Моноблочный радиомодем Российский патент 2018 года по МПК H04L12/66 

Область техники.

Изобретение относится к средствам связи, используемым на электрических подстанциях, и предназначено для подключения счетчиков электрической энергии к сетям передачи данных автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии.

Ниже представлен ряд запатентованных технических решений-аналогов, представляющих собой радиомодемы для передачи данных с электросчетчиков.

Уровень техники.

Известно техническое решение, раскрытое в патенте на полезную модель RU115992 (МПК H04L 12/66; опубликован 10.05.2012) «Многопортовый малогабаритный шлюз-концентратор для счетчиков электрической энергии». Оно представляет собой многопортовый малогабаритный радиомодем, выполненный в металлическом ударопрочном корпусе, и содержащий блок активного оборудования, который осуществляет преобразование форматов представления данных, получаемых от счетчиков электрической энергии и передачу обработанной информации в сеть системы коммерческого учета электроэнергии через GSM модем. Также радиомодем оснащен модулями подключения для интерфейсных кабелей счетчиков (интерфейсы RS-485, RS-232), блоком предохранителей и блоком питания.

Недостатком данного технического решения является тот факт, что оно выполнено в отдельном корпусе, что приводит к дополнительным манипуляциям при подключении.

Известно техническое решение, раскрытое в патенте на полезную модель RU 145406 (МПК H04L 12/66; опубликован 20.09.2014) «Модем-коммуникатор для систем учета энергоресурсов», которое представляет собой радиомодем, включающий микроконтроллер, осуществляющий сбор, обработку и передачу измерительной информации и управляющий всеми модулями радиомодема, часы реального времени, оптопорт для настройки радиомодема от внешнего компьютера, модуль Ethernet, модуль ZigBee, модуль PLC с трехфазным подключением к силовой сети, модуль GSM, интерфейс RS-485 и модуль питания.

Недостатком данного технического решения является отсутствие режима автономной работы, без подключения к электросети.

Прототипом для изобретения выбрано наиболее близкое техническое решение «СТРИЖ TDIN rD», раскрытое на сайте (https://strij.tech/product/radiomodem-interfeysnyiy-tdin-rd), которое представляет собой радиомодем с интерфейсами беспроводной связи для счетчиков электроэнергии, содержащий пластиковый корпус, печатную плату с микроконтроллером, на печатной плате размещены разъемы RS-232/RS-485 и импульсные выходы, переключатель режимов энергосбережения, батарею и антенну.

Устройство работает следующим образом.

Через импульсные выходы или разъемы RS-232/RS-485 сигнал поступает в радиомодем и после обработки данных микроконтроллером сигнал передается через антенну в автоматическом режиме. При этом в радиомодеме реализован режим энергосбережения с помощью соответствующего переключателя.

Устройство имеет существенный недостаток, а именно, оно выполнено в отдельном корпусе, что приводит к дополнительным манипуляциям при подключении радиомодема к электросчетчику, а также к необходимости использования дополнительных переходников для соединения радиомодема с электросчетчиком, что приводит к уменьшению срока службы радиомодема.

Задачей изобретения является создание компактного и надежного радиомодема с длительным сроком службы для беспроводной передачи данных с электросчетчиков.

Техническим результатом заявляемого изобретения является возможность установки моноблочного радиомодема непосредственно в электросчетчик без использования дополнительных соединительных элементов, при возможности автономной работы моноблочного радиомодема без подключения к электросети, что в свою очередь позволяет увеличить срок службы моноблочного радиомодема для беспроводной передачи данных с электросчетчиков и упростить процесс его установки.

Заявляемый технический результат достигается тем, что моноблочный радиомодем, включающий в себя печатную плату с микроконтроллером, разъемы, блок питания, модуль памяти и антенну, дополнительно характеризуется тем, что блок питания, антенна и модуль памяти размещены на печатной плате с микроконтроллером, а разъемы выполнены интегрированными в печатную плату с микроконтроллером с возможностью непосредственного подключения моноблочного радиомодема к контактам электросчетчика без использования дополнительных соединительных элементов, что позволяет уменьшить количество составных элементов, таким образом, упростив процесс установки моноблочного радиомодема в электросчетчик и увеличив срок службы моноблочного радиомодема. При этом в качестве блока питания может использоваться батарея, например, стандартный гальванический элемент (батарея) типа АА. При этом модуль памяти устанавливается на печатной плате с микроконтроллером и может быть выполнен съемным. При этом реализован вариант с антенной в составе печатной платы с микроконтроллером. При этом печатная плата с микроконтроллером может быть выполнена со скошенным углом, что позволяет наиболее компактно размещать моноблочный радиомодем под клеммной крышкой электросчетчика.

Разъемы, интегрированные в печатную плату с микроконтроллером моноблочного радиомодема, позволяют подключать моноблочный радиомодем непосредственно к контактам электросчетчика по принципу штепсельного разъема, где функцию штепсельной вилки выполняют интегрированные в печатную плату с микроконтроллером разъемы, функцию штепсельной розетки выполняют контакты электросчетчика, а количество разъемов выполнено с учетом прямого подключения к контактам электросчетчика. Это, в свою очередь, приводит к увеличению срока службы моноблочного радиомодема, в виду отсутствия дополнительных соединений между электросчетчиком и моноблочным радиомодемом. Также это позволяет подобрать форму моноблочного радиомодема в соответствии с формой электросчетчика, что приводит к компактному и удобному расположению моноблочного радиомодема относительно электросчетчика.

Модуль памяти, установленный на печатной плате с микроконтроллером, позволяет сохранить данные, снятые с электросчетчика, а выполнение модуля памяти съемным, позволяет увеличить срок службы моноблочного радиомодема.

Описание заявляемого изобретения.

Изобретение представляет собой моноблочный радиомодем для беспроводной передачи данных с электросчетчиков и поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображена блок-схема моноблочного радиомодема, на фиг. 2 - вид сверху на пример моноблочного радиомодема для известного электросчетчика «Меркурий-200» и на фиг. 3 - вид сбоку на пример моноблочного радиомодема для известного электросчетчика «Меркурий-200».

К печатной плате с микроконтроллером 1 моноблочного радиомодема присоединен с одной стороны блок питания 2. В качестве блока питания 2 может использоваться любая известная батарея 3. С другой стороны печатная плата заканчивается разъемами 4, интегрированными в печатную плату с микроконтроллером 1 с помощью стандартного интерфейса UART. При этом печатная плата с микроконтроллером 1 может быть выполнена со скошенным углом, что позволяет более компактно размещать моноблочный радиомодем под клеммной крышкой электросчетчика. Антенна 5 соединена с печатной платой 1 и может находиться как в теле печатной платы с микроконтроллером 1, так и быть выведена за ее пределы. К печатной плате с микроконтроллером 1 подключен модуль памяти 6 с помощью стандартного интерфейса SPI. В качестве модуля памяти 6 может использоваться любой известный модуль Flash-памяти. Также модуль памяти 6 может быть выполнен съемным. Беспроводная передача данных на компьютер осуществляется любым известным способом, например, через оптопорт или модуль приема радиосигнала.

Вариант выполнения моноблочного радиомодема с антенной 5, находящейся в теле печатной платы с микропроцессором 1, позволяет сделать моноблочный радиомодем более компактным. Вариант выполнения моноблочного радиомодема с антенной 5, выведенной за пределы печатной платы с микропроцессором 1, позволяет улучшить качество передаваемого сигнала.

В качестве примера реализован моноблочный радиомодем для известного электросчетчика «Меркурий-200». Размеры печатной платы с микроконтроллером 1, антенны 5, модуля памяти 6 и блока питания 2, с возможностью замены на батарею 3, и выполнение печатной платы с микроконтроллером 1 со скошенным углом обеспечивают размещение моноблочного радиомодема под клеммной крышкой электросчетчика, а количество разъемов 4 на печатной плате с микроконтроллером 1 моноблочного радиомодема выполнено с учетом прямого подключения к контактам разъема RS-485 электросчетчика. Форма печатной платы с микроконтроллером 1 с интегрированными в нее разъемами 4 позволяет подключать моноблочный радиомодем к клеммам электросчетчика по принципу штепсельного разъема, где функцию штепсельной вилки выполняют разъемы 4, интегрированные в печатную плату с микроконтроллером 1, а функцию штепсельной розетки - контакты электросчетчика.

Устройство работает следующим образом. Печатная плата с микроконтроллером 1, с присоединенными к ней блоком питания 2 и антенной 5, вставляется в контакты разъема электросчетчика с помощью разъемов 4 расположенных на печатной плате с микроконтроллером 1 моноблочного радиомодема. При подключении разъемов 4 моноблочного радиомодема к контактам разъема RS-485 электросчетчика с помощью стандартного интерфейса UART данные с электросчетчика передаются в микроконтроллер моноблочного радиомодема. Микроконтроллер обрабатывает данные, которые затем передаются с использованием стандартного интерфейса SPI в модуль памяти 6 и сохраняются в нем в виде архива, помимо этого моноблочный радиомодем осуществляет беспроводной обмен данными с компьютером с помощью антенны 5.

Интерфейс UART является стандартным интерфейсом, используемым для организации связи с различными цифровыми устройствами, например, разъемом RS-485.

Интерфейс SPI является стандартным интерфейсом для организации связи с модулем памяти, например, модулем Flash-памяти.

Таким образом, заявляемое изобретение компактно, надежно, имеет продолжительный срок службы и промышленно применимо.

Изобретение относится к средствам связи, используемым на электрических подстанциях, и предназначено для подключения счетчиков электрической энергии к сетям передачи данных автоматизированных систем коммерческого учета электроэнергии. Технический результат заключается в возможности установки моноблочного радиомодема непосредственно в электросчетчик без использования дополнительных соединительных элементов, обеспечении автономной работы, увеличении срока службы. Моноблочный радиомодем включает в себя печатную плату с микроконтроллером, разъемы, блок питания, модуль памяти и антенну, дополнительно характеризуется тем, что блок питания, антенна и модуль памяти размещены на печатной плате с микроконтроллером, а разъемы выполнены интегрированными в печатную плату с микроконтроллером с возможностью прямого подключения к контактам электросчетчика. Реализован вариант, когда в качестве блока питания используется батарея, например стандартный гальванический элемент (батарея) типа AA. Также модуль памяти устанавливается на печатной плате с микроконтроллером и может быть выполнен съемным. Реализован вариант с антенной в составе печатной платы, а сама печатная плата выполнена со скошенным углом. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Моноблочный радиомодем, включающий печатную плату с микроконтроллером, разъемы, модуль памяти, блок питания и антенну, отличающийся тем, что блок питания, антенна и модуль памяти размещены на печатной плате с микроконтроллером, а разъемы выполнены в виде штепсельной вилки и интегрированы в печатную плату с микроконтроллером с возможностью прямого подключения к контактам электросчетчика, при этом количество разъемов соответствует количеству контактов электросчетчика.

2. Моноблочный радиомодем по п. 1, отличающийся тем, что модуль памяти устанавливается на печатной плате с микроконтроллером и выполнен съемным.

3. Моноблочный радиомодем по п. 1, отличающийся тем, что в качестве блока питания используется батарея.

4. Моноблочный радиомодем по п. 1, отличающийся тем, что антенна выполнена в составе печатной платы с микроконтроллером.

5. Моноблочный радиомодем по п. 1, отличающийся тем, что печатная плата с микроконтроллером выполнена со скошенным углом.