技術領域

本實用新型涉及一種手操器，尤其是一種具有USB接口的紅外防爆手操器，屬于自動化儀表的手操技術領域。?

背景技術

手操器是自動化儀表的一個手動操作單元，主要用于與不帶手動參數(shù)設置的儀表配合使用，實現(xiàn)儀表數(shù)據(jù)的讀取和功能參數(shù)的配置。手操器與自動化儀表的通信方式有有線方式和無線方式，工業(yè)儀表最常用的有線手操器是HART手操器，但是它不僅需要線纜連接，而且價格較貴；無線通信方式有紅外和RF方式，紅外通信雖然硬件成本低，但是IrDA通信協(xié)議復雜，占用單片機資源較多。?

對于易燃易爆環(huán)境中下使用的手操器來說，需要進行防爆設計，現(xiàn)有手操器雖然進行了防爆處理，但是還存在傳統(tǒng)按鍵在操作時易產(chǎn)生火花等安全隱患。隨著USB通信接口的普及和流行，要求手操器具有USB接口，并具有充電功能；還要求手操器具有友好的人機界面、與自動化儀表連接能采用可靠和廉價的紅外通信方式。?

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的是為了解決上述現(xiàn)有技術的缺陷，提供一種結構簡單、通信方式可靠和廉價，而且安全性高的具有USB接口的紅外防爆手操器。?

本實用新型的目的可以通過采取如下技術方案達到：?

具有USB接口的紅外防爆手操器，其特征在于：包括單片機、數(shù)據(jù)存儲器、USB接口與供電電路、Modbus/IrPHY通信電路以及用于實現(xiàn)人機界面的電容觸摸按鍵電路和LCD顯示電路，所述Modbus/IrPHY通信電路、電容觸摸按鍵電路和LCD顯示電路分別與單片機相連，所述單片機、數(shù)據(jù)存儲器及外圍電路組成單片機與數(shù)據(jù)存儲模塊；所述USB接口與供電電路包括USB接口插座、ESD保護電路、電壓轉換與充電控制電路、LED充電指示電路以及鋰電池，所述USB接口插座的USB導線經(jīng)過ESD保護電路后，該USB導線的信號線通過匹配電阻連接單片機的USB_DM引腳和USB_DP引腳，該USB導線的電源線連接電壓轉換與充電控制電路，所述電壓轉換與充電控制電路分為兩路，一路為DC/DC轉換電路，另一路為充電控制電路，所述充電控制電路的輸出作為鋰電池的充電電壓，所述DC/DC轉換電路的輸出與鋰電池的輸出通過二極管連接VDD，所述LED充電指示電路連接電壓轉換與充電控制電路。?

作為一種優(yōu)選方案，所述電壓轉換與充電控制電路采用LTC4098-3.6芯片。?

作為一種優(yōu)選方案，所述鋰電池采用磷酸鐵鋰電池，其電池容量為200mAh，電池包中有NTC溫敏電阻，電池的輸出端設有自恢復保險絲。?

作為一種優(yōu)選方案，所述Modbus/IrPHY通信電路由單片機片上外設UART、IrDA收發(fā)器及相關電路組成，所述UART與IrDA收發(fā)器連接。?

作為一種優(yōu)選方案，所述IrDA收發(fā)器采用TFDU4101收發(fā)器。?

作為一種優(yōu)選方案，所述電容觸摸按鍵電路包括10個電容觸摸按鍵，所述每個電容觸摸按鍵分別與單片機的I/O端口連接。?

作為一種優(yōu)選方案，所述每個電容觸摸按鍵采用PCB板上10mm直徑的圓形焊盤，表面涂覆0.5mm厚的有機薄膜，所述圓形焊盤的外圍間隔分布有0.5mm屏蔽層。?

作為一種優(yōu)選方案，所述LCD顯示電路由128×64黑白LCD顯示屏LM6059BCW及相關電路組成，該LCD顯示屏帶有LED背光，與單片機的I/O端口連接。?

作為一種優(yōu)選方案，所述單片機采用STM32系列的STM32L151VBT6芯片，所述數(shù)據(jù)存儲器采用Flash存儲器AT25DF041A。?

本實用新型相對于現(xiàn)有技術具有如下的有益效果：?

1、本實用新型手操器采用與手機相似的人機界面，人機界面上有電容觸摸按鍵和LCD顯示屏，便于用戶操作，其中電容觸摸按鍵可以消除普通機械按鍵在按鍵過程中產(chǎn)生火花的可能性，同時由于電容觸摸按鍵在PCB板上制作完成，不需要機械按鍵的活動空間，可以實現(xiàn)電路的完全澆封。?

2、本實用新型手操器中的Modbus/IrPHY通信電路采用IrPHY物理層和Modbus應用層相結合的通信協(xié)議，以實現(xiàn)與自動化儀表(如變送器等)的通信，簡化了紅外通信協(xié)議。?

3、本實用新型手操器具有USB接口，既可以通過USB接口與PC機之間進行通信，也可以通過USB接口對鋰電池充電，同時由于鋰電池采用磷酸鐵鋰電池，可以實現(xiàn)溫度過高或過低的充電保護以及過流保護。?

4、本實用新型手操器的內(nèi)部電路均為低功耗和本質(zhì)安全設計，具有防爆(本質(zhì)安全+隔爆)功能，提高了安全性和待機時間。?

附圖說明