接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:所述信號(hào)發(fā)射部包括紅外發(fā)射陣列，以及與之耦合的開(kāi)關(guān)器件，通過(guò)所述開(kāi)關(guān)器件Ql受控于DSP的TXD信號(hào)端且進(jìn)一步控制所述紅外發(fā)射陣列，其中所述紅外發(fā)射陣列包括若干個(gè)并行且對(duì)稱(chēng)設(shè)置的紅外發(fā)射管。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:所述信號(hào)接收部包括上拉器件和與之連接的紅外接收管Tl， 通過(guò)所述紅外接收管Tl接收電表的紅外通訊部的紅外信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:所述斜率比較器的輸入端接入信號(hào)接收部，且包括: 受控通斷器件，它連接至所述信號(hào)接收部，根據(jù)此信號(hào)接收部的紅外接收管Tl的信號(hào)而對(duì)后級(jí)電路造成通斷控制； 上拉器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)提升或衰減至第一電壓； 分壓器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)分壓而獲得第二電壓；比較器U1B，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負(fù)端加以接入，以判斷出一個(gè)數(shù)字信號(hào)給DSP的RXD信號(hào)端。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:進(jìn)一步包括與所述分壓器件并聯(lián)的容性器件，它在所述受控通斷器件的通斷過(guò)程中進(jìn)行充電和放電，以使得所述第一電壓與第二電壓之間產(chǎn)生一個(gè)固定差值。
10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的近紅外讀數(shù)裝置，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:所述TXD信號(hào)屏蔽部接入DSP的TXD信號(hào)端，且控制所述斜率比較器，它包括: 開(kāi)關(guān)器件，它接入所述TXD信號(hào)端且根據(jù)其電平進(jìn)一步控制后級(jí)電路； 上拉器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)提升或衰減至第一電壓； 分壓器件，它連接所述受控通斷器件，以將其通斷得出的信號(hào)分壓而獲得第二電壓； 比較器U1A，它分別將所述上拉器件和分壓器件的第一和第二電壓作為正端和負(fù)端加以接入，以判斷出一個(gè)數(shù)字信號(hào)控制斜率比較器的數(shù)字信號(hào)輸出。
11.電表，它接設(shè)于電網(wǎng)供電線與電網(wǎng)用戶(hù)負(fù)載之間，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:包括根據(jù)權(quán)利要求I至10中任意一項(xiàng)所述的近紅外讀數(shù)裝置，以及與之相配合的表殼，在所述表殼內(nèi)設(shè)置有處理器和紅外通訊部，所述紅外通訊部電連接至處理器，其中所述表殼內(nèi)固定有鐵柱，所述近紅外讀數(shù)裝置內(nèi)固定有磁柱，所述鐵柱與所述磁柱的位置相對(duì)應(yīng)并可吸附在一起。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電表，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于實(shí)現(xiàn)與外部設(shè)備進(jìn)行近紅外數(shù)據(jù)通訊的方法包括了步驟: 1)通過(guò)所述近紅外讀數(shù)裝置的數(shù)據(jù)接口連接一個(gè)外部數(shù)據(jù)設(shè)備并獲取工作電力支持； 2)將所述近紅外讀數(shù)裝置一端的凸臺(tái)對(duì)準(zhǔn)插入所述表殼對(duì)應(yīng)的定位槽中，使所述表殼內(nèi)的紅外通訊部與讀數(shù)模塊正對(duì)地相互通訊耦合； 3)所述外部數(shù)據(jù)設(shè)備通過(guò)讀數(shù)模塊向紅外通訊部發(fā)送讀數(shù)信號(hào):通過(guò)DSP將其TXD信號(hào)端置于低電平，通過(guò)電阻R5輸入給信號(hào)發(fā)射部的開(kāi)關(guān)器件一個(gè)低電平信號(hào)使之導(dǎo)通，進(jìn)而使得所述電源的一個(gè)第一電壓提供給紅外發(fā)射陣列，使之向紅外通訊部發(fā)送紅外信號(hào)； 4)所述電表的處理器通過(guò)紅外通訊部接收此紅外信號(hào)，并反饋數(shù)據(jù)信號(hào)給信號(hào)接收部; 5)通過(guò)所述信號(hào)接收部的紅外接收管Tl接收此反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)，所述紅外接收管Tl處于放大狀態(tài)，其C極處于一個(gè)電平不確定的低電平狀態(tài)，此時(shí)其C極電壓是與所述電表的紅外通訊部的紅外發(fā)射強(qiáng)度和發(fā)散角度成比例關(guān)系，當(dāng)所述紅外通訊部的紅外發(fā)射強(qiáng)度與發(fā)散角度增大時(shí)，C極電壓逐漸趨近于OV ;當(dāng)所述紅外通訊部結(jié)束發(fā)射數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件提升至所述第一電壓； 6)通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳送數(shù)據(jù)信息給外部數(shù)據(jù)設(shè)備。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電表，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于:在步驟3)中，在所述信號(hào)發(fā)射部未接收到來(lái)自TXD信號(hào)端的信號(hào)時(shí)，所述DSP將其設(shè)置為高電平，通過(guò)電阻R5輸入給信號(hào)發(fā)射部的開(kāi)關(guān)器件一個(gè)高電平信號(hào)使之截止；在步驟5)中，在未接收到紅外通訊部的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，所述紅外接收管Tl的C極電壓被上拉器件強(qiáng)置于第一電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電表，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于: 當(dāng)紅外接收管Tl接收到反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，開(kāi)始進(jìn)入放大狀態(tài)，其C極電壓開(kāi)始下降，使得斜率比較器的受控通斷器件開(kāi)始導(dǎo)通，分別導(dǎo)致比較器UlB的正端和負(fù)端所獲得的第一和第二電壓下降； 通過(guò)容性器件將所述比較器UlB的正端電壓下降速度控制為高于負(fù)端電壓，使得比較器UlB輸出為低電平，RXD信號(hào)端開(kāi)始由高電平跳變?yōu)榈碗娖剑? 當(dāng)紅外接收管Tl的C極電壓穩(wěn)定在一個(gè)低電平時(shí)，因受控通斷器件上的壓降不同，導(dǎo)致比較器UlB的正端電壓小于負(fù)端電壓，使得比較器UlB維持在低電平輸出，RXD信號(hào)端繼續(xù)輸出為低電平信號(hào)； 當(dāng)紅外接收管Tl停止收到反饋的數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，開(kāi)始由放大狀態(tài)變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，其C極電壓開(kāi)始上升到第一電壓，使得所述受控通斷器件的正極側(cè)電壓開(kāi)始上升； 通過(guò)分壓電阻對(duì)容性器件進(jìn)行充電，導(dǎo)致比較器UlB的負(fù)端電壓提升速度低于正端電壓，比較器UlB的輸出通過(guò)上拉電阻輸出高電平，RXD信號(hào)端輸出高電平。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的電表，其改進(jìn)設(shè)計(jì)在于: 當(dāng)DSP的TXD信號(hào)端設(shè)為高電平時(shí)，所述TXD信號(hào)屏蔽部的開(kāi)關(guān)器件截止，使得比較器UlA的正端輸入電壓被上拉電阻提升至第一電壓，其中所述比較器UlA的負(fù)端電壓是通過(guò)分壓電阻對(duì)所述第一電壓分壓得到的第二電壓，此時(shí)比較器UlA的正端電壓高于負(fù)端電壓，使得比較器UlA不對(duì)斜率比較器的負(fù)端進(jìn)行控制； 當(dāng)DSP的TXD信號(hào)端設(shè)為低電平時(shí)，所述TXD信號(hào)屏蔽部的開(kāi)關(guān)器件導(dǎo)通，使得比較器UlA的正端電壓被上拉器件設(shè)為低于負(fù)端電壓而輸出低電平； 斜率比較器的比較器UlB負(fù)端電壓被拉至低電平，使其正端輸入電壓恒大于負(fù)端輸入電壓而輸出高電平，RXD信號(hào)端輸出高電平。
【文檔編號(hào)】G01R11/00GK103513074SQ201310470071
【公開(kāi)日】2014年1月15日 申請(qǐng)日期:2013年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月10日
【發(fā)明者】錢(qián)海波, 陳剛, 陳凱 申請(qǐng)人:華立儀表集團(tuán)股份有限公司