CN105607546A - 一种mbus热量表数据采集控制器接收电路 - Google Patents
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Abstract
一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路,包括单片机,在MBUS信号接收端连接有分压电阻R13,MBUS接收到电流信号经过分压电阻R13后经管脚AD_1接入单片机,在单片机的SPI接口上连接有D/A电路输出模拟电压,模拟电压接入电压比较器LM2903的IN+端,MBUS信号接收端还连接有采样电阻R15,采样电阻R15的另一端接地,MBUS信号接收端经电阻R18后进入电压比较器LM2903的IN-端。本接收电路不会因为负载的变化而引起数据信号的失真和错乱。
Description
技术领域
本发明涉及一种控制器接收电路,特别涉及一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路,属于控制技术领域。
背景技术
节能减排是国家的重大战略部署。冬季供暖消耗了大量热能,过去采用按面积收费的计量方式不适应能源的科学计量,浪费了大量的能耗。现在住建部在全国推广户用热量表的安装,实行热量按需使用,多用多花钱,不用不花钱,促进了对热能的高效利用,目前我国的集中供热、采暖系统计量收费逐渐展开,热力站中主要的计量装置就是热量表。热量表是一种以微处理器和高精度传感器为基础的机电一体化仪表,与建筑业过去已经普遍使用的计量表,比如水表、电表、煤气表相比,它有着更复杂的设计和更高的技术含量。热量表通过温度和流量两种传感器,分别测得热载体在进出口的温度和流量,再经过密度和热焓值的补偿及积分计算而得到热量值。仪表总线MBus(Meter-Bus)是一种专门为热量表远程数据传输设计的总线协议,它是测量仪表数据传输数字化的一种重要技术,已经广泛应用于热量计量领域,并成为欧洲的热量计量标准的一部分(欧洲标准EN1434-3)。MBus接收电路是保证其正常工作的基础,传统的MBUS热量表数据采集控制中接收信号时是接收的电流环,通常的做法都是采用完全硬件比较器的方法,这种方法在负载阻抗一致以及负载变化不大时比较实用,但在实际应用中热量表可能来自不同的厂家,具有不同的阻抗,而且热量表由于维护、停止、开启等原因经常会引起负载阻抗的变化,由于负载大小变化引起的电流变化远比接收电流引起的电流变化大,所以直接影响直流电平偏移,造成信号波形失真。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中MBUS热量表数据采集控制器接收电路存在的上述问题,提供一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路。
为实现本发明的目的,采用了下述的技术方案:一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路,包括单片机,在MBUS信号接收端连接有分压电阻R13,MBUS接收到电流信号经过分压电阻R13后经管脚AD_1接入单片机,在单片机的SPI接口上连接有D/A电路输出模拟电压,模拟电压接入电压比较器LM2903的IN端,MBUS信号接收端还连接有采样电阻R15,采样电阻R15的另一端接地,MBUS信号接收端经电阻R18后进入电压比较器LM2903的IN端,当MBUS信号接收端有信号时,在分压电阻R13的作用下变为一定值的压降,经过单片机后单片机确切知道接收到信号值的大小,单片机根据接收到的信号值的大小从SPI接口上输出一模拟电压值至电压比较器LM2903的IN+端,同时MBUS信号接收端经电阻R18后进入电压比较器LM2903的IN端进行比较,信号从电压比较器LM2903的IOUT接口输入至单片机,进一步的,分压电阻的另一端连接有电阻R14,R14的另一端接地,二极管D3的正极接地,负极连接在单片机的AD_1输入上,进一步的,所述的采样电阻R15=20Ω,电阻R18=20KΩ,电阻R13=10KΩ,在MBUS信号接收端和接地之间还连接电容C16,电容C16=0.01μF,进一步的,电阻R14=10KΩ,进一步的,所述的单片机的SPI接口上连接的D/A电路为MCP4801芯片。
本发明的积极有益技术效果在于:本发明采用单片机首先检测信号的大小,然后根据信号的大小输出相应的模拟电压输至电压比较器进行比较,保证了在负载发生变化时仍然能够可靠的输出信号,不会因为负载的变化而引起数据信号的失真和错乱,再则通过单片机通过A/D端检测信号,在发生短路时,单片机能够立即检测到,配合相应的保护电路可以保证整个系统的安全运行。
附图说明
图1是本发明的接收电路原理图。
图2是本发明的单片机输出变换模拟电压的电原理图。
具体实施方式
为了更充分的解释本发明的实施,提供本发明的实施实例。这些实施实例仅仅是对本发明的阐述,不限制本发明的范围。
结合附图对本发明进行进一步详细的解释,图1、图2中均没有示出单片机,在图1中AD_1管脚即为单片机上的管脚,TX1输出也是至单片机,图2中,SPI接口,即图中的CS接口、SCK接口、SDI接口。如附图所示,一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路,包括单片机,在MBUS信号接收端连接有分压电阻R13,R13=10KΩ,MBUS接收到电流信号经过分压电阻R13后接入单片机A/D转换,图1中AD_1管脚即为单片机上的管脚,单片机测得的就是AD_1管脚的压降,在单片机的SPI接口上连接有D/A电路输出模拟电压,图2中MCP4801芯片即为D/A转换芯片,MCP4801输出的模拟电压从ADJUST-V端输出,模拟电压接入电压比较器LM2903的IN+端,MBUS信号接收端还连接有采样电阻R15,采样电阻R15=20Ω,采样电阻R15的另一端接地,MBUS信号接收端经电阻R18后进入电压比较器LM2903的IN端,R18=20K,当MBUS信号接收端有信号时,在分压电阻R13的作用下变为一定值的压降,经过单片机A/D转换后单片机确切知道接收到信号值的大小,单片机根据接收到的信号值的大小从SPI接口上输出一模拟电压值至电压比较器LM2903的IN+端,通过采样电阻将信号的电流环变换为电压环,同时MBUS信号接收端经电阻R18后进入电压比较器LM2903的IN端进行比较,信号从电压比较器LM2903的IOUT接口输入至单片机,分压电阻R13的另一端连接有电阻R14,R14=10KΩ,电阻R14的另一端接地,二极管D3的正极接地,负极连接在单片机的AD_1输入上,上述电路还形成对单片机的保护电路,在MBUS信号接收端和接地之间还连接电容C16,电容C16=0.01μF。本发明工作时,单片机首先根据信号在分压电阻上形成的压降经过A/D转换后检测信号的确切大小,然后根据信号的大小输出相应的电压经D/A转换芯片转换为模拟电压输至电压比较器进行比较,在负载发生变化时,单片机检测的到的信号值也会发生变化,因为单片机是根据检测到的信号大小控制SPI接口上输出的电压大小的,所以这种方式保证了电压比较器上两个信号比较的可靠性,在负载发生变化时仍然能够可靠无误的输出信号,不会因为负载的变化而引起数据信号的失真和错乱,再则通过单片机通过A/D端检测信号,如果一旦发生短路,则MBUS接受端的电平会迅速升高,单片机能够立即检测到,配合相应的保护电路还可以保证整个系统的安全运行。本电路工作时,系统上电后,总线给从机热量表通信电路供电,由于负载的个数以及负载的特性等原因,在R15上的压降会有所不同,这也是很多当前的MBUS接收电路当负载特性或个数有变化时不能正确抄收数据的原因,该电路上电后,先测量R13与R14之间的电压,计算出比较器LM2903的IN+端2引脚的电压。然后单片机通过SPI总线,控制DA芯片MCP4801输出电压到比较器LM2903的3引脚,并不断采集AD_1点的电压,使比较器LM2903的3引脚电压大于比较器2引脚电压,而略小于当总线中传输数字0时比较器2引脚的电压。该电压作为比较器的基准电压。基准电压根据AD_1点的电压不同而不同,建立一个表格存储到单片机存储器中,以备查询,当从站返回电流脉冲序列时,改变了比较器2引脚的电压,通过与基准电压相比较,OUT1引脚输出电压脉冲序列,经过电平转换为0~5V信号后,接单片机的串口接收引脚RX1,由于系统根据AD_1点的电压实时调整比较器3引脚的基准电压,使该接收电路适应能力大大增强,在通信过程中,因为AD_1点电压值不断改变,因此当集中器通过总线向热量表发送数据前,停止AD_1点的电压采样,当接收到从站数据返回之后,重新启动对AD_1点的电压采样。每隔1S根据AD_1点不同的电压,更新一次基准电压。稳压二极管D3的正极接地,负极连接在单片机的AD_1输入上,上述电路形成保护电路,保护单片机的AD_1输入端。
在详细说明本发明的实施方式之后,熟悉该项技术的人士可清楚地了解,在不脱离上述申请专利范围与精神下可进行各种变化与修改,凡依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均属于本发明技术方案的范围,且本发明亦不受限于说明书中所举实例的实施方式。
Claims (5)
1.一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路,包括单片机,其特征在于:在MBUS信号接收端连接有分压电阻R13,MBUS接收到电流信号经过分压电阻R13后经管脚AD_1接入单片机,在单片机的SPI接口上连接有D/A电路输出模拟电压,模拟电压接入电压比较器LM2903的IN端,MBUS信号接收端还连接有采样电阻R15,采样电阻R15的另一端接地,MBUS信号接收端经电阻R18后进入电压比较器LM2903的IN端,当MBUS信号接收端有信号时,在分压电阻R13的作用下变为一定值的压降,经过单片机后单片机确切知道接收到信号值的大小,单片机根据接收到的信号值的大小从SPI接口上输出一模拟电压值至电压比较器LM2903的IN+端,同时MBUS信号接收端经电阻R18后进入电压比较器LM2903的IN端进行比较,信号从电压比较器LM2903的IOUT接口输入至单片机。
2.根据权利要求1所述的一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路,其特征在于:分压电阻R13的另一端连接有电阻R14,R14的另一端接地,二极管D3的正极接地,负极连接在单片机的AD_1输入上。
3.根据权利要求1所述的一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路,其特征在于:所述的采样电阻R15=20Ω,电阻R18=20KΩ,电阻R13=10KΩ,在MBUS信号接收端和接地之间还连接电容C16,电容C16=0.01μF。
4.根据权利要求1所述的一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路,其特征在于:电阻R14=10KΩ。
5.根据权利要求1所述的一种MBUS热量表数据采集控制器接收电路,其特征在于:所述的单片机的SPI接口上连接的D/A电路为MCP4801芯片。
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