技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种用于能源路由器的接口电路，属于接口电路技术领域。
背景技术
[0002] 近几年来，中国的新能源产业发展很快，尤其在
风力发电和
太阳能领域取得了空前的发展，然而受地理分布、季节变化、昼夜交替等因素的限制，采用新能源的
电网的
电能质量和安全稳定运行很容易受到影响，为了解决这一问题，电能质量和
能量存储已经成为电网前瞻性关键技术之一，能源路由器是实现直流储能
电池与交流电网之间的双向能量传递，将储能电池接入电力系统的关键设备。
[0003] 通常多台能源路由器和储能电池共同组成一个微电网系统，在系统里各个设备之间需要进行数据交互，在
物联网发展迅速的今天，丰富的接口电路可以更高效更稳定的完成数据通讯。
发明内容
[0004] 为了提高微网系统中能源路由器通讯的性能和
稳定性，本实用新型提出了一种用于能源路由器的外部接口电路，该电路提供一路串口通讯、一路网口通讯和一路CAN口通讯，不同的外部设备可以选择不同的接口连接能源路由器，电路中还包括一个显示电路，可以显示连接到电路内的数据
信号。
[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用了如下技术手段：
[0006] 一种用于能源路由器的外部接口电路，主要包括微
控制器、RS232通讯接口电路、RS485通讯接口电路、RJ45网口电路和CAN口电路。
[0007] 所述RS232通讯接口电路包括第一通讯芯片，所述第一通讯芯片的一端连接所述
微控制器的UART串口，第一通讯芯片的另一端连接能源路由器。
[0008] 所述RS485通讯接口电路包括第二通讯芯片、TVS
二极管、第一气体
放电管和第二
气体放电管，所述第二通讯芯片的RXD接口和TXD接口分别连接所述微控制器的UART串口，第二通讯芯片的A、B端连接外部设备，所述TVS二极管并联在第二通讯芯片的A、B端之间，所述第一气体放电管的一端连接第二通讯芯片的A端，第一气体放电管的另一端接地，所述第二气体放电管的一端连接第二通讯芯片的B端，第二气体放电管的另一端接地。
[0009] 所述RJ45网口电路包括以太网收发器、以太网
变压器和网口插座，所述以太网收发器的一端连接所述微控制器的以太网10/100MAC模
块，以太网收发器的另一端连接所述以太网变压器的一端，以太网变压器的另一端连接所述网口插座。
[0010] 所述CAN口电路包括CAN驱动芯片、第一光电
耦合器、第二光电耦合器和第一
电阻，所述第一光电耦合器的输入端连接CAN驱动芯片的RXD接口，第一光电耦合器的输出端连接所述微控制器的CAN输入接口，所述第二光电耦合器的输入端连接微控制器的CAN输出接口，第二光电耦合器的输出端连接CAN驱动芯片的TXD接口，所述第一电阻并联在CAN驱动芯片的输出端CANH和CANL之间，CAN驱动芯片的输出端CANH和CANL连接外部设备。
[0011] 进一步的，所述外部接口电路还包括显示电路，所述显示电路包括点阵屏、按键驱动芯片、第一按键和第二按键，所述第一按键和第二按键分别连接所述按键驱动芯片的输入端，按键驱动芯片的输出端连接点阵屏的一端，点阵屏的另一端连接微控制器。
[0012] 进一步的，所述第一按键和第二按键选用触摸按键。
[0013] 进一步的，所述显示电路还包括第一
发光二极管和第二发光二极管，所述第一按键连接所述第一发光二极管的一端，第一发光二极管的另一端连接电源，所述第二按键连接所述第二发光二极管的一端，第二发光二极管的另一端连接电源。
[0014] 进一步的，所述外部接口电路还包括存储芯片，所述存储芯片连接所述微控制器的SPI接口。
[0015] 进一步的，所述RJ45网口电路中的以太网收发器通过
晶体振荡器连接电源。
[0016] 进一步的，所述的外部设备包括上位机、直流储能电池、交流电网。
[0017] 采用以上技术手段后可以获得以下优势：
[0018] 本实用新型提出了一种用于能源路由器的外部接口电路，所述接口电路包括4条通讯电路和1条显示电路，通过RS232通讯电路连接接口电路和能源路由器，外部设备可以通过RS485通讯电路、RJ45网口电路或CAN口电路连接到接口电路，进而实现与能源路由器的信号交互。在RS485通讯电路中设置了TVS二极管和气体放电管，增强通讯接口的安全性，可以有效防止
雷击过压烧毁通讯口。在RJ45网口电路中连接以太网变压器，可以有效实现以太网数据信号的传输，以太网变压器还可以起到隔离保护作用，将接口电路与外部设备电路隔离开来，避免过流过压损坏器件。在CAN口电路的输入端和输出端均连接了光电耦合器，可以有效提高电路的抗干扰性，使CAN口通讯更加安全可靠。本实用新型电路的显示电路中设置了触摸按键和发光二极管，通过触摸按键发送信号到微控制器，微控制器返回信号到点阵屏，点阵屏显示信号数据，发光二极管显示显示电路工作状态，有利于直观的获取接口电路工作状态。本实用新型电路的结构简单，给能源路由器提供了多个外接接口电路，接口电路内包括保护器件，通讯速度和通讯质量好，电路抗干扰能力强。
附图说明
[0019] 图1为本实用新型一种用于能源路由器的外部接口电路的结构示意图。
[0020] 图2为本实用新型
实施例中RS232通讯接口电路的电路原理图。
[0021] 图3为本实用新型实施例中RS485通讯接口电路的电路原理图。
[0022] 图4为本实用新型实施例中RJ45网口电路的电路原理图。
[0023] 图5为本实用新型实施例中CAN口电路的电路原理图。
[0024] 图6为本实用新型实施例中显示电路的电路原理图。
[0025] 图中，1是微控制器，2是RS232通讯接口电路，3是RS485通讯接口电路，4是RJ45网口电路，5是CAN口电路，6是显示电路。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本实用新型的技术方案作进一步说明：
[0027] 本实用新型提出了一种用于能源路由器的外部接口电路，如图1所示，主要包括微控制器、RS232通讯接口电路、RS485通讯接口电路、RJ45网口电路、CAN口电路和显示电路。本实施例中，微控制器选用意法
半导体STM32系列的STM32F107芯片，该芯片集成了多种高性能工业标准接口，可以满足医疗、工业、楼宇的多种自动化产品需求，STM32F107芯片包括
10个
定时器、两个12位
模数转换器、两个12位
数模转换器、两个I2C接口、五个USART接口、两路CAN2.0B接口、以太网10/100MAC模块和三个SPI端口等接口。
[0028] RS232通讯接口电路主要包括第一通讯芯片，第一通讯芯片的一端连接微控制器的UART串口，第一通讯芯片的另一端连接能源路由器。本实施例中RS232通讯接口电路的电路原理图如图2所示，其中，第一通讯芯片选用具有专有低压差发送器输出级的MAX3232通讯芯片，该芯片利用双电荷
泵在3.0V至5.5V电源供电时能够实现真正的RS-232性能，利用STM32F107芯片的UART功能，将MAX3232芯片的11、12引脚分别连接到STM32F107芯片的UART1接口上，此处的UART1接口仅仅是用来与STM32F107芯片上其他UART接口区分开来，不限制电路连接关系，MAX3232芯片的13、14引脚分别连接接线
端子的7、9引脚，MAX3232芯片的1、3引脚之间连接电容C10，4、5引脚之间连接电容C12,2引脚通过电容C11连接3.3V电源，6引脚通过电容C13接地，电容C10、11、12、13是4个外部小尺寸
电荷泵电容。MAX3232芯片能够确保数据
信号传输速率在120kbps的同时保持RS-232输出电平，实现与能源路由器内部的控
制芯片的通讯。
[0029] RS485通讯接口电路包括第二通讯芯片、TVS二极管、第一气体放电管和第二气体放电管，第二通讯芯片的RXD接口和TXD接口分别连接微控制器的UART串口，第二通讯芯片的A、B端连接外部设备，TVS二极管并联在第二通讯芯片的A、B端之间，第一气体放电管的一端连接第二通讯芯片的A端，第一气体放电管的另一端接地，第二气体放电管的一端连接第二通讯芯片的B端，第二气体放电管的另一端接地。图3是本实施例中RS485通讯接口电路的原理图，其中，第二通讯芯片选用ADM2483通讯芯片，ADM2483是带隔离的485信号收发器，采用工业标准协议——MODBUS RTU通讯协议进行RS485通讯。ADM2483芯片连接STM32F107芯片的UART2接口，ADM2483芯片的A端与地之间分别连接有一个TVS二极管和一个气体放电管，B端与地之间也分别连接有一个TVS二极管和一个气体放电管，A、B端之间并联一个TVS二极管，TVS二极管和气体放电管主要用于保护电路、防止雷击过压烧毁电路。RS485通讯接口电路主要用于连接微网系统中的上位机、交流电网等设备，实现微网系统与能源路由器的串口通讯。
[0030] RJ45网口电路包括
晶体振荡器、以太网收发器、以太网变压器和网口插座，晶体振荡器的输入端连接电源，输出端连接以太网收发器，以太网收发器的一端连接微控制器的以太网10/100MAC模块，以太网收发器的另一端连接以太网变压器的一端，以太网变压器的另一端连接网口插座。图4是本实施例中RJ45网口电路的原理图，其中，晶体振荡器的型号为XO53，以太网收发器的型号为DP83848C，以太网变压器的型号为HR601680，DP83848C和HR601680的性价比较高，搭配使用能够很好的传输以太网数据信号，HR601680同时还具有较高的隔离保护作用。RJ45网口电路主要用于连接微网系统中需要进行以太网通讯的上位机，比如电脑，实现微网系统与能源路由器的网口通讯。
[0031] CAN口电路包括CAN驱动芯片、第一光电耦合器、第二光电耦合器和第一电阻，第一光电耦合器的输入端连接CAN驱动芯片的RXD接口，第一光电耦合器的输出端连接微控制器的CAN输入接口，第二光电耦合器的输入端连接微控制器的CAN输出接口，第二光电耦合器的输出端连接CAN驱动芯片的TXD接口，第一电阻并联在CAN驱动芯片的输出端CANH和CANL之间，CAN驱动芯片的输出端CANH和CANL连接外部设备。图5是本实施例中CAN口电路的原理图，利用STM32F107芯片的标准CAN和专用CAN驱动芯片PCA82C251搭建了高速CAN口，优选高速隔离光耦6N136保护CAN口，使得整个CAN通讯更加安全可靠。CAN口电路主要用于连接电池BMS系统，实现能源路由器与电池系统的通讯。
[0032] 显示电路主要包括点阵屏、按键驱动芯片、第一按键、第二按键、第一发光二极管和第二发光二极管，为了提高电路灵敏度，增强用户使用感受，第一按键和第二按键优选触摸按键，第一按键和第二按键分别连接按键驱动芯片的输入端，按键驱动芯片的输出端连接点阵屏的一端，点阵屏的另一端连接微控制器，第一发光二极管的一端连接第一按键，第一发光二极管的另一端连接电源，第二发光二极管的一端连接第二按键，第二发光二极管的另一端连接电源。图6为本实施例中显示电路的原理图，其中，点阵屏选用240160
液晶模块，按键驱动芯片优选TS02N芯片，两个发光二极管LED5、LED6分别连接在按键驱动芯片的两个信号输出端，N1、N2为触摸按键。本实用新型接口电路的显示电路还可以采用纯机械按键，如图6中的B1、B2，采用机械按键时不需要按键驱动芯片，机械按键可以直接与点阵屏电连接。显示电路可以直观显示接口电路获取的数据信号，利于用户观察使用，按键可以发送特定
频率信号到微控制器，与点阵屏搭配可以显示不同数据信号。
[0033] 考虑到接口电路中存在大量信号交互，为了便于查看和获取，这些信号需要存储起来，而且需要具备掉电存储功能，在外部接口电路还设置了存储芯片，存储芯片连接微控制器的SPI接口。本实施例中选用AD45DB161芯片，与STM32F107的SPI搭配可以实现2M大空间的数据存储，并且掉电保持。
[0034] 上面结合附图对本实用新型的实施方式作了详细地说明，但是本实用新型并不局限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。
