本發(fā)明涉及一種基于紅外通信的智能化抄表器電路，適用于智能電表的數(shù)據(jù)采集與讀取工作。

背景技術(shù)：

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)從提出到現(xiàn)今，得到了飛速的發(fā)展和完善。智能電網(wǎng)是物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的基礎(chǔ)，是關(guān)系國計民生的重要基礎(chǔ)。與傳統(tǒng)電網(wǎng)相比，智能電網(wǎng)提供了更完整和更全面的電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測圖，智能電表是智能電網(wǎng)建設(shè)的核心。高精度智能電表的出現(xiàn)對抄表系統(tǒng)提出了更高的要求，由于其高精度和智能的特點，在實際的抄表過程中，能影響其性能的因素也比普通電表更多，諸如變壓器損耗、諧波失真、非同步采樣，以及非線性元件中的任何故障都將會導(dǎo)致其性能參數(shù)的嚴重降低，使抄表變得尤為困難。因而，現(xiàn)階段研究高精度智能電表抄表技術(shù)有著極其重要的現(xiàn)實意義。紅外通信傳輸是實現(xiàn)遠程抄表系統(tǒng)的一種重要方法．它以紅外線作為載體傳輸用戶電能數(shù)據(jù)信息，通過紅外發(fā)射器和紅外接收器完成信號的空間傳輸。數(shù)字信號經(jīng)過編碼和調(diào)制后，通過光電變換電路轉(zhuǎn)換為驅(qū)動紅外發(fā)光二極管光脈沖。該光脈沖在接收端通過紅外接收器進行光電變換，然后把信號解調(diào)和解碼后得到原信號，即用戶的電能表數(shù)據(jù)。現(xiàn)有的基于紅外通信的智能抄表電路設(shè)計較為復(fù)雜，功耗較高，集成度小，準確度易受外在干擾影響，性能有待提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有紅外通信的智能抄表電路設(shè)計較為復(fù)雜，功耗較高，集成度小，準確度易受外在干擾影響的缺點，提高智能抄表電路的抗干擾性能和集成度、簡化電路設(shè)計、降低功耗，本發(fā)明設(shè)計了一種新型紅外通信的智能化抄表器電路。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是。

在新型紅外通信的智能化抄表器電路中設(shè)計了重要的兩個部分：紅外發(fā)射電路，紅外接收電路。其中紅外發(fā)射電路該電路包含定時器電路、電平轉(zhuǎn)換電路及與單片機接口電路。設(shè)計的定時器電路由美同安森美公司的MCl455芯片及其附屬電路構(gòu)成。MCl455比傳統(tǒng)的NE555組成的定時器電路功耗更低，集成度更高。紅外接收電路則由PIN型光電二極管接收光信號后直接進入帶通濾波器，然后依次進人限幅放大器和前置放大器．這樣可以避免周邊環(huán)境光使前置放大器進入飽和區(qū)或者截止區(qū)，進而影響紅外傳輸距離。

本發(fā)明的有益效果是：紅外發(fā)射電路采用MCl455芯片構(gòu)成定時器電路，功耗更低，集成度更高；紅外接收電路采用自主設(shè)計方式來完成接收電路的設(shè)計，設(shè)汁靈活，可以進行二次設(shè)計開發(fā)。整個電路的設(shè)計可以提高智能抄表電路的抗干擾性能和集成度、簡化電路設(shè)計、降低功耗。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。

圖1是紅外發(fā)射電路。

圖2是紅外接受電路框圖。

圖3是檢波器電路。

圖4是積分器電路。

圖1中，D1為發(fā)光二極管，M1為功率放大管。

具體實施方式

圖1中，R1、R2和C1為定時器脈寬調(diào)制控制元件。MCl455的3腳輸出低電平時，7腳通過R2對C3和C1放電，若3腳輸出高電平時，電源通過R1、R2對C3和C1充電。單片機TXD發(fā)出的信號經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換送入MCl455的4腳，該信號決定了調(diào)制信號的頻率。由于單片機輸出加入載波頻率為38 kHz的調(diào)幅信號來驅(qū)動TXD的微弱信號；然后，再用已調(diào)制的信號對紅外光進行光調(diào)制，驅(qū)動紅外發(fā)光管D，向外發(fā)射紅外光。D1為發(fā)光二極管，位于凸透鏡的物方焦點處，接收二極管位于凸透鏡的像方焦點處，這樣可使二極管的發(fā)射光平行出射，發(fā)射光遇到障礙物以后反射回來經(jīng)凸透鏡聚焦到紅外接收二極管，紅外發(fā)光二極管與紅外接收二極管處于同一平面。M1為功率放大管，驅(qū)動發(fā)光二極管發(fā)射振蕩的紅外光脈沖。 MCl455的3腳為控制信號，發(fā)射紅外線去控制相應(yīng)的受控裝置時，其控制的距離與發(fā)射功率成正比。為了增加紅外線的控制距離，紅外發(fā)光二極管工作于脈沖狀態(tài)。調(diào)制光的有效傳送距離與脈沖的峰值電流成正比，只需盡量提高峰值電流，就能增加紅外光的發(fā)射距離。通信過程中應(yīng)避免太陽光和其他干擾光直射到接收器窗口上。前置放大器M1的反饋電阻R3阻值較小，增大通信距離，使光最強時運算放大器處于線性工作區(qū)。

圖2中，采用PIN型光電二極管，把接收到的紅外光脈沖信號變成電流脈沖信號，并依次通過帶通濾波器、前置放大器、檢波器、積分器及整形電路。然后，將紅外PIN管送來的脈沖信號進行放大并送入限幅放大器，使其變?yōu)榫匦蚊}沖，通過濾波器進行頻率選擇，濾除干擾信號，由檢波器濾除載頻檢出原始信號,經(jīng)波形整形后，送入單片機的RXD端口。其中帶通濾波器選用MCl4413，前置放大器和限幅放大器選用TLC262系列芯片。

圖3中，當輸入為正向調(diào)幅波形時，二極管D導(dǎo)通。由于時間常數(shù)較小，電容充電快，輸出電壓可以瞬間到達很大的數(shù)值．當輸入的電壓幅值由波峰向波谷變化時，二極管D截止，電容C把在充電期間累積的電荷通過電阻R釋放出；由于時間常數(shù)較大，電容放電較慢，電容Cl起到隔離直流電壓的作用，輸出信號為解調(diào)恢復(fù)后的原調(diào)制信號。

圖4中，C2的加入減小了電路中的1/f噪聲，增大了對直流信號的抑制程度，但會使積分器的頻帶寬度受到影響。為了避免數(shù)字信號對模擬部分的干擾和各個模塊之間的相互串擾，在數(shù)字電源和模擬電源及數(shù)字地和模擬地之間分別用磁珠隔離，防止高頻信號通過連接線進入模擬模塊。