一種mbus熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路的制作方法
【專利摘要】一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路，包括單片機(jī)，在MBUS信號(hào)接收端連接有分壓電阻R13，MBUS接收到電流信號(hào)經(jīng)過分壓電阻R13后經(jīng)管腳AD_1接入單片機(jī)，在單片機(jī)的SPI接口上連接有D/A電路輸出模擬電壓，模擬電壓接入電壓比較器LM2903的IN+端，MBUS信號(hào)接收端還連接有采樣電阻R15，采樣電阻R15的另一端接地，MBUS信號(hào)接收端經(jīng)電阻R18后進(jìn)入電壓比較器LM2903的IN?端。本接收電路不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的變化而引起數(shù)據(jù)信號(hào)的失真和錯(cuò)亂。
【專利說明】
一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及一種控制器接收電路，特別涉及一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路，屬于控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]節(jié)能減排是國家的重大戰(zhàn)略部署。冬季供暖消耗了大量熱能，過去采用按面積收費(fèi)的計(jì)量方式不適應(yīng)能源的科學(xué)計(jì)量，浪費(fèi)了大量的能耗?，F(xiàn)在住建部在全國推廣戶用熱量表的安裝，實(shí)行熱量按需使用，多用多花錢，不用不花錢，促進(jìn)了對(duì)熱能的高效利用，目前我國的集中供熱、采暖系統(tǒng)計(jì)量收費(fèi)逐漸展開，熱力站中主要的計(jì)量裝置就是熱量表。熱量表是一種以微處理器和高精度傳感器為基礎(chǔ)的機(jī)電一體化儀表，與建筑業(yè)過去已經(jīng)普遍使用的計(jì)量表，比如水表、電表、煤氣表相比，它有著更復(fù)雜的設(shè)計(jì)和更高的技術(shù)含量。熱量表通過溫度和流量?jī)煞N傳感器，分別測(cè)得熱載體在進(jìn)出口的溫度和流量，再經(jīng)過密度和熱焓值的補(bǔ)償及積分計(jì)算而得到熱量值。儀表總線MBus (Meter-Bus)是一種專門為熱量表遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)的總線協(xié)議，它是測(cè)量?jī)x表數(shù)據(jù)傳輸數(shù)字化的一種重要技術(shù)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于熱量計(jì)量領(lǐng)域，并成為歐洲的熱量計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)的一部分(歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN1434-3 ) C3MBus接收電路是保證其正常工作的基礎(chǔ)，傳統(tǒng)的MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制中接收信號(hào)時(shí)是接收的電流環(huán)，通常的做法都是采用完全硬件比較器的方法，這種方法在負(fù)載阻抗一致以及負(fù)載變化不大時(shí)比較實(shí)用，但在實(shí)際應(yīng)用中熱量表可能來自不同的廠家，具有不同的阻抗，而且熱量表由于維護(hù)、停止、開啟等原因經(jīng)常會(huì)引起負(fù)載阻抗的變化，由于負(fù)載大小變化引起的電流變化遠(yuǎn)比接收電流引起的電流變化大，所以直接影響直流電平偏移，造成信號(hào)波形失真。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路存在的上述問題，提供一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路。
[0004]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，采用了下述的技術(shù)方案:一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路，包括單片機(jī)，在MBUS信號(hào)接收端連接有分壓電阻R13，MBUS接收到電流信號(hào)經(jīng)過分壓電阻R13后經(jīng)管腳ADj接入單片機(jī)，在單片機(jī)的SPI接口上連接有D/A電路輸出模擬電壓，模擬電壓接入電壓比較器LM2903的IN端，MBUS信號(hào)接收端還連接有采樣電阻R15，采樣電阻R15的另一端接地，MBUS信號(hào)接收端經(jīng)電阻R18后進(jìn)入電壓比較器LM2903的IN端，當(dāng)MBUS信號(hào)接收端有信號(hào)時(shí)，在分壓電阻R13的作用下變?yōu)橐欢ㄖ档膲航?，?jīng)過單片機(jī)后單片機(jī)確切知道接收到信號(hào)值的大小，單片機(jī)根據(jù)接收到的信號(hào)值的大小從SPI接口上輸出一模擬電壓值至電壓比較器LM2903的IN+端，同時(shí)MBUS信號(hào)接收端經(jīng)電阻R18后進(jìn)入電壓比較器LM2903的IN端進(jìn)行比較，信號(hào)從電壓比較器LM2903的1UT接口輸入至單片機(jī)，進(jìn)一步的，分壓電阻的另一端連接有電阻Rl4，Rl4的另一端接地，二極管D3的正極接地，負(fù)極連接在單片機(jī)的AD_1輸入上，進(jìn)一步的，所述的采樣電阻R15=20Q，電阻R18=20kQ，電阻R13=1kQ，在MBUS信號(hào)接收端和接地之間還連接電容C16，電容(^^坤^^^’進(jìn)一步的’電阻町斗=1kQ，進(jìn)一步的，所述的單片機(jī)的SPI接口上連接的D/A電路為MCP4801芯片。
[0005]本實(shí)用新型的積極有益技術(shù)效果在于:本實(shí)用新型采用單片機(jī)首先檢測(cè)信號(hào)的大小，然后根據(jù)信號(hào)的大小輸出相應(yīng)的模擬電壓輸至電壓比較器進(jìn)行比較，保證了在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)仍然能夠可靠的輸出信號(hào)，不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的變化而引起數(shù)據(jù)信號(hào)的失真和錯(cuò)亂，再則通過單片機(jī)通過A/D端檢測(cè)信號(hào)，在發(fā)生短路時(shí)，單片機(jī)能夠立即檢測(cè)到，配合相應(yīng)的保護(hù)電路可以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
【附圖說明】
[0006]圖1是本實(shí)用新型的接收電路原理圖。
[0007]圖2是本實(shí)用新型的單片機(jī)輸出變換模擬電壓的電原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]為了更充分的解釋本實(shí)用新型的實(shí)施，提供本實(shí)用新型的實(shí)施實(shí)例。這些實(shí)施實(shí)例僅僅是對(duì)本實(shí)用新型的闡述，不限制本實(shí)用新型的范圍。
[0009]結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)的解釋，圖1、圖2中均沒有示出單片機(jī)，在圖1中AD_1管腳即為單片機(jī)上的管腳，TXl輸出也是至單片機(jī)，圖2中，SPI接口，即圖中的CS接口、SCK接口、SDI接口。如附圖所示，一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路，包括單片機(jī)，在MBUS信號(hào)接收端連接有分壓電阻R13，R13=10kQ，MBUS接收到電流信號(hào)經(jīng)過分壓電阻R13后接入單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換，圖1中AD_1管腳即為單片機(jī)上的管腳，單片機(jī)測(cè)得的就是AD_1管腳的壓降，在單片機(jī)的SPI接口上連接有D/A電路輸出模擬電壓，圖2中MCP4801芯片即為D/A轉(zhuǎn)換芯片，MCP4801輸出的模擬電壓從ADJUST-V端輸出，模擬電壓接入電壓比較器LM2903的IN+端，MBUS信號(hào)接收端還連接有采樣電阻R15，采樣電阻R15=20Q，采樣電阻R15的另一端接地，MBUS信號(hào)接收端經(jīng)電阻R18后進(jìn)入電壓比較器LM2903的IN端，R18=20K，當(dāng)MBUS信號(hào)接收端有信號(hào)時(shí)，在分壓電阻R13的作用下變?yōu)橐欢ㄖ档膲航担?jīng)過單片機(jī)A/D轉(zhuǎn)換后單片機(jī)確切知道接收到信號(hào)值的大小，單片機(jī)根據(jù)接收到的信號(hào)值的大小從SPI接口上輸出一模擬電壓值至電壓比較器LM2903的IN+端，通過采樣電阻將信號(hào)的電流環(huán)變換為電壓環(huán)，同時(shí)MBUS信號(hào)接收端經(jīng)電阻R18后進(jìn)入電壓比較器LM2903的IN端進(jìn)行比較，信號(hào)從電壓比較器LM2903的1UT接口輸入至單片機(jī)，分壓電阻R13的另一端連接有電阻R14，R14=10kQ，電阻R14的另一端接地，二極管D3的正極接地，負(fù)極連接在單片機(jī)的ADj輸入上，上述電路還形成對(duì)單片機(jī)的保護(hù)電路，在MBUS信號(hào)接收端和接地之間還連接電容C16，電容α6=0.01μΡ。本實(shí)用新型工作時(shí)，單片機(jī)首先根據(jù)信號(hào)在分壓電阻上形成的壓降經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換后檢測(cè)信號(hào)的確切大小，然后根據(jù)信號(hào)的大小輸出相應(yīng)的電壓經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換為模擬電壓輸至電壓比較器進(jìn)行比較，在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，單片機(jī)檢測(cè)的到的信號(hào)值也會(huì)發(fā)生變化，因?yàn)閱纹瑱C(jī)是根據(jù)檢測(cè)到的信號(hào)大小控制SPI接口上輸出的電壓大小的，所以這種方式保證了電壓比較器上兩個(gè)信號(hào)比較的可靠性，在負(fù)載發(fā)生變化時(shí)仍然能夠可靠無誤的輸出信號(hào)，不會(huì)因?yàn)樨?fù)載的變化而引起數(shù)據(jù)信號(hào)的失真和錯(cuò)亂，再則通過單片機(jī)通過A/D端檢測(cè)信號(hào)，如果一旦發(fā)生短路，則MBUS接受端的電平會(huì)迅速升高，單片機(jī)能夠立即檢測(cè)到，配合相應(yīng)的保護(hù)電路還可以保證整個(gè)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。本電路工作時(shí)，系統(tǒng)上電后，總線給從機(jī)熱量表通信電路供電，由于負(fù)載的個(gè)數(shù)以及負(fù)載的特性等原因，在R15上的壓降會(huì)有所不同，這也是很多當(dāng)前的MBUS接收電路當(dāng)負(fù)載特性或個(gè)數(shù)有變化時(shí)不能正確抄收數(shù)據(jù)的原因，該電路上電后，先測(cè)量R13與R14之間的電壓，計(jì)算出比較器LM2903的IN+端2引腳的電壓。然后單片機(jī)通過SPI總線，控制DA芯片MCP4801輸出電壓到比較器LM2903的3引腳，并不斷采集AD_1點(diǎn)的電壓，使比較器LM2903的3引腳電壓大于比較器2引腳電壓，而略小于當(dāng)總線中傳輸數(shù)字O時(shí)比較器2引腳的電壓。該電壓作為比較器的基準(zhǔn)電壓?；鶞?zhǔn)電壓根據(jù)AD_1點(diǎn)的電壓不同而不同，建立一個(gè)表格存儲(chǔ)到單片機(jī)存儲(chǔ)器中，以備查詢，當(dāng)從站返回電流脈沖序列時(shí)，改變了比較器2引腳的電壓，通過與基準(zhǔn)電壓相比較，OUTl引腳輸出電壓脈沖序列，經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換為O?5 V信號(hào)后，接單片機(jī)的串口接收引腳RXl，由于系統(tǒng)根據(jù)AD_1點(diǎn)的電壓實(shí)時(shí)調(diào)整比較器3引腳的基準(zhǔn)電壓，使該接收電路適應(yīng)能力大大增強(qiáng)，在通信過程中，因?yàn)锳Dj點(diǎn)電壓值不斷改變，因此當(dāng)集中器通過總線向熱量表發(fā)送數(shù)據(jù)前，停止AD_1點(diǎn)的電壓采樣，當(dāng)接收到從站數(shù)據(jù)返回之后，重新啟動(dòng)對(duì)ADj點(diǎn)的電壓采樣。每隔I S根據(jù)ADj點(diǎn)不同的電壓，更新一次基準(zhǔn)電壓。穩(wěn)壓二極管D3的正極接地，負(fù)極連接在單片機(jī)的AD_1輸入上，上述電路形成保護(hù)電路，保護(hù)單片機(jī)的AD_1輸入端。
[0010]在詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式之后，熟悉該項(xiàng)技術(shù)的人士可清楚地了解，在不脫離上述申請(qǐng)專利范圍與精神下可進(jìn)行各種變化與修改，凡依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的范圍，且本實(shí)用新型亦不受限于說明書中所舉實(shí)例的實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路，包括單片機(jī)，其特征在于:在MBUS信號(hào)接收端連接有分壓電阻R13，MBUS接收到電流信號(hào)經(jīng)過分壓電阻R13后經(jīng)管腳ADj接入單片機(jī)，在單片機(jī)的SPI接口上連接有D/A電路輸出模擬電壓，模擬電壓接入電壓比較器LM2903的IN端，MBUS信號(hào)接收端還連接有采樣電阻R15，采樣電阻R15的另一端接地，MBUS信號(hào)接收端經(jīng)電阻R18后進(jìn)入電壓比較器LM2903的IN端，當(dāng)MBUS信號(hào)接收端有信號(hào)時(shí)，在分壓電阻R13的作用下變?yōu)橐欢ㄖ档膲航?，?jīng)過單片機(jī)后單片機(jī)確切知道接收到信號(hào)值的大小，單片機(jī)根據(jù)接收到的信號(hào)值的大小從SPI接口上輸出一模擬電壓值至電壓比較器LM2903的IN+端，同時(shí)MBUS信號(hào)接收端經(jīng)電阻R18后進(jìn)入電壓比較器LM2903的IN端進(jìn)行比較，信號(hào)從電壓比較器LM2903的1UT接口輸入至單片機(jī)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路，其特征在于:分壓電阻R13的另一端連接有電阻R14，R14的另一端接地，二極管D3的正極接地，負(fù)極連接在單片機(jī)的AD_1輸入上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路，其特征在于:所述的采樣電阻R15=20Q，電阻R18=20kQ，電阻R13=10kQ，在MBUS信號(hào)接收端和接地之間還連接電容C16，電容C16=0.01yF。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路，其特征在于:電阻RH=1kQ。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種MBUS熱量表數(shù)據(jù)采集控制器接收電路，其特征在于:所述的單片機(jī)的SPI接口上連接的D/A電路為MCP4801芯片。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK205427525SQ201620196682
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2016年3月15日
【發(fā)明人】郭麗霞, 翟亞芳, 張?zhí)禊i, 楊欣, 吳新峰, 岳文亮
【申請(qǐng)人】安陽工學(xué)院