[发明专利]电子设备与能量表之间的串行数据信号的双向无线传输

说明书

技术领域

本发明涉及两个相邻的电子设备之间的串行格式数据信号的距离非常 近的双向无线传输。

背景技术

下文将具体描述这种串行信号在能量表的电路与外部“主”电子设备之 间的传输，所述能量表例如是水表、气表或电表并且在下文中称作“从”设 备。

能量表的电路通常包括微控制器，该微控制器具有其两个串行端口上 的串行链路，用于接收串行信号的第一端口R_x和用于发送串行信号的端口 T_x。借助于这个串行链路，该微控制器能与其他电子设备交换串行数据。

这种串行数据交换可能在能量表使用寿命期间的不同阶段被需要，并 且特别是：

-在制造期间的各种不同的阶段，在包括控制器的各种电子元件被封 装在该能量表的密封壳体中之前；

-在制造结束时，在包括微控制器的各种电子元件已经被封装在该能 量表的密封壳体之后；

-当现场安装该能量表从而使得其参数能够被设置时；和

-可选地在该能量表已经被安装之后的正常操作期间的任何时间，例 如为了从该能量表发送数据至远程读取设备。

只要该能量表的壳体还没有封闭电子元件，通过将测试台电连接到该 能量表的电路的各个点来交换串行信号就相当容易。因此，不必提供特定 的连接器。

相反，只要密封壳体已经封闭了电子元件，就不可能在不冒着损坏该 能量表的风险的情况下打开壳体，这特别是因为在某些能量表模型上，该 壳体完全被树脂填满，该树脂用于保护电子设备不受严酷环境条件的影响， 例如能量表被浸泡。在这种情况下，同样无法在该能量表外部与微控制器 的串行链路之间实现任何电接触。

然而，为了使得“主”外部设备能够与微控制器(“从”设备)的串行链 路通信而不必借助于连接器，已知利用串行数据经由光链路的双向传输。 图1示意性地示出了这种通信的原理：每个“主”和“从”设备都具有一对光 元件，所述光元件包括光发射器(E₁用于“主”设备，E₂用于“从”设备)和 光接收器(R₁用于“主”设备，R₂用于“从”设备)，该光发射器通常是发光 二极管(LED)，该光接收器通常是光电二极管或光电晶体管。“主”外部 设备经由光发射器E₁发送具有代表“0”或“1”比特串的两个电平的第一串 行信号S₁，该信号由连接到微控制器的串行端口(未显示)的接收器R₂接收。同样，“从”设备通过经由其发射器E₂在其串行发送端口T_X上发送 第二双电平串行信号S₂来响应该“主”设备，该双电平同样代表了“0”或“1” 比特串，该信号由“主”设备的接收器R₁接收。

这种光数据交换的优点是串行数据信号S₁和S₂在无需更改的情况下 被发送，并且在接收处不需要进行任何转换。当“从”设备的微控制器的串 行端口R_x接收串行数据信号S₁时，微控制器被设计成使得对开始比特的 第一个的接收产生中断，由此使得该微控制器能够同步它自己并且然后发 起例程，该例程使之能够以接收比特串的已知速度读取开始比特之后的每 个比特中间的状态并且因而恢复向其发送的数据。然而，主要缺点在于这 一事实：必须在能量表壳体上提供壁1，该壁至少对所使用的光波长而言 为透明的。由于能量表的整个壳体不能是透明的，因此需要局部地提供透 明壁，这由此造成了有损于壳体密封性的风险。此外，能量表必须包括光 发射器和光接收器，这由此增加了制造成本。当只在能量表的制造和安装 期间使用这种串行信号的传送时，尤其不期望产生这个额外的成本。

文件DE 10 2005 051 117 A1也公开了一种能量表与评估模块之间的 通信接口，其中信号交换是通过位于能量表和模块各自的壁上的电容式电 极之间的电容耦合来实现的。这种接口的明显的优点是信号传输能够通过 塑料壳体和树脂来实现。然而，电容耦合只允许传送已变化的信号而不传 送固定电平。这在文件DE 10 2005 051 117 A1的背景中没有造成妨碍，该 文件规定所生成的信号的传输使用IrDA协议，即信号采取具有非常短的 持续时间的脉冲串的形式。