调制型红外光接口和手持单元抄表

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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

2、抄表、有线总线抄表、无线抄表和低压电力线载波抄表等。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》（DL／L645－1997）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。2．1　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

3、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RTR＝UCC／2时，则这种电路的振荡周期近似为T≈2．2RC。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

4、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（应工作在线性区），以免过热，但也不宜过小。实用电路中常选If≈100mA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900～1000nm之间选择；为改善通信质量，管子的响应时间应小于10－6s。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

5、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UCC／3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。2．2　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

6、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，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　

7、　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。3．1　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。3．2　抄表软件　　抄表软件主要由主程序、