一種具有rs485和無線以太網功能的電力實驗板的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板，包括直流電源模塊、RS485轉換芯片模塊、輸入輸出接口模塊、無線以太網模塊、主控器模塊、外部天線模塊，所述無線以太網模塊、主控器模塊、輸入輸出接口模塊由直流電源模塊進行供電；無線以太網模塊通過輸入輸出接口接受數據并將報文以IEC61850格式通過外部天線模塊向外輸送，或者外部天線模塊接收到外部數據，輸送給無線以太網模塊在其內部經轉換處理后以UART協議格式傳輸送至輸入輸出接口模塊，所述輸入輸出接口模塊與RS485轉換芯片模塊連接，該RS485轉換芯片模塊與電力實驗設備通信端子連接。本實用新型克服現有RS485技術信息共享較為緩慢且布線復雜的缺點，能夠實現不同網絡和不同規約的無縫連接。
【專利說明】
一種具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力通信的技術領域，尤其是指一種具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板。
【背景技術】
[0002]傳統的電力實驗設備大多采用RS485等現場總線接口的方式進行通信，這種通信方式存在現場總線接線繁瑣，組網不靈活，電力實驗設備難以擴充并且各個電力實驗室之間仍處于通信孤島狀態，無法實現信息共享。隨著對電力實驗室智能化的要求越來越高，實現電力實驗室內各設備間的信息快捷、準確的對接也迫在眉睫。針對這種問題，提出適用于電力實驗設備的RS485和無線以太網的轉換卡，該發明通過轉換卡內主控制器模塊對無線以太網和電力實驗設備中的RS485模塊進行控制，實現以太網和實驗設備中RS485模塊的通訊互聯，將速率較低、需要布線的RS485方式轉化成速率高，配置靈活的無線以太網方式，并可以通過電力系統最全面的通訊協議IEC61850進行電力數據的交換，從而解決傳統電力試驗設備的信息孤島問題。
【發明內容】
[0003]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足與缺點，提供一種具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板，可以克服現有RS485技術信息共享較為緩慢且布線復雜的缺點，同時通過無線以太網實現IEC61850協議。
[0004]為實現上述目的，本實用新型所提供的技術方案為:一種具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板，包括:
[0005]直流電源模塊，用于提供穩定直流電壓；
[0006]RS485轉換芯片模塊，用于對外部RS485總線信號進行收集并轉換為UART信號或將UART信號轉換成RS485信號；
[0007]輸入輸出接口模塊，用于接收RS485轉換芯片模塊傳輸的UART信號，并將信號傳輸至內部無線以太網模塊;或接受無線以太網模塊傳輸的信號，并向RS485轉換芯片模塊輸送數據；
[0008]無線以太網模塊，對輸入輸出接口模塊的UART信號或對天線接收到的外部信號進行接收和報文格式轉換；
[0009]主控器模塊，對無線以太網模塊和輸入輸出接口模塊工作狀態進行控制；
[0010]外部天線模塊，對無線以太網模塊發送信號進行放大以及對外部無線以太網信號進行接收；
[0011]其中，所述無線以太網模塊、主控器模塊、輸入輸出接口模塊由直流電源模塊進行供電;無線以太網模塊通過輸入輸出接口接受數據并將報文以IEC61850格式通過外部天線模塊向外輸送，或者外部天線模塊接收到外部數據，輸送給無線以太網模塊在其內部經轉換處理后以UART協議格式傳輸送至輸入輸出接口模塊，所述輸入輸出接口模塊與RS485轉換芯片模塊連接，該RS485轉換芯片模塊與電力實驗設備通信端子連接。
[0012]所述直流電源模塊采用mc34063芯片進行電壓轉換或者兩節AA電池串聯提供的3.3 V直流電源。
[0013]所述RS485轉換芯片模塊采用MAX485接口芯片，與電力實驗設備的RS485總線連接，其中該MAX485接口芯片的GND為接地管腳，VCC為電源管腳，A，B為與RS485總線連接的輸入輸出管腳，RO，DI為與輸入輸出接口模塊連接的輸入輸出管腳。
[0014]所述輸入輸出接口模塊由一個5管腳的CC3200內置芯片構成，其中該CC3200內置芯片的TX和RX管腳與RS485轉換芯片模塊的RO和DI接口相接。
[0015]本實用新型與現有技術相比，具有如下優點與有益效果:
[0016]1、解決了多個電力實驗室之間無法信息共享及實驗室內部設備之間接線繁雜，耗費人力物力問題；
[0017]2、通過無線以太網進行信息傳輸可以優化電力實驗設備的配置和組合，解決了大型實驗設備無法移動而導致的設備之間調配困難的問題，大大提高了電力實驗設備的利用率；
[0018]3、由于通過無線以太網進行信息傳輸不存在數據容量不足的問題，所以可以有效解決傳統RS485接線方式數據容量不足的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的原理簡圖。
[0020]圖2為本實用新型的各模塊芯片連接圖。
[0021]圖3為本實用新型的外部天線模塊的電路圖。
【具體實施方式】
[0022]下面結合具體實施例對本實用新型作進一步說明。
[0023]如圖1和圖2所示，本實施例所述的具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板，包括:
[0024]直流電源模塊，用于提供穩定直流電壓；
[0025]RS485轉換芯片模塊，用于對外部RS485總線信號進行收集并轉換為UART信號或將UART信號轉換成RS485信號；
[0026]輸入輸出接口模塊，用于接收RS485轉換芯片模塊傳輸的UART信號，并將信號傳輸至內部無線以太網模塊;或接受無線以太網模塊傳輸的信號，并向RS485轉換芯片模塊輸送數據；
[0027]無線以太網模塊，對輸入輸出接口模塊的UART信號或對天線接收到的外部信號進行接收和報文格式轉換；
[0028]主控器模塊，對無線以太網模塊和輸入輸出接口模塊工作狀態進行控制；
[0029]外部天線模塊，對無線以太網模塊發送信號進行放大以及對外部無線以太網信號進行接收；
[0030]其中，所述無線以太網模塊、主控器模塊、輸入輸出接口模塊由直流電源模塊進行供電;無線以太網模塊通過輸入輸出接口接受數據并將報文以IEC61850格式通過外部天線模塊向外輸送，或者外部天線模塊接收到外部數據，輸送給無線以太網模塊在其內部經轉換處理后以UART協議格式傳輸送至輸入輸出接口模塊，所述輸入輸出接口模塊與RS485轉換芯片模塊連接，該RS485轉換芯片模塊與電力實驗設備通信端子(S卩RS485總線)連接。
[0031]直流電源模塊采用mc34063芯片進行電壓轉換或者兩節AA電池串聯提供的3.3V直流電源。
[0032]主控制器模塊由CC3200芯片內含報文收發驅動程序和報文轉換驅動程序，負責控制報文的收發，以及報文的轉換過程，由CC3200內部ARM核心模塊芯片承擔。CC3200芯片的驅動無線以太網模塊和輸入輸出接口模塊控制著兩模塊的數據接受和發送，而無線以太網模塊的主要功能為報文轉換以及利用外部天線模塊接受和發送無線以太網信號。
[0033]RS485轉換芯片模塊由MAX485接口芯片承擔，其中該MAX485接口芯片的GND(5號管腳)為接地管腳，VCC(8號管腳)為電源管腳，A(6號管腳)，B(7號管腳)為與RS485總線連接的輸入輸出管腳，R0( I號管腳)，DI (4號管腳)為與輸入輸出接口模塊連接的輸入輸出管腳，RE’(2號管腳)，DE(3號管腳)管腳受到CC3200芯片中主控制器模塊1/0(8號管腳)管腳控制以此對MAX485芯片工作狀態進行控制，當I/O管腳為高電平時DE(3號管腳)管腳收到高電平控制MAX485芯片處于發送狀態，I/O為低電平是RE ’(2號管腳)處于工作狀態，MAX485處于接受數據狀態。該MAX485接口芯片主要功能是將RS485總線的信息轉換成UART信號輸送至輸入輸出接口模塊，逆向時將輸入輸出接口模塊的信息轉換成RS485信號回送給RS485總線，同時實現信號的緩沖，提高接收發送信號的靈活和多樣性。
[0034]輸入輸出接口模塊采用UART接口，由一個5管腳的CC3200內置芯片構成，其中該CC3200內置芯片的TX和RX管腳與RS485轉換芯片模塊的R0(1號管腳)和DI(4號管腳)接口相接。當主控制器控制其處于輸入狀態時UART接口接收信號并傳輸至無線以太網模塊進行報文轉換；當其處于輸出狀態時，則將無線以太網的信號轉換成UART報文并向集成的RS485轉換芯片模塊輸出。
[0035]無線以太網模塊內附報文轉換程序，由CC3200內部功能模塊承擔，負責轉換信息在UART和IEC61850格式之間的轉換。當外部天線模塊接收信號時，主控制器驅動無線以太網模塊將接收到的IEC61850報文轉換為UART協議信號，輸送給輸入輸出接口模塊;反之當無線以太網模塊接受到來自輸入輸出接口模塊的UART信號時，會將其轉換為IEC61850格式報文后通過外部天線模塊發出以此實現設備之間的通信互聯。
[0036]如圖3所示，外部天線模塊采用反應快速穩定性高的優選的動態天線匹配協調器芯片，包括了電容電感濾波器和信號收發器，向外發信號時，輸出信號先通過BG RF管腳進入FLTl模塊，其中2管腳和3管腳接地，經過信號過濾通過3管腳向下一個匹配模塊輸出，FLT1的3管腳與MM800DEV I的I管腳相接，其中MM800_DEV_1的3管腳和4管腳接地，信號經過I管腳輸入，經過匹配后從2管腳輸出，信號經過3.6Nh的電感和IPf的電容過濾最后經過天線向外輸送。完成電力實驗設備內部信息經轉換器轉換的IEC61850協議的報文經外部天線模塊發出，從而實現信息的無線發送，同時外部天線模塊還用于接收外部無線以太網信號，接收的信號通過天線，電容電感，MM800_DEV_1，FLTI反向內部電路輸送。
[0037]工作時，首先對無線以太網模塊和RS485總線進行初始化，若RS485總線傳輸信息，則通過連接的RS485轉換芯片模塊接收信息，RS485轉換芯片模塊將接受的RS485信號轉換成UART信號，報文接收程序啟動，通過輸入輸出接口模塊的2，4管腳將UART報文傳輸給主控器模塊。進入到主控器模塊后，無線以太網模塊自動將收到的UART信號轉換成電力系統IEC61850協議的報文。
[0038]接收外部無線以太網信息時，報文收發程序啟動，通過天線接收電力系統IEC61850報文，主控器模塊控制無線以太網模塊輸入報文，報文經過報文轉換程序轉換成UART形式的報文，之后報文收發程序啟動，UART信號通過2，4管腳輸送給RS485轉換芯片模塊，RS485轉換芯片模塊將所接收到的報文轉化為RS485形式的報文，傳輸給外部RS485總線。
[0039]以上所述之實施例子只為本實用新型之較佳實施例，并非以此限制本實用新型的實施范圍，故凡依本實用新型之形狀、原理所作的變化，均應涵蓋在本實用新型的保護范圍內。
【主權項】
1.一種具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板，其特征在于，包括: 直流電源模塊，用于提供穩定直流電壓； RS485轉換芯片模塊，用于對外部RS485總線信號進行收集并轉換為UART信號或將UART信號轉換成RS485信號； 輸入輸出接口模塊，用于接收RS485轉換芯片模塊傳輸的UART信號，并將信號傳輸至內部無線以太網模塊;或接受無線以太網模塊傳輸的信號，并向RS485轉換芯片模塊輸送數據； 無線以太網模塊，對輸入輸出接口模塊的UART信號或對天線接收到的外部信號進行接收和報文格式轉換； 主控器模塊，對無線以太網模塊和輸入輸出接口模塊工作狀態進行控制； 外部天線模塊，對無線以太網模塊發送信號進行放大以及對外部無線以太網信號進行接收； 其中，所述無線以太網模塊、主控器模塊、輸入輸出接口模塊由直流電源模塊進行供電;無線以太網模塊通過輸入輸出接口接受數據并將報文以IEC61850格式通過外部天線模塊向外輸送，或者外部天線模塊接收到外部數據，輸送給無線以太網模塊在其內部經轉換處理后以UART協議格式傳輸送至輸入輸出接口模塊，所述輸入輸出接口模塊與RS485轉換芯片模塊連接，該RS485轉換芯片模塊與電力實驗設備通信端子連接。2.根據權利要求1所述的一種具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板，其特征在于:所述直流電源模塊采用mc34063芯片進行電壓轉換或者兩節AA電池串聯提供的3.3V直流電源。3.根據權利要求1所述的一種具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板，其特征在于:所述RS485轉換芯片模塊采用MAX485接口芯片，與電力實驗設備的RS485總線連接，其中該MAX485接口芯片的GND為接地管腳，VCC為電源管腳，A，B為與RS485總線連接的輸入輸出管腳，RO，DI為與輸入輸出接口模塊連接的輸入輸出管腳。4.根據權利要求1所述的一種具有RS485和無線以太網功能的電力實驗板，其特征在于:所述輸入輸出接口模塊由一個5管腳的CC3 200內置芯片構成，其中該CC3200內置芯片的TX和RX管腳與RS485轉換芯片模塊的RO和DI接口相接。
【文檔編號】H04W84/12GK205620996SQ201620333337
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年4月19日
【發明人】朱革蘭, 左涵木, 王智東, 黃森年, 原呂澤芮, 陳軍宏, 姜寧
【申請人】華南理工大學