调制型红外光接口和手持单元抄表

1、调制型红外光接口和手持单元抄表作者:本刊编辑部 来源:仪表技术 录入:zhixing 字体:摘 要：介绍调制型红外光接口电路、手持单元和手持单元抄表程序。关键词：多功能电能表；红外光接口；手持单元；自动抄表系统1 引言随着人民生活水平的提高和“一户一表”制的推广，电能表的数量迅速增加，传统的用纸和笔到现场手工抄表的工作模式变得越来越跟不上形势。为减轻抄表的劳动强度，提高抄表的准确性和工作效率，及时获得用户的用电数据，提高用电管理水平，上世纪80年代末，我国从国外引进了手持微机抄表技术，并开始研制开发了多种自动抄表系统。目前，实现自动抄表的主要方法有：红外抄表、有线总线抄表、无线抄表和低压电力线

2、载波抄表等。本讲介绍利用红外通信技术的手持单元抄表。2 调制型红外光接口电路按多功能电能表通信规约（DLL6451997）规定，调制型红外光接口电路的载波频率应为38kHz±1kHz。此频率可用逻辑电路或定时器电路等产生。接收电路借助于选频放大器接收调制信号，以此获得良好的抗环境干扰的特性。21 发射电路一种用逻辑电路产生38kHz振荡信号的红外发射电路如图1（a）所示。四与非门（如：74HC00，4011）外接电阻R和电容C即可构成基本的振荡电路。 暂且断开被调制的输入信号并短接电阻RS，则门A输出高电平时经R对C充电；而门A输出低电平时，电容C经电阻R放电。无论充电还是放电，当门

3、A输入端电平变化到它的转折电压UTR时，它的输出立即发生突变，从而进入相反的放电或充电过程，周而复始振荡。为了减小离散的转折电压对振荡周期的影响，为了保护门电路，在门A的输入端串接了电阻RS。当RTRUCC2时，则这种电路的振荡周期近似为T22 RC。调节电阻R，即可输出38kHz的振荡信号。门A的输入端接入被调制的输入信号后，当其为高电平时，则让38kHz的信号经三极管驱动红外二极管发射38kHz的红外调制光；当被调制信号为低电平时，则阻止红外二极管发射调制光。 因为红外二极管发射红外光的距离与发射功率成正比，而发射功率P0与管子的正向工作电流I具有图2所示特性，故选用的工作电流不宜过大（应

4、工作在线性区），以免过热，但也不宜过小。实用电路中常选If100mA的管子（如TSAL6200），并用频带较宽的管子（如9013）来放大和驱动。管子的峰值波长在9001000nm之间选择；为改善通信质量，管子的响应时间应小于106s。因大多数红外发射二极管为球面封装，指向角较小，为改善指向特性，使其在较宽的偏移距离内均能正常工作，常如图1所示，用两管开发。图1（b）为用通用定时器555构成的振荡电路。555外接了电阻RA、RB和电容C。电源经RA、RB向C充电期间，当C上电平上升到上限阈值2/3UCC时，定时器的输出端OUT变“低”，并接通内部放电开关，使C经RB放电；当C上电平降到下限电平U

5、CC3时，555的输出由“低”变“高”，放电开关同时断开，电源又开始 对电容C充电，周而复始振荡。振荡频率近似为f调节RA、RB即可产生38kHz振荡信号。被调制的输入信号接555的引脚4。如果为高电平，555则输出方波，经红外发射二极管送出载波；如果为低电平，555则不输出方波。22 接收电路红外接收电路由红外光聚焦透镜、光敏管、前置放大器、带通滤波器、波形整形电路等组成。常做成三管脚集成模块（如HS0038，见第十二讲图1）。接收到38kHz的红外调制信号后，它的OUT引脚则输出低电平；反之，输出高电平，供后续电路处理（信号“0”、“1”常用不同周期、不同占空比的脉冲表示）。 为提高可靠性

6、，接收器件响应红外光的中心频率f0应与发射电路的调制频率相同；带通滤波器的3dB带宽一般应在f0的±5内。实际使用中，要避免强光（日光和荧光）直射红外接收器的接收窗口；应尽量使接收器的光轴与发射器的光轴保持一致；避免数据中出现连续多个“0”。红外通信接口可以双向通信；考虑到手持单元或电能表内的发射与接收电路的距离很近，故只能以半双工方式工作，即发送时不接收，接收时不发送。3 手持单元手持单元是能与费率装置或电能表进行数据交换的便携式设备。实际工作中也称为抄表器或抄表终端，用于现场抄表或对电能表编程。31 抄表单元硬件手持单元一般由单片机、红外收发接口、RS232接口、小键盘、LCD显

7、示器、存储器和编程接口等构成（图3）。红外收发接口用于抄表，设置电能表费率等参数；RS232接口用来连接计算机，传送数据给计算机，供其处理和保存，或者连接微型打印机，在抄表现场打印用户用电清单；小键盘用来输入操作命令和数据；LCD用来显示抄得的电能值等。整个抄表单元在单片机的控制之下工作。32 抄表软件抄表软件主要由主程序、抄表子程序、修改参数子 程序、打印子程序、与PC通信子程序等组成。运行此软件时，首先对串口、显示器、存储器等进行初始化操作。接着，提示输入密码。输出正确则进入Wait模式并显示功能菜单。操作人员选择不同的菜单项，手持单元就执行不同的功能。执行红外抄表时，手持单元先运行红外发

8、送子程序发送抄表命令，然后进入等待接收状态。电子电能表接收到此命令则将用户的用电量数据发送给抄表器。这时，手持单元运行红外接收程序，正确接收后显示抄表成功。下面给出在TP600系列掌上电脑中运行的部分抄表样本程序。主菜单为选中菜单项“1抄表”，TP600就从抄表数据库中的第一个用户开始抄表，或者用下列4种定位方法确定用电户后开始抄表。这4种定位方法是：1从当前用户出发继续抄；2从任意指定的自然序号开始抄；3从任意指定的电表号开始抄；4从抄表图中任意指定的一个用户开始抄。操作员选择好想抄的用电户后，按回车键即可确认。TP600遵循多功能电能表通信规约（DLT6451997），并使用ZZDBASE编制了自动抄表程序。下面是执行抄表功能使用的部分程序清单。上述程序检查了接收的数据是否符合帧格式的要求，即长度，地址，校验码、分隔符（起始标志）是否正确（如果不正确的话，将数据型变量nComResult置为非零的数值）。接着，对接收来的数据进一步分析和处理，如重读数据或将读取的正确数据保存起来，供后续处理。此段程序的框图与第十一讲中的图3