一种高速近红外转RS485通信系统的制作方法

本技术涉及电力设备应用系统中的通信，更具体的说，涉及921.6khz高速红外及rs485两种通信方式在同一系统中相互转换的应用电路。

背景技术：

1、目前智能电表领域通信方式根据应用场景的不同、客户需求的差异而分为很多种，例如有线通信有rs485、rs232、plc载波等，无线通信有红外收发、gprs、lte、wifi等；上述通信方式都有各自的优缺点，其中常见的红外通信方式，因为成本低，通信方式简单，同时也能满足电能表严格的防尘防水防雷击要求，因此广泛应用于电能表设备；红外通信的缺点是通信距离短，通信速率较低，能够匹配对应接口的外部通信设备较为单一；而目前市场上大部分电力配套设备如台体、抄表终端、电脑等都是带有rs485通信接口的，并且rs485通信距离也相对较远能够达到几百米，基于成本和安规等方面的综合考虑，在智能电表系统中，高速近红外通信与rs485之间的交互通信技术实用性是非常高，且亟待解决的问题。

技术实现思路

1、本实用新型针对同一智能电表系统中，高速近红外通信与rs485之间的交互通信技术问题，提出一种高速近红外转rs485通信系统；实现921.6khz高速红外与rs485之间的通信转换，克服传统近红外通讯速率低，红外转rs485通讯实现成本高的困难。

2、本实用新型的技术方案是：

3、一种高速近红外转rs485通信系统，该系统包括主控设备和红外-rs485转换从设备，所述主控设备与红外-rs485转换从设备之间通过近红外通信方式进行无线通讯，所述的红外-rs485转换从设备与外部具有rs485接口的电力配套设备相连；其中，

4、所述主控设备包括主控单元、时钟单元、第一信号放大及整形单元、第一红外接收单元和第一红外发射单元，所述主控设备的第一红外接收单元通过第一信号放大及整形单元连接到主控单元的红外信号接收端，所述第一红外发射单元的信号接收端、时钟单元分别与主控单元的对应信号端相连；

5、所述红外-rs485转换从设备包括第二红外接收单元、第二红外发射单元、第二信号放大及整形单元、rs485电平转换单元和对外接口兼供电单元，所述红外-rs485转换从设备的第二红外接收单元通过第二信号放大及整形单元连接到rs485电平转换单元的红外信号接收端，所述第二红外发射单元的信号接收端、对外接口兼供电单元与rs485电平转换单元的对应信号端相连，且所述对外接口兼供电单元与外部具有rs485接口的电力配套设备相连。

6、进一步地，所述的主控单元包括单片机u1、电阻r1、电阻r2、电阻r3和电容c1；所述电阻r1、电阻r2、电阻r3的一端与单片机u1第78、79、80管脚连接，电阻r1、电阻r2、电阻r3另一端与电源vdd1连接；电容c1一端与参考地gnd1连接，另一端与电阻r3的非电源端和单片机u1的第80管脚交点相连接；单片机u1的第24管脚与第一红外接收单元的irrxd端连接；单片机u1第25管脚与第一红外发送单元的irtx信号端连接；单片机u1第60、61管脚与时钟单元连接。

7、进一步地，所述的时钟单元包括晶振x1、电容c4和电容c5；电容c4一端与晶振x1的第1管脚连接，两者交点再与单片机u1第60管脚连接；电容c5一端与晶振x1的第2管脚连接，两者交点再与单片机u1第61管脚连接；电容c4，电容c5的另一端以及晶振x1的第0管脚与参考地gnd1连接。

8、进一步地，所述的第一红外发射单元包括电阻r5及二极管d2；二极管d2为红外发射二极管，二极管d2正极与电阻r5一端串联，二极管d2负极通过信号线irtx与单片机u1第25管脚连接；电阻r5另一端与电源vdd1连接。

9、进一步地，所述的第一红外接收单元包括电阻r8及二极管d1；二极管d1为红外接收二极管，二极管d1正极与电阻r8一端连接，二极管d1负极与电源vdd1连接；电阻r8另一端与参考地gnd1连接，二极管d1与电阻r1的连接点输出红外接收信号ir1。

10、进一步地，所述的第一信号放大及整形单元包括运算放大器u3，比较器u2，npn三极管q1以及电阻r4、电阻r6、电阻r7、电阻r9、电阻r10、电阻r11；所述红外接收信号ir1输入到运算放大器u3第3管脚；运算放大器u3的第5管脚连接电源vdd1、第2管脚连接参考地gnd1；运算放大器u3的第1管脚与电阻r10的一端连接，电阻r10的另一端与电阻r11串联连接到参考地gnd1；运算放大器u3的第4管脚连接到电阻r10和电阻r11连接的分压节点；运算放大器u3的第1管脚通过电阻r9与三极管q1的基极相连，三极管q1的集电极输出通过电阻r7连接到比较器u2的第2管脚，同时三极管q1的集电极输出也通过电阻r6连接到电源vdd1；三极管q1的发射极直接连接到参考地gnd1；比较器u2的第1管脚通过电阻r4连接到电源vdd1，比较器u2的第5管脚直接连接到电源vdd1，比较器u2的第3管脚直接连接到参考地gnd1，比较器u2的第4管脚通过信号线irrxd连接到主控单元单片机u1的第24管脚。

11、进一步地，所述的第二红外发射单元包括电阻r22及二极管d5；二极管d5为红外发射二极管，二极管d5正极直接与电源vdd2连接，二极管d5负极与电阻r22一端连接；电阻r22的另一端与rs485电平转换单元中通信接口芯片u6的第1管脚连接。

12、进一步地，所述的第二红外接收单元包括电阻r25及二极管d3；二极管d3为红外接收二极管，二极管d3正极与电阻r25一端连接，二极管d3负极与电源vdd2连接；电阻r25另一端与参考地gnd2连接，二极管d3与电阻r25的连接点输出红外接收信号ir2。

13、进一步地，所述的第二信号放大及整形单元包括运算放大器u5，比较器u4，双npn型三极管q3a、双npn型三极管q3b，双pnp型三极管q2a、双pnp型三极管q2b，电阻r13、电阻r14、电阻r15、电阻r16、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r23、电阻r26以及电容c6、电容c9、电容c10；红外接收信号ir2输入到运算放大器u5第3管脚；运算放大器u5第5管脚连接电源vdd2、第2管脚连接参考地gnd2；运算放大器u5的第1管脚与电阻r23一端连接，电阻r23的另一端与r26串联连接到参考地gnd2；运算放大器u5的第4管脚连接到电阻r23和电阻r26连接的分压节点；运算放大器u5的第1管脚通过电阻r20与三极管q3a基极相连，三极管q3a的集电极输出通过电阻r18连接到比较器u4的第2管脚，同时三极管q3a集电极输出也通过电阻r17连接到电源vdd2；三极管q3a发射极直接连接到参考地gnd2；比较器u4的第1管脚通过电阻r14连接到电源vdd2，比较器u4的第5管脚直接连接到电源vdd2，比较器u4的第3管脚直接连接到参考地gnd2，比较器u4的第4管脚输出信号分为两路，一路直接连接到rs485电平转换单元中通信接口芯片u6的第4管脚；另一路通过电阻r13连接到三极管q2a的基极，电容c6并联在电阻r13两端，三极管q2a的发射极直接连接到电源vdd2，三极管q2a的集电极输出通过电阻r15连接到三极管q3b的基极，电容c9并联在电阻r15两端，电容c10跨接在三极管q3b集电极和基极之间；三极管q3b的集电极输出通过电阻r19连接到三极管q2b基极，同时三极管q2b基极通过电阻r16连接到电源vdd2，三极管q2b的发射极直接连接到电源vdd2，三极管q2b集电极通过电阻r21连接到参考地gnd2，同时三极管q2b集电极输出连接到rs485电平转换单元中通信接口芯片u6的第2管脚。

14、进一步地，所述的rs485电平转换单元包括通信接口芯片u6和电阻r24、电阻r27；通信接口芯片u6第1管脚连接到第二红外发射单元中的电阻r22，通信接口芯片u6的第2、3管脚并在一起连接到第二信号放大及整形单元中三极管q2b的集电极，通信接口芯片u6的第4管脚连接到第二信号放大及整形单元中的比较器u4第4管脚，通信接口芯片u6的第5管脚直接连接到参考地gnd2，通信接口芯片u6的第6管脚通过电阻r24连接到电源vdd2，同时连接到对外接口兼供电单元j1第1管脚，通信接口芯片u6的第7管脚通过电阻r27连接到参考地gnd2，同时连接到对外接口兼供电单元j1第2管脚，通信接口芯片u6的第8管脚直接连接到电源vdd2。

15、本实用新型的优点及有益效益：

16、本实用新型在保证电表结构满足ip54的情况下，实现了近红外通信与rs485的转换，并且将近红外通信速率提高到921.6khz，并且无需额外的定时器等电路来单独控制rs485接口芯片的收发，以低成本电路实现红外信号与rs485信号的同步转换，便于客户操作，更安全且成本更具优势。