本實用新型屬于電力系統(tǒng)領域，特別涉及帶有改進型RS485通信電路的電能表。

背景技術(shù)：

當前，由于具有計量精準、通信方便的特性，智能電表已經(jīng)取代了老式的電能表，成為電力系統(tǒng)內(nèi)的主流產(chǎn)品。

在現(xiàn)有的智能電表中，使用的RS485通信電路在波特率為9600bps下，容易產(chǎn)生通信不穩(wěn)定的情況，影響了智能電表的通信效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點和不足，本實用新型提供了用于提高通信效果的帶有改進型RS485通信電路的電能表。

為了達到上述技術(shù)目的，本實用新型提供的帶有改進型RS485通信電路的智能電表，智能電表中安裝有主電路板，主電路板上設有RS485通信電路，所述RS485通信電路設有信號發(fā)送端和信號接收端；

信號發(fā)送端包括第一光耦合器、第一電阻、第二電阻以及第一三極管，第一電阻的一端與第一光耦合器的輸出端相連，第一電阻的另一端與第一三極管的基極相連，第二電阻的一端與第一三極管的基極相連，第二電阻的另一端與第一三極管的發(fā)射機相連；

信號接收端包括第二光耦合器、第三電阻、第四電阻以及第二三極管，第三電阻的一端與第二光耦合器的輸出端相連，第三電阻的另一端與第二三極管的基極相連，第四電阻的一端與第二三極管的基極相連，第四電阻的另一端與第二三極管的發(fā)射極相連。

可選的，在第一光耦合器的輸出端與第一三極管的集電極之間還設有第五電阻，第五電阻的阻值為5.1KΩ；

在第一光耦合器的輸入端還設有第六電阻，第六電阻的阻值為1KΩ。

可選的，在第二光耦合器的輸出端與第二三極管的集電極之間還設有第七電阻，第七電阻的阻值為5.1KΩ。

可選的，第一電阻的阻值為5.1Ω，第二電阻的阻值為100Ω。

可選的，第三電阻的阻值為5.1Ω，第四電阻的阻值為100Ω。

本實用新型提供的技術(shù)方案帶來的有益效果是：

通過在光耦合器與三極管之間添加了串聯(lián)的兩個電阻，使得在其中一個電阻上獲取較高的壓降，進而使三極管導通，最終從三極管處獲取到下降沿時間短的電壓波形，從而提高RS485通信電路在9600bps下的通信效果。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型的技術(shù)方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型提供的帶有改進型RS485通信電路的智能電表的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用新型的結(jié)構(gòu)作進一步地描述。

實施例一

本實用新型提供了帶有改進型RS485通信電路的智能電表，智能電表中安裝有主電路板，主電路板上設有RS485通信電路，所述RS485通信電路設有信號發(fā)送端和信號接收端；

信號發(fā)送端包括第一光耦合器1、第一電阻2、第二電阻3以及第一三極管4，第一電阻2的一端與第一光耦合器1的輸出端相連，第一電阻2的另一端與第一三極管4的基極相連，第二電阻3的一端與第一三極管4的基極相連，第二電阻3的另一端與第一三極管4的發(fā)射機相連；

信號接收端包括第二光耦合器5、第三電阻6、第四電阻7以及第二三極管8，第三電阻6的一端與第二光耦合器5的輸出端相連，第三電阻6的另一端與第二三極管8的基極相連，第四電阻7的一端與第二三極管8的基極相連，第四電阻7的另一端與第二三極管8的發(fā)射極相連。

基于上述結(jié)構(gòu)，在第一光耦合器的輸出端與第一三極管的集電極之間還設有第五電阻9，在第一光耦合器的輸入端還設有第六電阻10，在第二光耦合器的輸出端與第二三極管的集電極之間還設有第七電阻11。

在實施中，如圖1所示，本實施例中提出的在智能電表中帶有的改進型RS485通信電路，改進型RS485通信電路的改進點為將現(xiàn)有RS485通信電路中的信號發(fā)送端和信號接收端加裝了由光耦合器、電阻以及三極管構(gòu)成的局部電路。

在圖1所示的信號發(fā)送端，第一光耦合器1的電流傳輸比(輸出管的工作電壓為規(guī)定值時，輸出電流和發(fā)光二極管正向電流之比為電流傳輸比，CTR)在正向電流(在被測管兩端加一定的正向電壓時二極管中流過的電流，IF)為5mA時，處于相對平坦的位置，此時第一光耦合器的端腳1、2處的最大壓降為1.2V，因此第七電阻的阻值為0.76KΩ左右最為合適，但是考慮到功耗，將第七電阻11的阻值調(diào)整為1KΩ，此時第一光耦合器1的IF為3.8mA-4mA。當?shù)谄唠娮?1的阻值為1KΩ、IF＝0.7mA時，第一光耦合器的CTR會衰減至0.3，此時經(jīng)過第一光耦合器1放大后的集電極電流IC為0.7×0.3×6＝1.26mA。

根據(jù)實際測量，當IC為1mA-2mA時，第一三極管4中基級與發(fā)射級間電壓VBE最小為0.5V，假設此時基極電流IB沒有的情況下，要求IC*第二電阻3＜0.5V，第二電阻3＜397Ω。當?shù)谝还怦詈掀?輸入電壓為低電壓時，流過第七電阻11的電流最小值為3.4mA。當IF＝3.4mA時，CTR值降為90％；當環(huán)境溫度為75℃時，CTR值降為75％；這樣在75℃時流過第一光耦合器1的輸出端電流的最小值為IF*(0.9*0.75*CTR)＝6.88mA；當IC大于1mA情況下VBE最小為0.5V，所以第一電阻2與第二電阻3的阻值和大于0.5V/6.88mA＝72.6Ω。當IF＝3.4mA時，CTR值降為90％左右；當環(huán)境溫度為-25℃時，CTR值基本不變；這樣在-25℃時流過第一光耦合器1的輸出端的電流最小值為IF*(0.9*CTR)＝9.18mA；根據(jù)以上曲線，IC大于1mA情況下VBE最小為0.75V，所以第一電阻1與第二電阻2的阻值和(此時，由于第一電阻1阻值相對于第二電阻2阻值較小，這樣壓降都基本落在第二電阻2上)＞0.75V/9.18mA＝81.7Ω。

當?shù)谝还怦詈掀?中的光敏三極管飽和導通時，第一光耦合器1輸出腳之間的壓降大概為0.2V，此時第一光耦合器1中端腳3上的電壓為3V-0.2V＝3.1V；要保證第一三極管4導通，需要令第一三極管4的基極電壓要大于0.7V，所以第一電阻1阻值＜[(3.1-0.7)/0.7]*第二電阻2阻值。

第一電阻2和第二電阻3選擇原則：

1)第一電阻2阻值盡量小，使得第一光耦合器1輸出端導通后流過第一電阻2、第二電阻3串聯(lián)電阻的壓降最大限度在第二電阻3上面，確保第一三極管4盡快導通。

2)第二電阻3的阻值應盡量小，第一三極管4的最小放大倍數(shù)為200，所以導通要求的基極電流很小，使得第一光耦合器1輸出端導通后流過第一電阻2的電流基本都分到第二電阻3上面，這樣做同時也是為了盡量減小基極電流。所以只要求在第一光耦合器1輸出端最小導通電流情況下，第二電阻3上的壓降滿足第一三極管4的導通要求。

選擇第一電阻2的阻值為5.1Ω，第二電阻3的阻值為100Ω。

當?shù)诙娮?＝100Ω，IF＝4mA時，流過第二電阻的電流為0.7V/100Ω＝7mA，Ib＜9.18mA–7mA＝4.18mA。第一三極管4的最小放大倍數(shù)為180，所以第一三極管4的最小IC＝180*4.18mA＝752mA，同時第一三極管4集電極電流要＜100mA，STM32的IO口TTL輸入低時的最大輸入為0.8V，所以第七電阻11＞(3.3V-0.8V)/100mA＝25Ω；MCU的IO為浮空輸入時，內(nèi)阻大概為20MΩ，輸入為高的最低電平為2V，所以第七電阻11＜(3.3V-2V)*20M/2V＝13MΩ；考慮第一三極管4的輸出電容，以及PCB板走線電容的和約為40pF，按9600的波特率來計算，電平寬度必須大于65us，根據(jù)上升沿時間計算公式：第七電阻×40pF＜104us-65us，第七電阻11＜975kΩ。所以25Ω＜第七電阻＜975kΩ，考慮電平上升沿時間盡量短且抗干擾能力強，第七電阻11選擇5.1kΩ。

上述內(nèi)容為對RS485通信電路中信號發(fā)送端部分電路的具體描述，從圖1中可以看出，信號發(fā)送端與信號接收端的電路細節(jié)基本相同，電路響應步驟也很相似，因此，就不再對新加接收端中的電路原理以及元件參數(shù)進行詳細描述。

本實用新型提出帶有改進型RS485通信電路的智能電表，在智能電表中安裝有主電路板，在電路板上設有改進后的RS485通信電路，包括設有信號發(fā)送端和信號接收端；信號發(fā)送端包括第一光耦合器、第一電阻、第二電阻以及第一三極管；信號接收端包括第二光耦合器、第三電阻、第四電阻以及第二三極管。通過在光耦合器與三極管之間添加了串聯(lián)的兩個電阻，使得在其中一個電阻上獲取較高的壓降，進而使三極管導通，最終從三極管處獲取到下降沿時間短的電壓波形，從而提高RS485通信電路在9600bps下的通信效果。

上述實施例中的各個序號僅僅為了描述，不代表各部件的組裝或使用過程中的先后順序。

以上所述僅為本實用新型的實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。