CN104502749B - 一种三线模拟总线、检测电路及配电监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三线模拟总线、检测电路及配电监测系统；其中本发明所述的一种三线模拟总线，包括：电源线，数据传输线及地线；所述电源线用于为整个检测电路中的检测板提供电能及时钟信号；所述数据传输线用于将所述检测板返回的数据传输给控制器；所述地线，用于为整个检测电路中的检测板接地。采用本发明的三线模拟总线、检测电路及配电监测系统就可以形成路不同类型的监测板可连接于同一总线，从而实现了通用性强，监测方便，便于布线。

Description

一种三线模拟总线、检测电路及配电监测系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种三线模拟总线、检测电路及配电监测系统。

背景技术

在现有的配电监测系统检测电路中，其中一种检测方法是通过将所有检测信号设计成一个大的检测板，这样在实际检测过程中设计人员发现现有采用统一大检测板完成所有检测信号检测的方法灵活性太差，遇到检测路数检测少的，浪费较多性价比较差；遇到路数多的不够时，又无法扩展。另一种现有检测方法是每种检测电路板设计带有CPU控制的检测板，进行信号检测，通过信号传输给主控制器。可以通过增加检测板实现增加检测路数。然而，采用此种检测电路虽然灵活性较高，但是在实际产品应用过程中发现每种检测电路都设计成带有软件检测的单板成本太高。

发明内容

本发明提供了一种三线模拟总线、检测电路及配电监测系统，以解决现有技术中存在的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种三线模拟总线，该总线包括：电源线，数据传输线及地线；所述电源线用于为整个检测电路中的检测板提供电能及时钟信号；所述数据传输线用于将所述检测板返回的数据传输给控制器；所述地线，用于为整个检测电路中的检测板接地。

另一方面，本发明还提供了一种检测电路，该检测电路包括：所述三线模拟总线，该总线包括：电源线，数据传输线及地线；所述电源线用于为整个检测电路中的检测板提供电能及时钟信号；所述数据传输线用于将所述检测板返回的数据传输给控制器；所述地线，用于为整个检测电路中的检测板接地。

再一方面，本发明还提供了一种配电监测系统，该系统包括：如上所述的检测电路。

本发明提供了一种三线模拟总线、检测电路及配电监测系统；其中，所述三线模拟总线包括：电源线，数据传输线及地线；所述电源线用于为整个检测电路中的检测板提供电能及时钟信号；所述数据传输线用于将所述检测板返回的数据传输给控制器；所述地线，用于为整个检测电路中的检测板接地。

本发明实施例的有益效果是：通过采用统一的电源线，数据线，地线，将不同类型的监测板可连接于同一总线，从而实现了通用性强，监测方便，便于布线。

附图说明

图1为本发明提供的一种三线模拟总线结构示意图；

图2为本发明提供的一种三线模拟总线连接霍尔电流/电压传感器检测板的电路原理图；

图3为本发明提供的一种三线模拟总线连接热敏电阻、干接点检测板的电路原理图；

图4为本发明提供的一种三线模拟总线连接交/直流分布电压有无隔离检测板的电路原理图；

图5为本发明提供的一种三线模拟总线连接输出干接点板的电路原理图；

图6所示为本发明提供的一种检测电路示意图；

图7所示为本发明提供的一种配电监测系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1所示为本发明实施例提供的一种三线模拟总线，该总线包括：电源线，数据传输线及地线；所述电源线用于为整个检测电路中的检测板提供电能及时钟信号；所述数据传输线用于将所述检测板返回的数据传输给控制器；所述地线，用于为整个检测电路中的检测板接地。

需要说明的是，所述三线模拟总线至少连接一块检测板。

还需要说明的是，本发明是利用一种三线模拟总线，即MBUS总线结构，对检测信号进行监测，一个监测接口可使用16个数据地址(0-15)，16个地址都可连接下列的四种检测板，例如：霍尔电流/电压传感器检测板，热敏电阻、干接点检测板，交/直流分布电压有无隔离检测板，输出干结点板；其中，所示输出干结点板只能使用0号地址，并且最多可连接8个输出干接点板，这样就形成路不同类型的监测板可连接于同一总线，从而实现了通用性强，监测方便，便于布线的目的。

如图2所示为本发明实施例提供的一种三线模拟总线连接霍尔电流/电压传感器检测板的电路原理图；

如图3所示为本发明实施例提供的一种三线模拟总线连接热敏电阻、干接点检测板的电路原理图；

如图4所示为本发明实施例提供的一种三线模拟总线连接交/直流分布电压有无隔离检测板的电路原理图；

如图5所示为本发明实施例提供的一种三线模拟总线连接输出干接点板的电路原理图。

如图6所示为本发明实施例提供的一种检测电路示意图，该检测电路包括：所述三线模拟总线，该总线包括：电源线，数据传输线及地线；所述电源线用于为整个检测电路中的检测板提供电能及时钟信号；所述数据传输线用于将所述检测板返回的数据传输给控制器；所述地线，用于为整个检测电路中的检测板接地。

其中，所述三线模拟总线至少连接一块检测板。

所述检测板至少包括霍尔电流/电压传感器检测板，热敏电阻、干接点检测板，交/直流分布电压有无隔离检测板，输出干接点板之一。

所述电源线的电源信号由高电平为3.3V，低电平为0V的脉冲构成。

如图7所示为本发明实施例提供的一种配电监测系统的示意图，该系统包括：如上所述的任意一种检测电路。

所述三线模拟总线结构由三根线组成，分别是3.3V的电源线，数据传输线及地线，每个检测板都有2个J1和J2端子，本发明的总线采用级联的方式，只有第一块检测板的J1端子通过总线与控制器连接，J2端子与第二块检测板的J1进行连接，端子依次往下连接，把总线信号传给下面的检测板，本发明的一条总线可以最多可使用16个地址，最多可连接15个三种类型的检测板及8个输出干接点板。信号检测板的工作原理是U1根据总线传输过来的时钟信号周期来进行分频输出，分频输出六路周期不同的信号A0-A6；U2功能是输出检测信号，U2的输入端口能连接8路信号；U1功能为U2提供地址信号。U1输出的A0-A2分频信号与U2的地址选择端进行连接，根据A0-A2不同状态，相应的输入信号端与输出信号端进行连接，控制器通过传输线可以检测信号；U1分频的A3-A6信号与U3的比较地址端进行连接，当拨码开关与A3-A6状态一致时，U3输出端输出高电平，使U2的使能端为低电平进行工作，控制器通过总线可以检测到数据。

所述霍尔电流/电压传感器检测板，热敏电阻、干接点检测板，交/直流分布电压有无隔离检测板具体的工作过程为：端子J1的1脚为电源信号，它是由高电平为3.3V，低电平为0V的脉冲构成；2脚为数据传输口，把检测信号传给控制器；3脚为电源地。端子J1的1脚信号经过电阻R1后分成两路，通过R1的平均电流不会大于0.3mA(即检测板耗电电流)，一路经过二极管D1给电容C3充电，经过D1后电源电压降为3.1V，当电源信号为高电平时给C3充电，同时作为整个检测板供电电源，当电源信号为低电平时通过C3放电为整个检测板供电，这时D1也起到隔离的作用，C3放电不会影响到CLK1信号；另一路为U3的CLK1提供时钟信号，为了保证CLK1信号电压不高于电源电压，对信号进行分压，通过R5分压0.3V，使输出CLK1信号的高电平为3V，同时为了检测板耗电小于0.3mA取R5＝3K欧姆R7＝30K欧姆，最终输入CLK1信号高电平为3V。U1根据输入CLK1的周期分频出A0-A6路信号，A0输出为4分频、A1输出为5分频、A2输出为6分频、A3输出为7分频、A4输出为8分频、A5输出为9分频、A6输出为10分频。A0-A2输出与U2的地址选择端连接，A0-A2有八个不同的状态分别对应输入与输出连接，如果U2的使能信号为低电平时，U2开始工作；A3-A6输出信号与U3的比较地址端连接，当拨码开关ADD1的拨码为ON时，一共有16个拨码状态，同时A3-A6的输出相应状态时，U3输出高电平来驱动N1，这样U2的地址使能端会变为低电平，U2进行工作；如果U3不工作，那么U2的地址使能端一直为高电平，U2不工作。每个检测板的4位拨码开关有16个拨码状态，共有16个地址，这样最多能使用16个检测板，而每个检测板能检测8路信号，这样一条总线总共能检测128路信号。

所述输出干接点板的工作原理是U1根据总线传输过来的时钟信号周期来进行分频输出，分频输出三路周期不同的信号A0-A2，对U2的数据选择端进行控制，同时U2的信号输入由U1提供，当ADD1和ADD2拨码开关相应的拨码为ON时，U2输出高低电平信号传输到U4的CLK，J1的2脚输出高低电平，当U4的CLK遇到上升沿时J1的2脚数据传输到Q0，之后每遇到一个上升沿，Q0的数据右移一位，当Q0-Q7根据需求都有数据的情况下，U5对数据进行锁存，输出干接点状态。

输出干接点板具体工作过程：端子J1的1脚为电源信号，它是由高电平为3.3V，低电平为0V的脉冲构成；2脚为数据传输口，控制器输出高低电平信号；3脚为电源地。端子J1的1脚信号经过电阻R1后分成两路，一路经过二极管D1给电容C3充电，经过D1后电源电压降为3.1V，当电源信号为高电平时给C3充电，同时作为整个检测板供电电源；另一路为U3的CLK1提供时钟信号，为了保证CLK1信号电压不高于电源电压，对信号进行分压，通过R5分压0.3V，使输出CLK1信号的高电平为3V，同时为了检测板耗电小于0.3mA取R5＝3K欧姆R7＝30K欧姆，最终输入CLK1信号高电平为3V。U1根据输入CLK1的周期分频出A0-A2路信号，A0输出为4分频、A1输出为5分频、A2输出为6分频。A0-A2输出与U2的地址选择端连接，U2的信号输入由U1的CLK0提供，CLK0和CLK1信号时相同的，当ADD1及ADD2中的拨码有一个为ON时，U2输出的高低电平信号会作为U4的时钟信号，当CLK遇到上升沿时，A与B的值会传输到Q0，A和B的数据由J1提供，遇到一次上升沿Q0的数据会右移，当有8个上升沿时，Q0-Q7的数据会存有相应的数据，之后U5会把数据进行锁存，进行输出干接点状态。由于整个检测系统有16个地址(0-15)，输出干接点只能连接0号地址，并且0号地址最多可连接8个输出干接点版。

U2的输入端可以连接3种检测信号，图1为霍尔电流/电压传感器检测，端子J3有2种信号，1脚输出电压型信号，2脚输出电流型信号，3脚为地。当检测电压型信号时，信号经过R17和R18进行分压后，作为U2的输入，并且峰值电压要小于VCC的一半，而采样电压的基准0V被抬高到VCC的一半。当检测电流型信号时，信号经过采样电阻R19、R20后转换成电压信号，并且电压信号的峰值小于VCC的一半。所需的采样电压作为U2输入。

图3为热敏电阻、干接点检测，端子J4过来的信号为小电压信号或通断信号，小电压信号会根据检测温度的不同会有变化，信号通过保护电阻R22与U2输入端口连接。

图4为交/直流分布电压有无隔离检测，端子J5过来交/直流电压经过整流变成直流信号，进入到光耦输入端，如果存在交/直电压且电压范围100-400V，光耦的二次侧会导通，U1的输入端口的信号是小于0.4VCC的电压，如果交/直流电压或整流出现问题，光耦会起到隔离的作用；如果没有交/直电压，U2的输入端口信号电压为VCC。

图5为输出干接点板，J1的2脚会输出高低电平信号，当74HC164的CLK出现8个上升沿后，J12脚的数据会移位8次，数据会传到74HC164的输出Q0-Q7，U5会把U4输出的数据锁存后进行输出。

通过本发明的三线模拟总线，可以实现检测电路信号统一化处理，便于定制化系统，灵活组合，提高生产效率，降低生产成本。

替换方案：输入到CD4060的CLK1时钟信号除了4中的技术方案，也可以用晶振的方式代替，通过晶振自身产生的振荡周期作为CD4060的时钟信号。

本发明的MBUS总线由电源线、数据线、地线组成，电源线是为整个检测板供电，数据线是把检测的数据传给控制器，在数据总线上集中了所有的检测数据，而且数据不会重叠，各自有不同的地址，方便控制器进行查询检测，通过三总线的设计简化了控制方式，能提高传输效率。

所述MBUS中的电源线的2个功能，所述电源线中传出的电源信号是由高低电平的脉冲组成，高电平为3.3V，低电平为0V，一是作为CD4060的CLK1时钟信号输入，CD4060根据脉冲周期进行分频输出；二是作为检测板的电源，当高电平时给电容充电，同时为检测板供电，当低电平时利用电容放电为检测板供电，这样也形成了检测板的自供电方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种三线模拟总线，其特征在于，包括：电源线，数据传输线及地线；所述电源线用于为整个检测电路中的检测板提供电能及时钟信号，所述电源线的电源信号由高电平为3.3V，低电平为0V的脉冲构成，所述电源线通过一电阻、一二极管和一电容接地，当电源信号为高电平时给所述电容充电，同时作为整个检测板供电电源，当电源信号为低电平时通过所述电容放电为整个检测板供电；所述数据传输线用于将所述检测板返回的数据传输给控制器；所述地线，用于为整个检测电路中的检测板接地；

每个检测板都有2个J1和J2端子，所述模拟总线采用级联的方式，只有第一块检测板的J1端子通过总线与控制器连接，J2端子与第二块检测板的J1进行连接，端子依次往下连接，把总线信号传给下面的检测板。

2.根据权利要求1所述的三线模拟总线，其特征在于，所述三线模拟总线至少连接一块检测板。

3.根据权利要求2所述的三线模拟总线，其特征在于，所述检测板至少包括霍尔电流/电压传感器检测板，热敏电阻、干接点检测板，交/直流分布电压有无隔离检测板，输出干接点板之一。

4.一种检测电路，其特征在于，包括：三线模拟总线，该总线包括：电源线，数据传输线及地线；所述电源线用于为整个检测电路中的检测板提供电能及时钟信号，所述电源线的电源信号由高电平为3.3V，低电平为0V的脉冲构成，所述电源线通过一电阻、一二极管和一电容接地，当电源信号为高电平时给所述电容充电，同时作为整个检测板供电电源，当电源信号为低电平时通过所述电容放电为整个检测板供电；所述数据传输线用于将所述检测板返回的数据传输给控制器；所述地线，用于为整个检测电路中的检测板接地；

每个检测板都有2个J1和J2端子，所述模拟总线采用级联的方式，只有第一块检测板的J1端子通过总线与控制器连接，J2端子与第二块检测板的J1进行连接，端子依次往下连接，把总线信号传给下面的检测板。

5.根据权利要求4所述的检测电路，其特征在于，所述三线模拟总线至少连接一块检测板。

6.根据权利要求5所述的检测电路，其特征在于，所述检测板至少包括霍尔电流/电压传感器检测板，热敏电阻、干接点检测板，交/直流分布电压有无隔离检测板，输出干接点板之一。

7.一种配电监测系统，其特征在于，包括：如权利要求4至6中任意一项所述检测电路。