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1、产品型号： LXZD(R)-15/20/25-2V1.0 文件名称：技术说明书拟 制： 王霜剑 2009-10-16 图 号： OCQF2.789.013JS审 核：工 艺: 第 1 页 共 27 页标准化： 批 准：1 概述四位干式 M_BUS 光电直读水表是由湖南威铭能源科技有限公司在原有的四位干式 TTL输出光电直读表产品基础上设计开发的一款直读水表，采用了 MEGA48 单片机作为主芯片，TSS721A 芯片作为 M_BUS 接口芯片。光电直读水表是市场应用的主流方向，M_BUS 光电直读水表需求很大，而我们一直还没有自己的产品，为了填补这个空白，我们迫切需要开发一款 M_BUS 的水
2、表。四位干式光电直读 M_BUS 水表正是基于这样的背景下提出立项，我们在这个产品的研发上已经做了很多工作，我们的设计会在其他同类产品的基础吸取各家之长，并根据现有的各项测试结果进行设计。1.1 制造标准CJ-T188-2004户用计量仪表数据传输技术条件 CJ/T2242006电子远传水表 GB/T778-1996冷水水表GB 501312007自动化仪表工程施工质量验收规范JJG 686-2006热水表检定规程GB/T17626-2006电磁兼容试验和测量技术JB/T8802-1998热水水表规范 产品型号： LXZD(R)-15/20/25-2V1.0 文件名称：技术说明书拟 制： 王霜
3、剑 2009-10-16 图 号： OCQF2.789.013JS审 核：工 艺: 第 2 页 共 27 页标准化： 批 准：2 光电直读水表工作原理2.1 设计思想和直读水表特点光电直读水表利用光电直读原理，用电子装置直接读取机械字轮上面的读数，而不是存储计量的脉冲连续数据，因此不会因为传输介质问题或者存储信息偶尔丢失而造成数据永久丢失，具有实际读数据错误的可恢复性，有助于整个抄表系统的可靠性。四位干式光电直读表采用在原有 OEM 产品基础上改进设计的光电直读模块，优化了原有的软硬件设计，进一步提高读数可靠性的同时考虑了扩展性，在产品的生产工艺性上做了很多的考虑。是后面将要研发几个系列远传水
4、表的基础平台。2.2 光电直读工作原理无源光电直读数字化远传水表包括改装的基表与光电直读模块。改装的基表在原机械计数器的基础上增设了电子发讯装置。基表计数器字轮旋转,指针固定,且基表计数器字轮上刻有单环半圆编码透空孔。单环半圆编码透空孔、红外发射管和红外接收管构成光电直读式电子发讯装置。表头的工作原理如下:在旋翼式水表中，并排安装有四个相同的字轮，在每个字轮上印有相同的数据:O，1，2，3，4，5，6，7，8，9，这些数据以相等间距均匀地分布在字轮的周边。在其中的某 5 个连续数字(比如 2，1，O，9，8)一边的半圆面上开有一段半圆形编码透光孔 (如图 2-2)，剩下的 5 个数字(比如 3
5、，4，5，6，7)一边的半圆面上则没有透空孔。在水表计数的每个字轮（图 2-1）一侧安装 5 组红外传感器件（发射管）, 在另一侧与传感器件相对应的位置上设有 5 组感应装置（红外接收管） 。传感器焊接在电路板上,按照一定的规则在同一圆周上分布（如图 2-4）,线路板保持固定不动, 计数字轮与光电传感器结构图如下图 2-1 所示。产品型号： LXZD(R)-15/20/25-2V1.0 文件名称：技术说明书拟 制： 王霜剑 2009-10-16 图 号： OCQF2.789.013JS审 核：工 艺: 第 3 页 共 27 页标准化： 批 准：图 2-1 水表计数字轮与光电传感器结构图 图 2
6、-2 字轮图 2-3 半圆编码透空孔字轮平面图 图 2-4 红外发射接收管平面图2.3 光电直读式电子发讯装置工作原理直读式电子发讯装置结构如下图 2-5 所示。该电子发讯装置由基表计数器字轮上的半圆编码透空孔(1)、可见光发射管(2)、可见光接收管(3)三部分组成,可见光接收管垂直正对计数器字轮(4)，且与半圆编码透空孔处在同一圆弧上；可见光接收编码产品型号： LXZD(R)-15/20/25-2V1.0 文件名称：技术说明书拟 制： 王霜剑 2009-10-16 图 号： OCQF2.789.013JS审 核：工 艺: 第 4 页 共 27 页标准化： 批 准：图 2-5 表头结构示意图组
7、管由 5 个接收管组成,其中每个编码管相隔 36 度均匀排列。三段编码透空孔随字轮旋转,可见光发射管在抄表时发出可见光,相应的接收编码组管或透空或隔断,通过编码组管的通断状态,得到字轮相应的转角位置和字码。传输信息是水表计数器字轮的数字编码而非水量的脉冲值。产品型号： LXZD(R)-15/20/25-2V1.0 文件名称：技术说明书拟 制： 王霜剑 2009-10-16 图 号： OCQF2.789.013JS审 核：工 艺: 第 5 页 共 27 页标准化： 批 准：AVR MEGA48/88 单片机光电直读控制DVB-T 解调板ISP 调试口 MBUS模块异步串口通讯2.4 光电直读电子
8、模块整体框图四位干式 M_BUS 直读模块硬件整体构架结构框图如下图 2-6 所示：图 2-6 四位光电直读模块系统框图四位光电直读模块是一个采用 AVR MEGA48/88 单片机的嵌入式系统，下面对光电直读模块几个功能部分简单介绍下：其核心为与光电直读表的机械字轮相配合的光电发射和接收管控制功能单元，每一个机械字轮都有 5 个对射的光发射管和光接收管来对其位置进行识别，这 5 个光发射管和光接收管都互成 36 度。单片机通过逐一驱动光发射管发光，检测与其对射的接收管是否导通来判断中间的字轮透光孔的位置，依次来断定字轮的实际位置，具体控制过程后面会详细个位光电发射管阵列个位光电接收管阵列十位
9、光电发射管阵列十位光电接收管阵列百位光电发射管阵列百位光电接收管阵列千位光电发射管阵列千位光电接收管阵列通讯接口产品型号： LXZD(R)-15/20/25-2V1.0 文件名称：技术说明书拟 制： 王霜剑 2009-10-16 图 号： OCQF2.789.013JS审 核：工 艺: 第 6 页 共 27 页标准化： 批 准：讲解。干式直读水表的个、十、百和千位都是通过这种方式直接判定，所以有四组类似的光电发射和接收判定电路。光电直读模块与上位机的异步通讯接口，这里是 M-BUS 总线接口电路，光电模块不再需要单独供电，单片机软件需要加入 M-BUS 总线的相关协议。最后，光电直读模块有程序
10、开发和下载的 ISP 调试口。产品型号： LXZD(R)-15/20/25-2V1.0 文件名称：技术说明书拟 制： 王霜剑 2009-10-16 图 号： OCQF2.789.013JS审 核：工 艺: 第 7 页 共 27 页标准化： 批 准：3 组网安装及接线说明3.1 M_BUS 水表组网连接方法和拓扑结构M_BUS 水表可以与标准的 M_BUS 总线的数据采集设备组网来搭建水表数据采集系统，M_BUS 总线上可以挂接的水表数量与 M_BUS 数据采集设备的带负载能力相关，下图 3-1是与我公司自有的 M_BUS 数据采集器和集中器组网的连接示意。图 3-1 M_BUS 水表组网示意3
11、.2 M_BUS 水表接线说明下图 3-2 是 M_BUS 光电直读水表的安装及接线说明产品型号： LXZD(R)-15/20/25-2V1.0 文件名称：技术说明书拟 制： 王霜剑 2009-10-16 图 号： OCQF2.789.013JS审 核：工 艺: 第 8 页 共 27 页标准化： 批 准：HL168红尺寸（mm）水表L H 宽度DN-15/20/25 165/195/225 130 85图 3 -2 M_BUS 光电直读水表安装及接线说明 红色线：M_BUSL1 黑色线：M_BUSL2注： M_BUSL1 与 M_BUSL2 没有顺序要求，可以任意接。产品型号： LXZD(R)-15/20/25-2V1.0 文件名称：技术说明书拟 制： 王霜剑 2009-10-16 图 号： O
