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CN203838509U - 用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路 - Google Patents

用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路 Download PDF

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CN203838509U CN201420158970.XU CN201420158970U CN203838509U CN 203838509 U CN203838509 U CN 203838509U CN 201420158970 U CN201420158970 U CN 201420158970U CN 203838509 U CN203838509 U CN 203838509U
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张洋
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Abstract

本实用新型提供用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路,该电路与M-bus总线连接,该电路的整流桥电路与M-bus总线进线连接,整流桥电路的负端接地,正端连接可控恒流源电路的正端,可控恒流源电路的控制端接微处理器TX,可控恒流源电路的负端接稳压电路输入,稳压电路的输出接接收电路,为接收电路和加速电路提供参考电位,耦合接收电路和加速电路通过耦合电容接于整流桥电路正端,耦合接收电路和加速电路的输出端接反向电路的输入端,反向电路输出端接微处理器的RX端,所述RX端通过电阻接控制器电源。同时提供一种采用用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路的通讯方法。本实用新型的效果是应用该电路可以使稳态电流小于50微安,低于标准稳态电流30倍,通讯波特率可达9600。

Description

用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路
技术领域
本实用新型涉及的是一种用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路,特别是用于水表、气表、热量表等相关计量类设备、仪表的数据采集系统中,用于与主机相连的从机设备、仪表中的微功耗M-bus电路。 
背景技术
M-Bus由Paderborn大学提出,是一种专门为消耗测量仪器和计数器传送信息的数据总线设计的。M-Bus在建筑物和工业能源消耗数据采集有多方面的应用。 
按照M-bus总线标准为EN1434-3的电气定义,其主机端向从机端传输的信号采用电压值的变化来表示,即主机端向从机端发送的信号是一种电压脉冲序列用+36V表示逻辑“1”,用+24V表示逻辑“0”,在稳态时,线路将保持“1”状态。从机端向主机端传输的信号采用电流变化来表示,即从机端向主机端发送的信号是一种电流脉冲序列,通常用1.5毫安的电流值表示逻辑“1”,当传输“0”时,由从机端控制可使电流值增加11~20毫安。在稳态时,线路上的值为持续的“1”状态。 
TSS721等芯片是满足M-bus总线标准的从机收发芯片,但是价格偏高而且稳态电流大,长时间会造成大量电能浪费,尤其对于电池供电的电路环境中。简单分立元件电路可以节省成本,稳定性差,通讯可靠性低,通讯速度慢。 
发明内容
针对现有技术中结构上的不足,本实用新型的目的是提供一种用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路,以利于解决专用集成电路成本高,外 围器件复杂及简单分立元件电路稳定性差,通讯可靠性低,通讯速度慢等缺点。 
为实现上述目的,本实用新型采用的技术方案是提供用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路,该电路与M-bus总线连接,其特征是:该电路包括有整流桥电路、可控恒流源电路、稳压电路、耦合接收电路、加速电路、反向电路; 
所述M-bus总线进线接整流桥电路,整流桥电路的负端接地,正端连接可控恒流源电路的正端,可控恒流源电路的控制端接微处理器TX,可控恒流源电路的负端接稳压电路输入,稳压电路的输出接接收电路,为接收电路和加速电路提供参考电位,耦合接收电路和加速电路通过耦合电容接于整流桥电路正端,耦合接收电路和加速电路的输出端接反向电路的输入端,反向电路输出端接微处理器的RX端,所述RX端通过电阻接控制器电源。 
本实用新型的效果是应用该电路可以使稳态电流小于50微安,低于标准稳态电流30倍,通讯波特率可达9600,使功耗降低的同时通讯速率不受影响,同时能够达到分立元件的成本。可广泛用于集抄的水、气、热表的通讯M-bus终端电路。 
附图说明
图1是本实用新型的微功耗M-bus从机端电路原理示意图; 
图2是本实用新型的微功耗M-bus从机端电路实施例原理图。 
具体实施方式
结合附图对本实用新型的微功耗M-bus从机端电路加以说明。 
如图1所示,本实用新型的微功耗M-bus从机端电路,通过整流电路1、可控恒流源电路2、稳压电路3、接收电路4、加速电路5、耦合电路6、反向电路7组成收发电路以及微处理器8。 
所述M-bus总线进线接整流桥1,整流桥1负端接地,正端连接可控恒 流源2正端。可控恒流源2控制端接微处理器8的TX端,由微处理器8控制,可控恒流源2负端接稳压电路3,稳压电路3输出接接收电路4和加速电路5,为接收电路4和加速电路5提供电平参考点,耦合电路6接接收电路4和加速电路5,为接收电路4和加速电路5提供信号输入,接收电路4和加速电路5的输出端接反向电路7的输入端,反向电路7的输出端接微处理器8的RX端。 
采用用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路的通讯方法步骤是:当所述M-bus总线上存在数据信号后,接收电路4接收耦合电路6耦合到总线上电压下降的下降沿,接收电路4输出高电位给反向电路7,反向电路7输出低电位到微处理器8的RX端;若耦合到总线上电压上升的上升沿,接收电路4的高电位失效,微处理器8的RX端通过电阻9缓慢恢复高电位,此时加速电路5接收耦合电路耦合到总线上电压上升的上升沿,输出低电位给反向电路7,反向电路7输出高电位,加速微处理器8的RX端恢复高电位的过程。耦合电路失效后,进入稳态,加速电路5关闭,达到微功耗。 
本实用新型的微功耗M-bus从机端电路,其中电路如前述电路连接,可控恒流源2工作于两种电流状态,即:发送状态和静态,受微处理器8的TX端控制。TX高电位为静态,TX低电位为发送状态。发送电流约11毫安到20毫安,静态电流很小。为达到微功耗的目的,静态电流略大于稳压电路的静态电流和接收电路工作平均电流即可,小于50微安。 
实施例1: 
如图1、2所示,对应图2中的实施例电路,由三极管Q1、三极管Q3、三极管Q4和电阻R2、电阻R3组成可控恒流源2电路,其中由三极管Q3、三极管Q4和电阻R2、电阻R3组成恒流源电路,电阻R1和三极管Q1是恒流源控制电路。电容C1、稳压管D2和上述可控恒流源电路组成稳压电路3,电容C2和电阻R4组成耦合电路6。三极管Q2和电阻R7组成接收电路4, 三极管Q6、三极管Q7、三极管Q8和电阻R5、电阻R6组成加速电路5,三极管Q5和电阻R8组成反向电路7。 
实施例2: 
在实施例1的电路基础上,数据通讯方法,总线上提供一个稳定的初始电压,当有数据时,总线上出现一个下降沿,电压降低,接收电路4接收到信号由高向低的变化,由三极管Q2输出一个高电位,通过电阻R7至反向电路7,反向后输出给RX低电平;当总线接下来恢复初始电压,电压上升,会出现由低向高的上升沿信号,接收电路中三极管Q2截止,接收电路4关闭,加速电路5中三极管Q7导通,使三极管Q6导通,进而使三极管Q8导通,从而加速三极管Q5截止,RX输出高电平。由此完成接收数据全过程的物理电路。发送电路由微控制器8,如:单片机。通过TX控制三极管Q1改变可控恒流源2的电流,当发送数据0时,三极管Q1导通,加大恒流源电流,当发送数据1时,三极管Q1截止,电流源恢复稳态。 
需要声明的是:根据实施例描述的原理,可以看出的几个问题: 
选用不同的微处理器,有不同的RX和TX逻辑,并不能说TX的低电位就一定代表发送,高电位就一定代表稳态;反之RX也类似。根据不同的需要只需变换逻辑或增删反向电路7亦或改变晶体管的极性均可以衍生出类似的电路结构满足相应需求。 
所述加速电路5输出端接反向电路7输入端,但不难开出,加速电路5输出端根据需要可直接接于微处理器8的RX端,或者同时接于两者,达到加速的目的。针对这个调整,亦不超出本实用新型的保护范围。 

Claims (1)

1.一种用于智能仪表通讯的微功耗M-bus从机端电路,该电路与M-bus总线连接,其特征是:该电路包括有整流桥电路、可控恒流源电路、稳压电路、耦合接收电路、加速电路、反向电路; 
所述M-bus总线进线接整流桥电路,整流桥电路的负端接地,正端连接可控恒流源电路的正端,可控恒流源电路的控制端接微处理器TX,可控恒流源电路的负端接稳压电路输入,稳压电路的输出接接收电路,为接收电路和加速电路提供参考电位,耦合接收电路和加速电路通过耦合电容接于整流桥电路正端,耦合接收电路和加速电路的输出端接反向电路的输入端,反向电路输出端接微处理器的RX端,所述RX端通过电阻接控制器电源。 
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