集中器電路模塊制造技術

本實用新型專利技術公開了一種集中器電路模塊，是一種基于模擬MBus電路的電路，包括有電源接口電路、喚醒上電電路、信號選通電路、顯示電路、模擬MBus電路、按鍵接口電路、在線編程接口電路、兩級電壓檢測電路、穩壓電路、IC卡接口電路、IC卡接口電源選擇和控制電路、IC卡時鐘源選擇電路、時鐘頻率產生電路、ESAM模塊電路、時鐘芯片模塊電路，所述電路均電連接到主芯片電路，喚醒上電電路與信號選通電路電連接。本實用新型專利技術的集中器電路模塊具有良好的安全性、廣泛的電壓檢測范圍，使用該電路模塊的表具具有良好的安全性和使用壽命。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種集中器電路模塊，屬于測量器具組成電路領域。
技術介紹
智能水表是一種目前在水計量器具市場上比較流行的一種測量表具，相對于傳統的機械表具，智能水表增加了 CPU等能夠實現自動化、智能運算的部件從而實現了用水計量管理的智能化，普通的IC卡(又稱CPU卡)智能水表僅僅具有簡單的邏輯和存儲電路，無法實現水表功能的擴展，并且由于電路簡單，通常無法有效處理外界的電壓波動，容易出現安全故障；為了擴展CPU卡的功能，新型的IC卡不僅使用了 CPU，還增加了專門的ESAM(嵌入式安全控制模塊)安全芯片用于實現計量的安全性和準確性。但是已有的使用了 ESAM安全芯片的產品，在電路設計之初都是采用各家廠商自行設計的電路通訊協議實現的電路模塊與IC卡的交互，這種設計方式導致市場上的諸多表具無法統一的將表具內的數據信息向外部機器傳送，從而無法實現智能、統一、數字化表具數據統計，降低了表具的協同效率，很多情況下只能通過工作人員現場抄表。
技術實現思路
針對現有技術中的具有ESAM安全芯片的表具通用性差、無法向外界傳輸數據信息的問題，本技術提供了一種基于通用的工業標準的模擬MBus (Modbus協議)電路的集中器電路模塊，使得各電路模塊的數據通訊基于通用的工業協議實現，有效改善了表具的通用性，能夠將表具內存儲的數據經由集中器的MBus總線傳輸給上位機的中央管理系統，實現了統一智能遠程數據統計，顯著改進了使用效率，同時通過改進電壓檢測和穩壓，拓展了表具的適用范圍。為實現上述目的，本技術是通過下述技術方案實現的:集中器電路模塊，結構包括有電源接口電路、喚醒上電電路、信號選通電路、顯示電路、模擬MBus電路、按鍵接口電路、在線編程接口電路、兩級電壓檢測電路、穩壓電路、IC卡接口電路、IC卡接口電源選擇和控制電路、IC卡時鐘源選擇電路、時鐘頻率產生電路、ESAM模塊電路、時鐘芯片模塊電路，所述電路均電連接到主芯片電路，喚醒上電電路與信號選通電路電連接。其中，所述電源接口電路設有電源輸入口與外部電源連接，電源輸入接口上設有二極管。通過采用二極管做隔離，能夠有效防止電源反接，提高電路的安全性。其中，信號選通電路、喚醒上電電路分別設有三組相對應的信號接口，用于實現喚醒上電電路的激活。兩者的關系為信號選通電路在三路信號中至少一個信號來臨時，會激活上述喚醒上電電路，從而單片機CPU開始工作，然后單片機通過掃描得出當前是哪個信號來臨，再作出相應的處理。當信號處理完成時置低信號選通來斷開信號與單片機的鏈接，保證電源的可靠掉電；所述的喚醒上電電路用于實現下述功能=CPU卡在沒有任何信號(例如插卡信號，采樣信號，掉電信號等)來臨時處于掉電狀態，功耗為O ;當有信號來時喚醒上電電路給電容充電使電路導通，使得整個CPU卡單片機上電，同時鎖定上電信號。其中，所述顯示電路與表具上的液晶顯示裝置連接，該電路由主芯片電路直接連接以程序控制向表體上的顯示裝置推送主芯片電路輸出的顯示內容。其中，所述按鍵接口電路與表具上的按鍵連接，通過此電路可以相應表具外殼上不同按鍵的功能。其中，在線編程接口電路設有多個可以與外界計算機或上位機通訊的電路端子，能夠通過在線編程接口電路實現對卡片功能的擴展和更改修訂。其中，所述兩級電壓檢測電路設有電壓檢測芯片檢測電壓，設有三極管獲得兩級電壓檢測。該電路用于實現對外部電壓的檢測，具體的實現是通過檢測芯片MD7024來檢測，當電壓低于2.4V時，MD7024輸出低電平，同時通過控制三極管開關獲得兩級電壓檢測。其中，穩壓電路用于為主芯片電路提供穩定的電壓，為了防止外界電路電壓過高導致的不利影響，所述穩壓電路還設有穩壓電源模塊用于穩定主芯片電路的電壓。在外部電壓高于3V的情況下，穩壓電源模塊使單片機的工作電壓穩定在3.3V。其中，所述IC卡接口電路、IC卡接口電源選擇和控制電路與表具上的IC卡卡座電連接，IC卡接口電路用于實現IC卡的接入，IC卡接口電源選擇和控制電路用于當檢測到卡信號來臨時給卡供電，CPU主芯片處理完成時給卡掉電。其中，IC卡時鐘源選擇電路、時鐘頻率產生電路、時鐘芯片模塊電路為表具上的IC卡卡座上的IC卡、ESAM模塊等提供時鐘信號。如本領域技術人員所知，IC卡需要經過與IC卡卡座上的接口電路交互以后才能執行特定的功能，其中的時鐘芯片模塊電路用于利用時鐘芯片與單片機之間的通信，使單片機獲得標準的實時時鐘信息；其中的時鐘頻率產生電路用于向卡提供時鐘信號，時鐘信號的實際頻率范圍在復位應答期間可以為不同的頻率，例如通常所用的是I 5MHz的時鐘頻率，IC卡時鐘源選擇電路用于具體選擇時鐘頻率產生電路輸出的哪路時鐘頻率。其中，模擬MBus電路，在工業上也稱為MBus總線模擬電路，在該總線上能傳輸電力和信號，能夠在長距離電纜上實現傳輸，并且其工作方式是問答式的，表具終端在接到中央服務器管理系統的指令后才會經由MBus電路通過該模擬電路上的接口將數據通過線纜傳輸給遠程管理系統，此類產品在工業控制和建筑系統上是常見的，本技術可以采用現有任何的MBus模擬電路，通用的是德州儀器公司的MBus產品模塊。其中，ESAM模塊電路為表具增加了加密認證能力，該模塊固定安裝在卡表內部，存儲卡表運行過程中的所有重要參數，通過水表內ESAM模塊和用戶卡進行相互認證及信息交換，市場上有多家廠商提供了多種規格的此類模塊，均可用于本技術，例如常見的北京握奇數據的此類產品。其中，主芯片電路，又稱單片機、CPU等，用于控制整個電路模塊工作，尤其可以直接控制液晶的顯示內容。通過上述改進，應用本技術的表具在表內數據統計管理時，能夠方便的將多個表具內的計數數據以統一的協議方式傳輸給遠程的管理系統，大大提高了工作效率。附圖說明圖1為本技術電路模塊的結構示意圖；圖2為應用了本技術電路模塊的表具統一與遠程管理系統連接的布線示意圖；圖3-圖18顯示了電源接口電路、喚醒上電電路、信號選通電路、顯示電路、模擬MBus電路、按鍵接口電路、在線編程接口電路、兩級電壓檢測電路、穩壓電路、IC卡接口電路、IC卡接口電源選擇和控制電路、IC卡時鐘源選擇電路、時鐘頻率產生電路、ESAM模塊電路、時鐘芯片模塊電路、主芯片電路的元器件布線圖。具體實施方式參考圖1，為本技術的電路模塊的結構示意圖，其中電源接口電路、喚醒上電電路、信號選通電路、顯示電路、模擬MBus電路、按鍵接口電路、在線編程接口電路、兩級電壓檢測電路、穩壓電路、IC卡接口電路、IC卡接口電源選擇和控制電路、IC卡時鐘源選擇電路、時鐘頻率產生電路、ESAM模塊電路、時鐘芯片模塊電路均電連接到主芯片電路，喚醒上電電路與信號選通電路電連接。參考圖2，顯示了多個表具1、2、3通過統一的MBus總線連接到遠程管理系統4的結構。參考圖3，為電源接口電路，采用電源輸入接口 JDY-DY1，接口上設有采用二極管D2(型號IN4007)做隔離，防止電源反接。參考圖4，為喚醒上電電路，當有信號來時給電容(CS81、C82、C83)充電使三極管V80導通，主芯片電路上電，同時通過SD鎖定上電信號。參考圖5，為信號選通電路，當KA、CAI1、CAI2中的一個信號來臨時，就會激活上述喚醒上電電路，從而單片機本文檔來自技高網...

【技術保護點】
集中器電路模塊，其特征在于結構包括有電源接口電路、喚醒上電電路、信號選通電路、顯示電路、模擬MBus電路、按鍵接口電路、在線編程接口電路、兩級電壓檢測電路、穩壓電路、IC卡接口電路、IC卡接口電源選擇和控制電路、IC卡時鐘源選擇電路、時鐘頻率產生電路、ESAM模塊電路、時鐘芯片模塊電路，所述電路均電連接到主芯片電路，喚醒上電電路與信號選通電路電連接。

【技術特征摘要】
1.中器電路模塊，其特征在于結構包括有電源接口電路、喚醒上電電路、信號選通電路、顯示電路、模擬MBus電路、按鍵接口電路、在線編程接口電路、兩級電壓檢測電路、穩壓電路、IC卡接口電路、IC卡接口電源選擇和控制電路、IC卡時鐘源選擇電路、時鐘頻率產生電路、ESAM模塊電路、時鐘芯片模塊電路，所述電路均電連接到主芯片電路,喚醒上電電路與信號選通電路電連接。2.根據權利要求1所述的集中器電路模塊，其特征在于所述電源接口電路設有電源輸入口與外部電源連接，電源輸入接口上設有二極管。3.根據權利要求1所述的集中器電路模塊，其特征在于信號選通電路、喚醒上電電路分別設...

【專利技術屬性】
技術研發人員：王文進，常海利，
申請(專利權)人：北京京源水儀器儀表有限公司，
類型：新型
國別省市：北京;11