本發(fā)明涉及電能表紅外通信領(lǐng)域，特別涉及一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法。

背景技術(shù)：

1、電能表紅外通信技術(shù)在電力系統(tǒng)中扮演著至關(guān)重要的角色，抄表設(shè)備通過(guò)紅外通信技術(shù)，可以將電能表上的電量、功率、電壓、電流等電參數(shù)的數(shù)據(jù)信息抄讀回來(lái)，利用紅外通信，管理人員可以通過(guò)抄表設(shè)備對(duì)電能表的參數(shù)進(jìn)行配置和調(diào)整，如設(shè)置電價(jià)、時(shí)段等，以適應(yīng)不同的用電需求和管理要求。

2、電能表紅外通信的載波頻率是數(shù)據(jù)傳輸?shù)幕?，其?biāo)準(zhǔn)通常由國(guó)際或國(guó)內(nèi)電力行業(yè)的相關(guān)組織制定。目前，廣泛采用的載波頻率為38khz，這是基于該頻率在紅外波段中具有較好的穿透性和抗干擾性而確定的。

3、電能表紅外載波產(chǎn)生一般有兩種方案，一種是純硬件電路設(shè)計(jì)產(chǎn)生的38khz頻率的方波，結(jié)合mcu的串口發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)完成紅外載波的數(shù)據(jù)發(fā)送；另一種是純軟件的方法，通過(guò)mcu的內(nèi)部資源pwm脈沖寬度調(diào)制的方法產(chǎn)生38khz的方波，再結(jié)合mcu的串口發(fā)送數(shù)據(jù)來(lái)完成紅外載波的數(shù)據(jù)發(fā)送。

4、其中，純硬件電路的方案，在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的工作后，同時(shí)受到外部的溫濕度的影響，其匹配產(chǎn)生方波的電阻值和電容值都發(fā)生了變化，從而導(dǎo)致參與計(jì)算的38khz方波的頻率會(huì)發(fā)生了偏大或偏小，使紅外發(fā)射時(shí)的載波頻率偏離了中心頻率38khz，進(jìn)而導(dǎo)致紅外接收端接收不到數(shù)據(jù)，或者通信距離減少。另一種純軟件的方法產(chǎn)生的方波，由于產(chǎn)生的pwm頻率主要來(lái)源于mcu的晶振時(shí)鐘主頻分頻，而mcu的晶振長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后，受外部溫濕度的影響，晶振產(chǎn)生的頻率也會(huì)產(chǎn)生偏移，從而導(dǎo)致pwm分頻下來(lái)的也隨著主頻的變化而變化，同樣會(huì)導(dǎo)致紅外在發(fā)射時(shí)載波頻率偏離了中心頻率38khz。

5、由于上述兩種紅外載波頻率均存在偏移38khz的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致抄表終端在使用紅外抄讀電能表數(shù)據(jù)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抄讀失敗和紅外通信距離短問(wèn)題，因此，提出一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問(wèn)題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，所述檢測(cè)與修正的方法包括以下幾個(gè)步驟：

3、s1，首先電能表上電后進(jìn)行初始化；

4、s2，通過(guò)電能表的mcu配置pwm時(shí)鐘頻率，且把pwm的分頻系數(shù)k在程序里定義成變量，在出廠時(shí)寫(xiě)入分頻系數(shù)k的默認(rèn)值，同步存入flash中并進(jìn)行斷電保存；

5、s3，進(jìn)行寄存器設(shè)置，且在電能表每次工作的初始化時(shí)，都讀取flash中的分頻系數(shù)k，并調(diào)用pwm分頻系數(shù)k寫(xiě)入設(shè)置的寄存器；

6、s4，啟動(dòng)電能表輸出pwm的方波；

7、s5，手持檢測(cè)終端對(duì)電能表輸出的方波進(jìn)行頻率采樣檢測(cè)；

8、s6，計(jì)算測(cè)量的方波頻率值，得出實(shí)際的方波頻率測(cè)量值設(shè)為fc，且單位為khz；

9、s7，結(jié)合方波頻率標(biāo)準(zhǔn)值對(duì)實(shí)際的方波頻率測(cè)量值進(jìn)行分頻系數(shù)k值的修正，其中方波pwm頻率標(biāo)準(zhǔn)值設(shè)置為fb，且數(shù)值為38khz；

10、s8，將修正后的分頻系數(shù)k值通過(guò)手持檢測(cè)終端的數(shù)據(jù)通信接口與電能表內(nèi)部的mcu通信；

11、s9，電能表內(nèi)部的mcu收到修正后的分頻系數(shù)k值后，重新寫(xiě)入pwm配置的寄存器中，配置好后將pwm的方波頻率維持在38khz，然后引入到紅外發(fā)射部分，配合通用異步收發(fā)傳輸器進(jìn)行紅外數(shù)據(jù)發(fā)送。

12、優(yōu)選的，所述方波頻率標(biāo)準(zhǔn)值38khz是通過(guò)mcu內(nèi)部的晶振時(shí)鐘設(shè)置分頻系數(shù)k而來(lái)。

13、優(yōu)選的，所述分頻系數(shù)k的默認(rèn)值計(jì)算公式為：

14、k＝16mhz/38khz≈421?(1)；

15、其中，16mhz為晶振上電起振后提供給mcu的主頻率，38khz為方波pwm頻率標(biāo)準(zhǔn)值，因此，把k＝421分頻系數(shù)通過(guò)軟件寫(xiě)入mcu相關(guān)的pwm寄存器后，可產(chǎn)生38khz的方波。

16、優(yōu)選的，所述s3寄存器設(shè)置過(guò)程中增加分頻系數(shù)k的修改接口，且允許與手持檢測(cè)終端的接口協(xié)議通過(guò)通信進(jìn)行修改。

17、優(yōu)選的，所述手持檢測(cè)終端進(jìn)行頻率的檢測(cè)與修正時(shí)，根據(jù)手持檢測(cè)終端傳輸?shù)男拚齾?shù)進(jìn)行分頻系數(shù)k的調(diào)整，修正后的分頻系數(shù)k同步更新到flash中，使得電能表在每次調(diào)用pwm功能都能使用最新修正的分頻系數(shù)k。

18、優(yōu)選的，所述分頻系數(shù)k值的修正判別是通過(guò)實(shí)際的方波頻率測(cè)量值fc和方波pwm頻率標(biāo)準(zhǔn)值fb比對(duì)進(jìn)行，表示為：

19、若fc>fb，則把分頻k增加，如果fc<fb，則把分頻k減小。

20、優(yōu)選的，所述手持檢測(cè)終端為帶有通信功能的頻率測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，且定期通過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行校驗(yàn)核對(duì)，用于確保手持檢測(cè)終端的測(cè)量精度。

21、優(yōu)選的，所述手持檢測(cè)終端的頻率采樣測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程包括以下操作：

22、a1，首先被測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)放大處理，達(dá)到手持檢測(cè)終端的有效采樣的信號(hào)幅度和有效范圍；

23、a2，然后被測(cè)量信號(hào)再經(jīng)過(guò)由運(yùn)算放大器設(shè)計(jì)的比較器，使得采集到信號(hào)符合后續(xù)處理器的接收電平范圍；

24、a3，之后被測(cè)量信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)跟隨，進(jìn)一步保證信號(hào)在進(jìn)入fpga前的阻抗匹配；

25、a4，最后提高被測(cè)量信號(hào)采樣的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，且fpga的采樣采用下降沿脈沖有效形式，并通過(guò)fpga邏輯芯片采樣后計(jì)算頻率值。

26、優(yōu)選的，所述頻率值的計(jì)算是在fpga內(nèi)部程序中，首先定義1s采樣到的下降沿脈沖為有效數(shù)，然后通過(guò)換算得出采集到的方波頻率，最后內(nèi)部程序經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，把偏移標(biāo)準(zhǔn)值通過(guò)通信接口與電能表內(nèi)部mcu傳輸數(shù)據(jù)。

27、優(yōu)選的，所述紅外數(shù)據(jù)發(fā)送是當(dāng)mcu內(nèi)部的串口txd為低電平時(shí)，觸發(fā)紅外發(fā)射管以38khz載波進(jìn)行紅外發(fā)射。

28、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn)：

29、本方法通過(guò)手持檢測(cè)終端進(jìn)行電能表輸出的方波定期測(cè)量與修正，既保證了紅外通信的穩(wěn)定性和可靠性，又保證了紅外在最佳的頻率性能進(jìn)行通信，提高了抄表終端使用紅外通信抄讀電能表數(shù)據(jù)時(shí)的成功率，同時(shí)也提升了紅外的通信距離，使電力運(yùn)維人員在離電能表遠(yuǎn)距離也能正常抄讀電能表數(shù)據(jù)，保證其安全性，在提高了電力運(yùn)維的管理效率的同時(shí)，又避免了因紅外載波中心頻率偏移而造成紅外通信失敗和紅外通信距離近的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述檢測(cè)與修正的方法包括以下幾個(gè)步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述方波頻率標(biāo)準(zhǔn)值38khz是通過(guò)mcu內(nèi)部的晶振時(shí)鐘設(shè)置分頻系數(shù)k而來(lái)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述分頻系數(shù)k的默認(rèn)值計(jì)算公式為：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述s3寄存器設(shè)置過(guò)程中增加分頻系數(shù)k的修改接口，且允許與手持檢測(cè)終端的接口協(xié)議通過(guò)通信進(jìn)行修改。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述手持檢測(cè)終端進(jìn)行頻率的檢測(cè)與修正時(shí)，根據(jù)手持檢測(cè)終端傳輸?shù)男拚齾?shù)進(jìn)行分頻系數(shù)k的調(diào)整，修正后的分頻系數(shù)k同步更新到flash中，使得電能表在每次調(diào)用pwm功能都能使用最新修正的分頻系數(shù)k。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述分頻系數(shù)k值的修正判別是通過(guò)實(shí)際的方波頻率測(cè)量值fc和方波pwm頻率標(biāo)準(zhǔn)值fb比對(duì)進(jìn)行，表示為：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述手持檢測(cè)終端為帶有通信功能的頻率測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備，且定期通過(guò)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行校驗(yàn)核對(duì)，用于確保手持檢測(cè)終端的測(cè)量精度。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述手持檢測(cè)終端的頻率采樣測(cè)量和數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程包括以下操作：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述頻率值的計(jì)算是在fpga內(nèi)部程序中，首先定義1s采樣到的下降沿脈沖為有效數(shù)，然后通過(guò)換算得出采集到的方波頻率，最后內(nèi)部程序經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)處理，把偏移標(biāo)準(zhǔn)值通過(guò)通信接口與電能表內(nèi)部mcu傳輸數(shù)據(jù)。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，其特征在于，所述紅外數(shù)據(jù)發(fā)送是當(dāng)mcu內(nèi)部的串口txd為低電平時(shí)，觸發(fā)紅外發(fā)射管以38khz載波進(jìn)行紅外發(fā)射。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種電能表紅外通信載波頻率檢測(cè)與修正的方法，包括S1，首先電能表上電后進(jìn)行初始化；S2，通過(guò)電能表的MCU配置PWM時(shí)鐘頻率；S3，進(jìn)行寄存器設(shè)置；S4，啟動(dòng)電能表輸出PWM的方波；S5，手持檢測(cè)終端對(duì)電能表輸出的方波進(jìn)行頻率采樣檢測(cè)；S6，計(jì)算測(cè)量的方波頻率值；S7，進(jìn)行分頻系數(shù)K值的修正；S8，通過(guò)手持檢測(cè)終端的數(shù)據(jù)通信接口與電能表內(nèi)部的MCU通信。本方法通過(guò)手持檢測(cè)終端進(jìn)行電能表輸出的方波定期測(cè)量與修正，既保證了紅外通信的穩(wěn)定性和可靠性，又保證了紅外在最佳的頻率性能進(jìn)行通信，在提高了電力運(yùn)維的管理效率的同時(shí)，又避免了因紅外載波中心頻率偏移而造成紅外通信失敗和紅外通信距離近的問(wèn)題。

技術(shù)研發(fā)人員：劉曉紅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：廣東深創(chuàng)信息技術(shù)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/30