本發(fā)明涉及電測量技術(shù)領(lǐng)域，更特定而言之，涉及一種用于電能表RS485通信接口的綜合性能測試的模組及測試方法。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的電能表校驗臺或測試工裝僅能完成RS485接口通與不通檢測，或僅能完成帶載能力測試等某一項測試，不能完成全面的性能測試，無法判斷RS485性能優(yōu)劣。在實際應(yīng)用中，由于溫度不同、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)數(shù)量不同、現(xiàn)場布線不同、外部環(huán)境干擾量不同、采集裝置RS485通信接口波特率偏移等原因?qū)е翿S485通信失敗。若要進(jìn)行全面的性能測試，需要在實驗室通過各種不同的儀器進(jìn)行手工檢測不同的項目才能完成。這樣的檢測效率只能滿足個別樣機(jī)的測試。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提供一種電能表RS485通信接口綜合性能測試模組，用于測試電能表RS485通信接口的綜合性能，包括帶載能力、共模通信能力、接收靈敏度、遲滯、信號占空比、波特率冗余度，所述模組包括：MCU，作為控制器；連接所述MCU的RS485芯片，用于與被測電能表RS485通信接口連接；多路隔離電源、用于連接外部直流電源，將其轉(zhuǎn)換成多路直流電源，以提供所述模組各部分電路的工作電源；

通信模塊，用于與上位機(jī)（較佳的選用PC機(jī)）通訊，包括連接所述MCU的第一通信接口（較佳的選用RS232串口），用于接收所述上位機(jī)控制命令；連接所述RS485芯片的第二通信接口（較佳的選用RS232串口），用于上位機(jī)數(shù)據(jù)抄表通信；

連接所述MCU和RS485芯片的負(fù)載調(diào)整電路，用于根據(jù)所述MCU發(fā)出的控制信號調(diào)整負(fù)載阻抗大小，以將所述RS485芯片的485信號轉(zhuǎn)換成動態(tài)衰減的485信號。

連接所述MCU的共模電壓輸出電路，用于根據(jù)所述MCU發(fā)出的控制信號，以輸出大小可調(diào)的共模電壓提供給所述被測電能表的RS485通信接口。

連接所述MCU的信號采集電路，用于采集所述被測電能表RS485通信接口接收的電壓信號，包括捕捉電壓信號和脈沖寬度。

作為優(yōu)選的，所述負(fù)載調(diào)整電路，包括多個負(fù)載（較佳的選用電阻）、多個第一開關(guān)器件；所述第一開關(guān)器件，用于根據(jù)所述MCU輸出的控制信號，來對所述負(fù)載或負(fù)載的串并聯(lián)組合進(jìn)行短路或開路，以調(diào)整所述動態(tài)衰減的485信號的輸出。

作為優(yōu)選的，可通過對所述負(fù)載的串并聯(lián)組合的微調(diào)，來補(bǔ)償所述第一開關(guān)器件觸點(diǎn)阻抗對輸出負(fù)載阻抗值的影響。

作為優(yōu)選的，所述第一開關(guān)器件為繼電器開關(guān)。

作為優(yōu)選的，所述共模電壓輸出電路，包括多個負(fù)載、多個第二開關(guān)器件，所述第二開關(guān)器件根據(jù)所述MCU發(fā)出的控制信號，來對所述負(fù)載或負(fù)載的串并聯(lián)組合進(jìn)行短路或開路，調(diào)整負(fù)載網(wǎng)絡(luò)的阻抗，以輸出大小可調(diào)的共模電壓。

作為優(yōu)選的，所述信號采集電路，接收所述被測電能表RS485通信接口的 A、B信號，并分別分壓后輸出至所述MCU的A/D采集口；同時，接收所述被測電能表RS485通信接口接收信號并輸出至所述MCU的脈寬捕捉口，以捕捉接收信號脈寬。

所為優(yōu)選的，所述脈寬捕捉口采用雙沿觸發(fā)比較捕捉所述脈寬。

作為優(yōu)選的，所述模組可嵌入到電能表校驗臺上，用于自動完成大批量電能表RS485綜合性能測試。

一種電能表RS485通信接口綜合性能測試方法，應(yīng)用上述RS485通信接口綜合性能測試模組，包括以下步驟：

步驟1：在上位機(jī)中設(shè)置各測試項目，包括帶載能力測試、共模通信能力測試、接收靈敏度、遲滯、信號占空比、波特率冗余度等信號測試。

步驟2：選擇測試項目，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，包括通訊參數(shù)、負(fù)載調(diào)整阻抗值，共模電壓大小；

步驟 3：上位機(jī)通過第一通信接口，發(fā)送控制命令給所述模組的控制器MCU；

步驟4：帶載能力測試：在所述上位機(jī)中按照從小到大或從大到小的順序，依次輸入需調(diào)整的負(fù)載阻抗值，所述MCU通過第一通信接口接收所述上位機(jī)發(fā)送的帶載能力測試命令，并控制所述負(fù)載調(diào)整電路依次輸出對應(yīng)的負(fù)載阻抗值，上位機(jī)通過第二通信接口實時監(jiān)視并記錄抄表數(shù)據(jù)，檢驗數(shù)據(jù)是否正確，所得第一次不正確數(shù)據(jù)或通信不成功對應(yīng)的負(fù)載阻抗值，即為被測電能表RS485通信接口極限帶載能力；

步驟5：共模通信能力測試：在所述上位機(jī)中按照從小到大或從大到小的順序，依次輸入需調(diào)整的共模電壓值，所述MCU通過第一通信接口接收上位機(jī)發(fā)送的共模通信能力測試命令，并控制所述共模電壓輸出電路依次輸出對應(yīng)的共模電壓值，上位機(jī)通過第二通信接口實時監(jiān)視并記錄抄表數(shù)據(jù)，并檢驗數(shù)據(jù)是否正確，所得第一次不正確數(shù)據(jù)或通信不成功的對應(yīng)的共模電壓，即為被測電能表RS485通信接口極限共模通信能力；

步驟6：綜合性能測試：所述MCU通過第一通信接口接收上位機(jī)綜合性能測試命令，將所述信號采集電路采集到的被測電能表RS485通信接口接收的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，并計算出接收靈敏度、遲滯、信號占空比、波特率冗余度等性能參數(shù)，其計算結(jié)果通過第一通信接口發(fā)送至上位機(jī)中保存和顯示。

作為優(yōu)選的，所述步驟4、5、6的順序可任意調(diào)換。

所述的電能表RS485通信接口綜合性能測試模組可完成電能表RS485帶載能力、共模通信能力、接收靈敏度、占空比冗余度、波特率冗余度等測試，可嵌入到現(xiàn)有的電能表校驗臺，將原先只能在實驗室完成的電能表RS485通信接口綜合性能測試加入到大批量校驗臺，將原先只能手工完成的項目變?yōu)樽詣油瓿?，效率大大提高，在檢驗環(huán)節(jié)可檢出大量的通信成功但性能指標(biāo)不滿足需求的電能表，大大的降低電能表現(xiàn)場運(yùn)行故障率。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。

圖1是本發(fā)明一種RS485通信接口綜合性能測試模組的一個較佳實施例原理示意圖。

圖2是本發(fā)明一種RS485通信接口綜合性能測試模組的一個較佳實施例的MCU外部接線圖。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處的實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。

如圖1所示，所述的RS485通信接口綜合性能測試模組，包括控制器MCU、RS485芯片、多路隔離電源、連接所述MCU的第一通信接口、連接所述RS485芯片的第二通信接口、連接所述MCU和RS485芯片的負(fù)載調(diào)整電路、連接所述MCU的共模電壓輸出電路、連接所述MCU的信號采集電路。

MCU選用通用芯片，資源要求如下：5V電源可靠工作；至少1個UART口、UART波特率300~115200可配置；至少48個IO口、2路10位以上AD、2個脈寬捕捉口。在一個實施例中所述MCU選用UPD78F0527的單片機(jī)。

多路隔離電源，連接于外部直流24V電源，以此作為輸入電源。在一個較佳的實施例中，所述的多路隔離電源采用多個隔離DC-DC模塊，至少輸出3路電源，包括12V、5V、15V直流電源。其中5V電源為MCU、第一、二通信接口、RS485 芯片供電，12V電源為負(fù)載調(diào)整電路供電，15V電源為共模電壓輸出電路供電。

在一個較佳的實施例中，所述的第一通信接口、第二通信接口均采用RS232串口。

在一個較佳的實施例中所述負(fù)載調(diào)整電路，采用10個電阻組合串聯(lián)，步長為1歐姆的負(fù)載阻抗網(wǎng)絡(luò)，10個繼電器開關(guān)分別對10個電阻組合進(jìn)行短路或開路。通過MCU對10個繼電器開關(guān)的控制，可配出1~1024歐姆阻值的負(fù)載。各電阻組合的阻值分別為1、2、4、8、16、32、64、128、256、512歐姆。

在一個較佳的實施例中，可通過對所述電阻串并聯(lián)組合的微調(diào)，來補(bǔ)償繼電器觸點(diǎn)阻抗對輸出負(fù)載阻抗值的影響。

在一個較佳的實施例中，所述共模電壓輸出電路，采用DC-DC降壓方案，通過MCU調(diào)整DC-DC的反饋電阻網(wǎng)絡(luò)的阻值，將多路隔離電源輸出的15V電源轉(zhuǎn)換成可調(diào)的-12V~12V電壓，所述的15 V電源和可調(diào)的-12~12V電壓之間設(shè)置有穩(wěn)壓器。所述的共模電壓輸出電路包括兩路0~12V電路和正負(fù)電壓切換電路。所述正負(fù)電壓切換電路與MCU連接，接收MCU發(fā)出的控制命令，將其中一路0~12V電路輸出的0~12V可調(diào)電源轉(zhuǎn)換成-12V~0V可調(diào)電源，從而使所述共模電壓輸出電路輸出-12 V~12V可調(diào)的共模電壓，提供給被測電能表RS485通信接口的接地端。

電阻網(wǎng)絡(luò)采用12個串聯(lián)的電阻，通過MCU控制12個光耦來控制所述12個電阻的短路或開路，輸出可調(diào)的0~12 V電壓。

在一個較佳的實施例中，所述信號采集電路，將被測電能表 RS485通信接口的A、B信號分別分壓后輸出至MCU 的A/D采集口；將RS485通信接口的RXD管腳直接連接到MCU脈寬捕捉口，即將被測電能表的RS485通信接口的接收信號送入MCU的脈寬捕捉口，采用雙沿觸發(fā)比較捕捉脈寬。通過MCU內(nèi)部計算，得出電能表RS485通信接口的接收靈敏度、信號占空比、波特率冗余度等，并將測試結(jié)果通過第一通訊接口上傳至上位機(jī)。

圖2給出了一個較佳實施例的MCU外部接線圖，所述MCU為UPD78F0527的單片機(jī)，其中CTRL1~CTRL10端子分別連接于控制所述12個電阻短路或接通的12個光耦輸入端，MCU的LOAD1~LOAD10端子分別于連接于控制所述的10個電阻組合的繼電器開關(guān)輸入端，OF、ON端子分別連接共模電壓輸出電路中的正負(fù)切換電路輸入端。

在一個較佳的實施例中，將多個模組嵌入到一臺電能表校驗臺上，同時自動測試電能表RS485通信接口的綜合性能，包括帶載能力、共模通信能力、接收靈敏度、信號占空比、波特率冗余度等。

應(yīng)用上述電能表RS485通信接口綜合性能測試模組，按照下述步驟對多個電能表RS485通信接口同時進(jìn)行綜合性能測試：

步驟1：在上位機(jī)PC機(jī)中設(shè)置各測試項目，包括帶載能力測試、共模通信能力測試、接收靈敏度、信號占空比、波特率冗余度等性能測試；

步驟2：選擇測試項目，并設(shè)置相關(guān)參數(shù)，包括通訊參數(shù)、負(fù)載調(diào)整阻抗值，共模電壓大小；

步驟 3：PC機(jī)通過第一通信接口，發(fā)送控制命令給所述模組的MCU UPD78F0527單片機(jī)；

步驟4：帶載能力測試：在PC機(jī)中按照從小到大或從大到小的順序，依次輸入需調(diào)整的負(fù)載阻抗值，單片機(jī)接收PC機(jī)發(fā)送的帶載能力測試命令，控制負(fù)載調(diào)整電路依次輸出對應(yīng)的電阻阻值，PC機(jī)通過RS232串口實時監(jiān)視記錄抄表數(shù)據(jù)，并檢驗數(shù)據(jù)是否正確，所得第一次正確數(shù)據(jù)或通信不成功時對應(yīng)的電阻阻值，即為被測電能表RS485通信接口極限帶載能力；

步驟5：共模通信能力測試：在PC機(jī)中按照從小到大或從大到小的順序，依次輸入需調(diào)整的共模電壓值，單片機(jī)接收PC機(jī)發(fā)送的共模通信能力測試命令，控制共模電壓輸出電路依次輸出對應(yīng)的共模電壓值，PC機(jī)實時監(jiān)視記錄抄表數(shù)據(jù)，并檢驗數(shù)據(jù)是否正確，所得第一次不正確數(shù)據(jù)或通信不成功時對應(yīng)的共模電壓，即為被測電能表RS485通信接口極限共模通信能力；

步驟6：綜合性能測試：PC機(jī)發(fā)送綜合性能測試，單片機(jī)接收PC機(jī)發(fā)出的命令，將信號采集電路采集到的被測電能表RS485通信接口接收的電壓信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過計算得出接收靈敏度、信號占空比、波特率冗余度等性能參數(shù)，并通過RS232串口發(fā)送到PC機(jī)顯示和保存。

上述步驟中步驟4、5、6的順序可任意調(diào)換。

上述實施例將原先只能手工完成的項目變?yōu)樽詣油瓿?，效率大大提高，在檢驗環(huán)節(jié)可檢出大量的通信成功但性能指標(biāo)不滿足需求的電能表，可大大的降低電能表現(xiàn)場運(yùn)行故障率。

前述實施方式僅僅是對本發(fā)明技術(shù)方案的較佳體現(xiàn)，并非是對本發(fā)明技術(shù)方案的限定，本發(fā)明的技術(shù)范疇和權(quán)利主張是以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)的。在本發(fā)明的構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。