本發(fā)明涉及電測量技術領域，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：

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。在實際應用中，由于溫度不同、網(wǎng)絡節(jié)點數(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導致RS485通信失敗。若要進行全面的性能測試，需要在實驗室通過各種不同的儀器進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的測試。

技術實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術的不足之處，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（較佳的選用PC機）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），用于上位機數(shù)據(jù)抄表通信；

連接所述MCU和RS485芯片的負載調(diào)整電路，用于根據(jù)所述MCU發(fā)出的控制信號調(diào)整負載阻抗大小，以將所述RS485芯片的485信號轉換成動態(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，所述負載調(diào)整電路，包括多個負載（較佳的選用電阻）、多個第一開關器件；所述第一開關器件，用于根據(jù)所述MCU輸出的控制信號，來對所述負載或負載的串并聯(lián)組合進行短路或開路，以調(diào)整所述動態(tài)衰減的485信號的輸出。

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

作為優(yōu)選的，所述第一開關器件為繼電器開關。

作為優(yōu)選的，所述共模電壓輸出電路，包括多個負載、多個第二開關器件，所述第二開關器件根據(jù)所述MCU發(fā)出的控制信號，來對所述負載或負載的串并聯(lián)組合進行短路或開路，調(diào)整負載網(wǎng)絡的阻抗，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：在上位機中設置各測試項目，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，并設置相關參數(shù)，包括通訊參數(shù)、負載調(diào)整阻抗值，共模電壓大??；

步驟 3：上位機通過第一通信接口，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)整的負載阻抗值，所述MCU通過第一通信接口接收所述上位機發(fā)送的帶載能力測試命令，并控制所述負載調(diào)整電路依次輸出對應的負載阻抗值，上位機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)或通信不成功對應的負載阻抗值，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的共模電壓值，上位機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)，其計算結果通過第一通信接口發(fā)送至上位機中保存和顯示。

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不滿足需求的電能表，大大的降低電能表現(xiàn)場運行故障率。

附圖說明

附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構成說明書的一部分，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

以下結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步詳細說明。應當理解的是，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。

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歐姆的負載阻抗網(wǎng)絡，10個繼電器開關分別對10個電阻組合進行短路或開路。通過MCU對10個繼電器開關的控制，可配出1~1024歐姆阻值的負載。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)，來補償繼電器觸點阻抗對輸出負載阻抗值的影響。

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)絡的阻值，將多路隔離電源輸出的15V電源轉換成可調(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電路和正負電壓切換電路。所述正負電壓切換電路與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，并將測試結果通過第一通訊接口上傳至上位機。

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，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輸入端，OF、ON端子分別連接共模電壓輸出電路中的正負切換電路輸入端。

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通信接口同時進行綜合性能測試：

步驟1：在上位機PC機中設置各測試項目，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，并設置相關參數(shù)，包括通訊參數(shù)、負載調(diào)整阻抗值，共模電壓大?。?/p>

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

步驟4：帶載能力測試：在PC機中按照從小到大或從大到小的順序，依次輸入需調(diào)整的負載阻抗值，單片機接收PC機發(fā)送的帶載能力測試命令，控制負載調(diào)整電路依次輸出對應的電阻阻值，PC機通過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，單片機接收PC機發(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的共模電壓值，PC機實時監(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機發(fā)送綜合性能測試，單片機接收PC機發(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不滿足需求的電能表，可大大的降低電能表現(xiàn)場運行故障率。

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