Моноблочный радиомодем

Область техники.
Полезная модель относится к средствам связи, используемым на электрических подстанциях, и предназначена 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 RU145406 (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 полезной модели 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 полезной модели является создание компактного и надежного радиомодема с длительным сроком службы для беспроводной передачи данных с электросчетчиков.
Техническим результатом заявляемой полезной модели 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 AA. 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 роль штепсельной вилки выполняют интегрированные в печатную плату с микроконтроллером разъемы, а роль штепсельной розетки выполняют контакты электросчетчика. Это, в свою очередь, приводит к увеличению срока службы моноблочного радиомодема ввиду 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 заявляемой полезной модели.
Полезная модель 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, антенной 5, модулем памяти 6 и блоком 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 роль штепсельной вилки выполняют разъемы 4, интегрированные в печатную плату с микроконтроллером 1, а роль 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, заявляемая полезная модель компактна, надежна, имеет продолжительный срок службы и промышленно применима.