一种两线制电能计量仪表通信电路制造技术

一种两线制电能计量仪表通信电路，包括计量模块、显示单元和它们之间的两线通信连接。所述计量模块和显示单元采用分体式结构，计量模块实现对电能信号的采集和计算；显示单元完成电能计量数据的显示以及用于用户对电能数据的观察和操作查询；所述两线通信电路完成计量模块和显示单元二者之间的数据传递。本实用新型专利技术通过对两根电源线直接进行信号调制，在通过计量模块给显示单元提供电源的同时把通信信号调制在电源线上，在计量模块和显示单元上分别设置接收解调电路，完成双方数据的高效可靠传递。采用两线制的电源调制通信电路替代了传统的四线制通信电路，简化了分体式电能计量仪表的现场安装接线，提高了施工效率，降低了安装成本。

【技术实现步骤摘要】
一种两线制电能计量仪表通信电路
本技术涉及一种两线制电能计量仪表通信电路，主要用于计量模块和显示单元之间的数据通信。
技术介绍
电能计量是应用非常普及的一项技术，普遍用于工矿企业和民用领域，电能计量仪表作为电费结算的依据要求有高度的稳定性和长期可靠性。电能计量仪表的数据显示要求要直观清晰，同时由于用户直接接触又要求有高度的安全性。目前普遍的电能计量产品是采用强电电信号采集计量和显示一体化设计，为了保证用户的使用安全和方便管理采用统一集中安装的方式，这种方式不方便用户的直接观察和使用，目前采用计量和数据显示分离的分体式结构是比较合理科学的解决方案。在分离式的解决方案中，计量模块担负强电电能信号的采集和计算，显示单元负责电能数据的显示以及用户的直接操作(按键操作，插卡操作等)。计量模块可以进行集中安装和管理，显示单元可以安装在用户家里方便用户的观察和操作。计量模块和显示单元之间的数据传递采用有线连接的模式，设计的通信距离在100米以内，通常应用的电路有RS485电路和电流环等，由于显示单元自身的供电也需要由计量模块提供，所以计量模块和显示单元之间的连线需要4芯的电缆，并且接线的顺序要严格区分(见图1)。由于接线的复杂和繁琐，分离式的计量产品在现场施工中工作量较大，对施工接线人员的要求较高，限制了分离式计量产品的使用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种两线制的电源调制通信电路，简化了分体式电能计量产品现场安装的接线，大幅提高了施工效率，降低了安装成本。专利技术点及有益效果：通过对电源线(两线)直接进行信号调制，在给显示单元提供电源的同时把通信信号调制在电源线上，在计量模块和显示单元上都有接收解调电路，确保双方数据传递高效可靠，通信距离可以达到100米，通信波特率可以达到9600，计量模块和显示单元间由原来的4线简化到了两线并且不分极性。电路的设计简单可靠，降低了实际元器件成本的同时大幅降低了现场施工的成本，取得了良好的使用效果。附图说明图1为现有技术的通信电路示意图。图2为本技术电路接线示意图(包含外部及内部接线)。图3为本技术的通信电路图。图4为本技术的通信电路(图3)中的低功耗高精度比较器TS391ILT引脚排列图。其中，上述附图包括如下附图标记：1、计量模块；2、显示单元；3、四线通信连接示意；4、四线通信接连接线图；5、两线通信连接示意；6、两线通信连接接线图；7、VOUT为计量模块输出电源；8、TS391及外围电路为解码电路；9、三级管3906及3904为调制电路；10、RT1为调制电阻；具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术的电路结构及参数进行详细描述。图3为本技术的通信电路图。请参见图3，本技术的通信电路包括：左侧为计量模块部分相关电路，右侧为显示单元相关电路。左侧VTX为计量模块输出的供显示单元工作的电源，为稳压后的直流12V，通过调制电阻RT1输出到显示单元，三极管4N1和4P1为调制电路，负责把通信数据直接调制到电源线上。4U2及其外围电路为通信信号解调电路，当显示单元发起数据传递时4U2通过电压比较解出相应的数据。右侧电路中有一个整流桥电路，可以适应电源线的任意反接，同时显示单元也具备1N1和1P1组成的调制电路和1U2组成的解调电路。具体工作过程及器件参数描述如下：在计量模块和现实单元的通信中显示单元为主控方，显示单元每隔0.5秒发起通信一次，当计量模块收到显示单元的命令后把相关的数据回传给显示单元。在本通信电路中RT1及RT2为通信调制电阻，RT1直接串在计量模块给显示单元供电的通信线中，其阻值为100欧，由于显示单元的正常工作电流为10毫安左右，12V的供电电压经过调制电阻后损失电压为1V左右，再考虑到100米0.2平方的铜质通信线的电阻及整流桥的总压降为1.5V，到达显示单元的电压约为9V。显示单元的工作电压由一个输出3.3V的LDO来稳压后提供，为了在通信信号调制为低时也要能确保显示单元的正常工作，当零数据信号调制到电源线上时提供给显示单元的电压不低于4V。综合以上考虑，调制电阻RT2的阻值和RT1一样都设计为100欧，当零信号调制到电源线上时VOUT处的电压值为5.5V(即12V-1V再除以2)，可以满足显示单元的供电要求。显示单元的调制电路和计量模块的参数算法一致。调制电阻RT1及RT2采用了1/4W的金属膜电阻，精度为1％，温度系数为50ppm，具有很高的稳定性，可以确保调制电压的精度和稳定度。本通信电路的解调电路采用了低功耗的高精度比较器TS391ILT，此比较器的引脚排列如图4图4器件的主要参数如下：1单电源供电工作电压+2V-+36V.2正常工作功耗为0.2毫安。3偏置电流25纳安。4输入偏置电压1豪伏。解调原理如下：比较器的3端为基准电压输入，此处电压由稳压后的电压经两个电阻分压后提供，以计量模块处为例，此处电压的设置为4V，比较器的3端为调制信号输入，当没有数据调制或数据为1时，此处的电压为VOUT/2＝5.5V，比较器的输出端为高电平输出。当有数据零位产生时，由于VOUT变成了5.5V，此处的电压为5.5/2＝2.25V。比较器输出为低电平。综合以上实现了数据的解调。由于比较器的精度很高，电平比较的设计余量很大，本电路在很宽的温度范围内(-40度-85度)都能稳定可靠的工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两线制电能计量仪表通信电路，包括计量模块、显示单元和它们之间的两线通信连接电路，其特征在于：所述电能计量仪表采用分体式结构，计量模块实现对电能信号的采集和计算，显示单元完成电能计量数据的显示以及用于用户对电能数据的观察和操作查询，计量模块和显示单元之间采用两根线缆连接。

【技术特征摘要】
1.一种两线制电能计量仪表通信电路，包括计量模块、显示单元和它们之间的两线通信连接电路，其特征在于：所述电能计量仪表采用分体式结构，计量模块实现对电能信号的采集和计算，显示单元完成电能计量数据的显示以及用于用户对电能数据的观察和操作查询，计量模块和显示单元之间采用两根线缆连接。2.根据权利要求1所述的一种两线制电能计量仪表通信电路，其特征在于：电能计量仪...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛新洁，李恩政，马旭，
申请(专利权)人：北京五力泰科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京,11