一种RS485通信线路上发送脉冲信号的方法与流程

本发明涉及电力设备，特别是一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法。

背景技术：

1、对于分时电能表而言，时钟的准确性是一项重要指标，所以要求对出厂的每台电能表的日计时误差进行测量，测量值在合格范围内才能出厂，现有技术中的电能表若要时钟输出，需要配备2个功能端子接口，用于电能表的时钟频率测量。

技术实现思路

1、为解决现有技术中的电能表日计时误差进行测量所存在的缺陷和问题，提供一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法。

2、本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：本发明的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法包括电能表、rs485通信和时钟脉冲转换装置、时钟频率计、上位机电脑；所述的rs485通信和时钟脉冲转换装置通过rs485通信总线与电能表连接，用于与电能表数据通信和脉冲采集，当电能表在rs485通信总线上输出时钟秒信号时，rs485通信和时钟脉冲转换装置用于采集rs485通信总线上的时钟信号，并转换输出给时钟频率计，时钟频率计测量电能表的时钟频率误差，所述的上位机电脑与rs485通信和时钟脉冲转换装置通过上行rs485通信总线连接；所述的电能表包括rs485通信带脉冲信号发射电路；所述的rs485通信和时钟脉冲转换装置包括rs485通信带脉冲信号接收电路。

3、所述的rs485通信带脉冲信号发射电路由单片机mcu1、rs485芯片u1、电源v485、电阻（r1、r2、r3、r4、r5）、电容（c1、c2）、瞬态二极管tvs1、热敏电阻（ptc1、ptc2）、rs485输出端子（485b、485a）组成。

4、所述的单片机mcu1发送端口txd1通过限流电阻r3连接rs485芯片u1驱动器输入口di，串口接收端口rxd1通过电阻r1连接rs485芯片u1输出口r0；io口sw485用于控制信号接收和发送使能，输出低电平时rs485通信总线空闲处于接收状态，如果单片机mcu1要发送数据或者脉冲信号时，则输出高电平，发送完成后切换到接收状态，通过电阻r2连接rs485芯片u1驱动器re和de口；单片机mcu1io口pluseout 用于发送输出周期性时钟脉冲信号或者计量脉冲信号，通过 r3连接rs485芯片u1输入口di，脉冲信号在通过rs485芯片u1转换成485电平信号，通过rs485通信总线发送给接收端。

5、所述的rs485芯片u1用于rs-485/rs-422通信的半双工高速收发器，包含一个驱动器和接收器，引脚b 通过热敏电阻ptc2 连接rs485输出端子485b，引脚a 通过热敏电阻ptc1 连接rs485输出端子485a，瞬态二极管tvs1并联于rs485芯片u1的引脚a和引脚b，电阻r4一端连接芯片引脚a，一端连接地，电阻r5一端连接引脚b，一端连接电路电源v485。

6、所述的瞬态二极管tvs1作用在于：当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作, 在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而有效地保护元器件免受损坏。

7、所述的热敏电阻ptc1和ptc2等效于自恢复保险丝，起过流保护作用，当外界浪涌电压、esd电流进入时，电流迅速增大，导致热敏电阻急剧升温而切断通路起到保护作用。

8、所述的rs485通信带脉冲信号接收电路由单片机mcu2、rs485芯片u21、电源vdd、电阻（r21、r22、r23、r24、r25、r26）、电容c21，rs485输入端子（485b2、485a2）、三极管q1、光耦u22、信号脉冲输出端子（ck+、ck-）组成。

9、所述的单片机mcu2串口发送端口txd2连接rs485芯片u21驱动器输入口di ，单片机mcu2串口接收端口rxd2连接rs485芯片u21输出口r0，单片机mcu2串口sw4825用于控制信号接收和发送使能，输出低电平时rs485通信总线空闲处于接收状态，如果有主机要发送数据则置输出高电平，发送完成后切换到接收状态，其连接到rs485芯片u21的re和de口。

10、所述的rs485芯片u21用于rs-485/rs-422通信的半双工高速收发器，包含一个驱动器和接收器，引脚b 通过电阻r22连接rs485输入端子485b2，引脚a 通过电阻r21连接rs485输入端子485a2，电阻r23一端连接芯片引脚a，一端连接地，电阻r23一端连接引脚b，一端连接电源vdd。

11、所述的电阻r25一端连接rs485芯片u21引脚r0，一端连接三极管q1基极，三极管q1发射极连接电源vdd，三极管q1集电极连接电阻r26一端，电阻r26另一端连接光耦u22 输入端发射二极管阳级，光耦u22阴极接地，所述的光耦u22输出端集电极与信号脉冲输出端子ck-连接，光耦u22输出端发射极连接信号脉冲输出端子ck+连接，为无源输出；rs485芯片u21从rs485通信总线接收到的周期脉冲信号从电阻r25一端输入，驱动三极管q1饱和导通和截止关断，控制光耦u22输入端发光二极管发送和关闭，以光形式传输信号传递到光耦u22输出端，周期脉冲信号最终输出到信号脉冲输出端子ck+、ck+无源端子，供外部频率误差测量仪测量。

12、本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法电路结构简单，成本低，减少接口端子数量，大大简化外部接线，只需要接2条rs485总线，即可实现通信和时钟脉冲测量功能、计量脉冲误差测量功能，而且抗干扰能力加强，传输距离长。

技术特征：

1.一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：包括电能表、rs485通信和时钟脉冲转换装置、时钟频率计、上位机电脑；所述的rs485通信和时钟脉冲转换装置通过rs485通信总线与电能表连接，用于与电能表数据通信和脉冲采集，当电能表在rs485通信总线上输出时钟秒信号时，rs485通信和时钟脉冲转换装置用于采集rs485通信总线上的时钟信号，并转换输出给时钟频率计，时钟频率计测量电能表的时钟频率误差，所述的上位机电脑与rs485通信和时钟脉冲转换装置通过上行rs485通信总线连接；所述的电能表包括rs485通信带脉冲信号发射电路；所述的rs485通信和时钟脉冲转换装置包括rs485通信带脉冲信号接收电路。

2.根据权利要求1所述的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：所述的rs485通信带脉冲信号发射电路由单片机mcu1、rs485芯片u1、电源v485、电阻（r1、r2、r3、r4、r5）、电容（c1、c2）、瞬态二极管tvs1、热敏电阻（ptc1、ptc2）、rs485输出端子（485b、485a）组成。

3.根据权利要求1所述的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：所述的单片机mcu1发送端口txd1通过限流电阻r3连接rs485芯片u1驱动器输入口di，串口接收端口rxd1通过电阻r1连接rs485芯片u1输出口r0；io口sw485用于控制信号接收和发送使能，输出低电平时rs485通信总线空闲处于接收状态，如果单片机mcu1要发送数据或者脉冲信号时，则输出高电平，发送完成后切换到接收状态，通过电阻r2连接rs485芯片u1驱动器re和de口；单片机mcu1io口pluseout用于发送输出周期性时钟脉冲信号或者计量脉冲信号，通过 r3连接rs485芯片u1输入口di，脉冲信号在通过rs485芯片u1转换成485电平信号，通过rs485通信总线发送给接收端。

4.根据权利要求2所述的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：所述的rs485芯片u1用于rs-485/rs-422通信的半双工高速收发器，包含一个驱动器和接收器，引脚b 通过热敏电阻ptc2 连接rs485输出端子485b，引脚a 通过热敏电阻ptc1 连接rs485输出端子485a，瞬态二极管tvs1并联于rs485芯片u1的引脚a和引脚b，电阻r4一端连接芯片引脚a，一端连接地，电阻r5一端连接引脚b，一端连接电路电源v485。

5.根据权利要求4所述的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：所述的瞬态二极管tvs1作用在于：当电路正常工作时，它处于截止状态（高阻态），不影响线路正常工作, 在规定的反向应用条件下，当承受一个高能量的瞬时过压脉冲时，其工作阻抗能立即降至很低的导通值，允许大电流通过，并将电压箝制到预定水平，从而有效地保护元器件免受损坏。

6.根据权利要求2所述的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：所述的热敏电阻ptc1和ptc2等效于自恢复保险丝，起过流保护作用，当外界浪涌电压、esd电流进入时，电流迅速增大，导致热敏电阻急剧升温而切断通路起到保护作用。

7.根据权利要求1所述的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：所述的rs485通信带脉冲信号接收电路由单片机mcu2、rs485芯片u21、电源vdd、电阻（r21、r22、r23、r24、r25、r26）、电容c21，rs485输入端子（485b2、485a2）、三极管q1、光耦u22、信号脉冲输出端子（ck+、ck-）组成。

8.根据权利要求7所述的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：所述的单片机mcu2串口发送端口txd2连接rs485芯片u21驱动器输入口di ，单片机mcu2串口接收端口rxd2连接rs485芯片u21输出口r0，单片机io口sw4825用于控制信号接收和发送使能，输出低电平时rs485通信总线空闲处于接收状态，如果有主机要发送数据则置输出高电平，发送完成后切换到接收状态，其连接到rs485芯片u21的re和de口。

9.根据权利要求7所述的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：所述的rs485芯片u21用于rs-485/rs-422通信的半双工高速收发器，包含一个驱动器和接收器，引脚b 通过电阻r22连接rs485输入端子485b2，引脚a 通过电阻r21连接rs485输入端子485a2，电阻r23一端连接芯片引脚a，一端连接地，电阻r23一端连接引脚b，一端连接电源vdd。

10.根据权利要求7所述的一种rs485通信线路上发送脉冲信号的方法，其特征在于：所述的电阻r25一端连接rs485芯片u21引脚r0，一端连接三极管q1基极，三极管q1发射极连接电源vdd，三极管q1集电极连接电阻r26一端，电阻r26另一端连接光耦u22 输入端发射二极管阳级，光耦u22阴极接地，所述的光耦u22输出端集电极与信号脉冲输出端子ck-连接，光耦u22输出端发射极连接信号脉冲输出端子ck+连接，为无源输出；rs485芯片u21从rs485通信总线接收到的周期脉冲信号从电阻r25一端输入，驱动三极管q1饱和导通和截止关断，控制光耦u22输入端发光二极管发送和关闭，以光形式传输信号传递到光耦u22输出端，周期脉冲信号最终输出到信号脉冲输出端子ck+、ck+无源端子，供外部频率误差测量仪测量。

技术总结本发明涉及电力设备技术领域，特别是一种RS485通信线路上发送脉冲信号的方法。该方法包括电能表、RS485通信和时钟脉冲转换装置、时钟频率计、上位机电脑；RS485通信和时钟脉冲转换装置通过RS485通信总线与电能表连接，RS485通信和时钟脉冲转换装置用于采集RS485通信总线上的时钟信号，并转换输出给时钟频率计，时钟频率计测量电能表的时钟频率误差，上位机电脑与RS485通信和时钟脉冲转换装置通过上行RS485通信总线连接；其电路结构简单，成本低，减少接口端子数量，大大简化外部接线，只需要接2条RS485总线，即可实现通信和时钟脉冲测量功能、计量脉冲误差测量功能，而且抗干扰能力加强，传输距离长。技术研发人员：陈俊毅,曾戈弋,骆贵泉,石福长受保护的技术使用者：漳州科能电器有限公司技术研发日：技术公布日：2024/1/13