一種集中器m-bus主機(jī)通訊接口裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例是在于提供一種負(fù)載容量大、發(fā)熱量小、低損耗的集中器M-BUS主機(jī)通信接口裝置，該裝置包括微處理器、數(shù)據(jù)發(fā)送電路、數(shù)據(jù)接收電路和M-BUS總線。
【專利說明】—種集中器M-BUS主機(jī)通訊接口裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種集中器M-BUS主機(jī)通信接口裝置，屬于公用事業(yè)儀表集抄技術(shù)。

【背景技術(shù)】
[0002]集中器被廣泛應(yīng)用于集抄系統(tǒng)中，用于采集各儀表終端、控制器終端或傳感器終端的數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、存儲和上傳至后臺主站管理系統(tǒng)或手持設(shè)備；M-Bus是一種專門為消耗測量儀器和計數(shù)器傳送信息的數(shù)據(jù)總線，滿足了公用事業(yè)儀表的組網(wǎng)和遠(yuǎn)程抄表的需要，同時它還可以滿足遠(yuǎn)程供電或電池供電系統(tǒng)的特殊要求。M-Bus串行通信方式的總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常適合公用事業(yè)儀表的可靠、低成本的組網(wǎng)要求，抗容性可感性干擾能力強(qiáng)，可以在幾公里的距離上連接幾百個從設(shè)備。
[0003]現(xiàn)有的M-BUS主機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送電路方案為利用開關(guān)管切換穩(wěn)壓電路的參考電阻以調(diào)節(jié)其參考電壓從而控制輸出電壓的跳變，或?yàn)楦?、低兩路直流電源分別經(jīng)開關(guān)管和二極管后連接在一點(diǎn)，通過控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止來實(shí)現(xiàn)總線電平的跳變，實(shí)現(xiàn)主機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送同時向從機(jī)供電，這兩種主機(jī)發(fā)送電路的缺點(diǎn)是主機(jī)在總線大負(fù)載時，穩(wěn)壓電路熱損耗過大而發(fā)熱嚴(yán)重，二極管因封裝的散熱熱阻較大而發(fā)熱嚴(yán)重，能效較低，且電路中二極管的反向特性會導(dǎo)致輸出波形質(zhì)量欠佳?，F(xiàn)有的M-BUS主機(jī)數(shù)據(jù)接收電路方案為利用比較器比較采樣電阻的壓降，轉(zhuǎn)換為處理器可接受的TTL電平或?yàn)閷⒉蓸有盘栍呻娙蓠詈辖?jīng)放大后轉(zhuǎn)換為TTL電平，前者方案的缺點(diǎn)是采樣電壓隨負(fù)載變化而變化，比較器的參考電壓需要隨時調(diào)整，增加了復(fù)雜度；兩者都有的缺點(diǎn)是外界或從機(jī)之間的干擾引起的總線電流的微小變化也將被耦合、放大，對主機(jī)處理器數(shù)據(jù)接收造成干擾，后者接收的波形邊沿較長。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明在于提供一種負(fù)載容量大、發(fā)熱量小、低損耗的集中器M-BUS主機(jī)通信接口裝置，該裝置包括微處理器、數(shù)據(jù)發(fā)送電路、數(shù)據(jù)接收電路和M-BUS總線；
1、微處理器通過數(shù)據(jù)發(fā)送電路、數(shù)據(jù)接收電路及M-BUS總線與掛載在M-BUS總線上的儀表終端、控制器終端或傳感器終端等從機(jī)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；
2、數(shù)據(jù)發(fā)送電路由驅(qū)動電路、雙功率開關(guān)管及兩路電壓不相等的直流電源組成，其中24V直流電源為主機(jī)提供邏輯‘0’總線電壓，36V直流電源為主機(jī)提供邏輯‘I’總線電壓，微處理器通過驅(qū)動電路驅(qū)動并控制功率開關(guān)管Ql和Q2的交替導(dǎo)通和截止來實(shí)現(xiàn)M-BUS總線上邏輯電平跳變，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)到從機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸；
3、數(shù)據(jù)接收電路由依次相連的電流取樣電路、分壓鉗位電路、交流放大電路、比較電路及整形電路組成；
總線電流通過取樣電阻后的輸出電壓經(jīng)電阻分壓、TVS管鉗位后輸入至運(yùn)算放大器正相輸入端，為了保證在M-BUS總線處于數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)或空閑狀態(tài)下時數(shù)據(jù)接收電路輸出為邏輯高電平，運(yùn)放正相輸入端的靜態(tài)電壓在整個總線負(fù)載變化范圍內(nèi)維持在較低水平并留有足夠余量;M-BUS總線處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)時，分壓鉗位電路的輸出電壓由運(yùn)算放大器Ul進(jìn)行交流放大，即只放大輸出電壓中變化的信號電壓成分，放大后的信號電壓再經(jīng)比較和整形后轉(zhuǎn)換為微處理器可處理的TTL電平信號。
[0005]技術(shù)方案1:一種集中器M-BUS主機(jī)通訊接口裝置，設(shè)置于集中器MCU與M-BUS總線之間，它包括數(shù)據(jù)發(fā)送電路及數(shù)據(jù)接收電路，配置用于使得MCU通過數(shù)據(jù)發(fā)送電路、數(shù)據(jù)接收電路及M-BUS總線與掛載在所述M-BUS總線上的儀表終端、控制器終端或傳感器終端等從機(jī)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述數(shù)據(jù)發(fā)送電路和數(shù)據(jù)接收電路雙向連接于MCU與M-BUS總線之間，其改進(jìn)設(shè)計在于:
所述數(shù)據(jù)發(fā)送電路包括:雙功率開關(guān)管，連接于所述MCU與M-BUS總線之間，用于控制M-BUS總線上的邏輯電平跳變；接設(shè)于所述雙功率開關(guān)管與MCU之間的驅(qū)動電路，用于MCU驅(qū)動和控制所述雙功率開關(guān)管直流電源的交替導(dǎo)通和截止；以及接入所述雙功率開關(guān)管的直流電源；
所述數(shù)據(jù)接收電路包括:接設(shè)于M-BUS總線與MCU之間依次耦合電連接的電流取樣電路、分壓鉗位電路、交流放大電路、比較電路及整形電路，用于在M-BUS總線處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)時，提供所述MCU可處理的TTL電平信號。
[0006]在一個實(shí)施例中，所述直流電源包括24V直流電源和36V直流電源，其中24V直流電源為集中器M-BUS主機(jī)提供邏輯“O”總線電壓，36V直流電源為集中器M-BUS主機(jī)提供邏輯“I”總線電壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明的一個較佳實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理框圖；
圖2為本發(fā)明的M-BUS主機(jī)數(shù)據(jù)發(fā)送電路原理圖；
圖3為本發(fā)明的M-BUS主機(jī)數(shù)據(jù)接收電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0008]從圖1中可以看出本發(fā)明的M-BUS主機(jī)通信接口裝置包括微處理器、數(shù)據(jù)發(fā)送電路、數(shù)據(jù)接收電路及M-BUS總線；主機(jī)到從機(jī)的信息傳遞是通過電平變化實(shí)現(xiàn)的，使用36V的高電平邏輯‘I’靜態(tài)電壓值和24V的邏輯‘0’動態(tài)電壓值進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，較高的壓差提高了總線抗干擾能力；總線上的閑置電流為從機(jī)終端通信接口電或整個終端供電，從機(jī)到主機(jī)的信息傳遞是通過電流變化實(shí)現(xiàn)的，以總線閑置電流的增加量(IllOmA)作為有效信號進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，提高了對外部電壓的抗干擾能力，避免了導(dǎo)線電阻的影響。
[0009]本發(fā)明的創(chuàng)新在于數(shù)據(jù)發(fā)送電路和數(shù)據(jù)接收電路，數(shù)據(jù)發(fā)送電路如附圖2所示，包括24V直流電源、36V直流電源、驅(qū)動電路及雙開關(guān)管，通過控制雙開關(guān)管的交替導(dǎo)通和截止來實(shí)現(xiàn)兩種電平交替輸出至總線上，電阻Rl、R2分為三極管Q3、Q4的基極設(shè)置靜態(tài)電壓，防止輸入空載時Q3、Q4同時發(fā)生誤導(dǎo)通而使兩路電源間發(fā)生短路，Dl為肖特基二極管，起保護(hù)作用，防止受干擾而導(dǎo)致Q3、Q4同時導(dǎo)通。該電路優(yōu)點(diǎn)在于功率開關(guān)管Q1、Q2的導(dǎo)通內(nèi)阻極小，自身熱損耗很低，總線負(fù)載容量非常高，在大負(fù)載時發(fā)熱量小，抗干擾能力強(qiáng)。
[0010]數(shù)據(jù)接收電路如附圖3所示，包括電流取樣電路、分壓鉗位電路、交流放大電路、比較電路、整型電路及保護(hù)電路，取樣電壓經(jīng)電阻Rl、R2分壓后為放大器Ul正相端提供靜態(tài)工作點(diǎn)電壓，瞬態(tài)抑制二極管Dl用于鉗制Ul輸入端電壓，靜態(tài)下Ul輸出電壓等于正相端的輸入電壓；主機(jī)處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)時，取樣電壓的微小變化被Ul所放大，其中二極管D2用于加速放大器Ul在其輸出由高電壓跳變?yōu)镺V時的負(fù)反饋過程，實(shí)現(xiàn)該接收電路對不同通信波特率的兼容；比較器U2的參考比較電壓設(shè)置在合適的電壓水平，過濾掉因外界或從機(jī)之間的干擾所引起的錯誤數(shù)據(jù)接收，其中D3為三端穩(wěn)壓管，D4為穩(wěn)壓二極管；整個電路的優(yōu)點(diǎn)是:采用了信號放大環(huán)節(jié)，取樣電阻值很小，熱損耗很低；放大環(huán)節(jié)只放大交流成分，信號接收不受負(fù)載變化的影響；采用比較環(huán)節(jié)，設(shè)置合適閥值可過濾因干擾而引起誤碼接收；很好的兼容標(biāo)準(zhǔn)通信波特率范圍且數(shù)據(jù)波形良好。
【權(quán)利要求】
1.一種集中器M-BUS主機(jī)通訊接口裝置，設(shè)置于集中器MCU與M-BUS總線之間，它包括數(shù)據(jù)發(fā)送電路及數(shù)據(jù)接收電路，配置用于使得MCU通過數(shù)據(jù)發(fā)送電路、數(shù)據(jù)接收電路及M-BUS總線與掛載在所述M-BUS總線上的儀表終端、控制器終端或傳感器終端等從機(jī)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所述數(shù)據(jù)發(fā)送電路和數(shù)據(jù)接收電路雙向連接于MCU與M-BUS總線之間，其特征在于: 所述數(shù)據(jù)發(fā)送電路包括:雙功率開關(guān)管，連接于所述MCU與M-BUS總線之間，用于控制M-BUS總線上的邏輯電平跳變；接設(shè)于所述雙功率開關(guān)管與MCU之間的驅(qū)動電路，用于MCU驅(qū)動和控制所述雙功率開關(guān)管直流電源的交替導(dǎo)通和截止；以及接入所述雙功率開關(guān)管的直流電源； 所述數(shù)據(jù)接收電路包括:接設(shè)于M-BUS總線與MCU之間依次耦合電連接的電流取樣電路、分壓鉗位電路、交流放大電路、比較電路及整形電路，用于在M-BUS總線處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)時，提供所述MCU可處理的TTL電平信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集中器M-BUS主機(jī)通訊接口裝置，所述直流電源包括24V直流電源和36V直流電源，其中24V直流電源為集中器M-BUS主機(jī)提供邏輯“ O ”總線電壓，36V直流電源為集中器M-BUS主機(jī)提供邏輯“I”總線電壓。
【文檔編號】G06F13/40GK104077260SQ201310106007
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年3月29日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月29日
【發(fā)明者】應(yīng)必金, 章俊, 馬慶國, 郭峻峰, 王小毅, 江大川 申請人:華立儀表集團(tuán)股份有限公司