CN106375170A - 一种Mbus主节点接收电路 - Google Patents

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方思敏
袁志民
王园
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Abstract

本发明公开了一种Mbus主节点接收电路，通过第一电容耦合在信号输入端用于滤除直流电压，并与第一电阻组成微分电路来接收信号用来避免信号受负载大小的影响；并且通过设置微分电路的参数与接收信号的速率匹配，同时在比较器正负输入端采用双肖特基管钳位输入电压端电压，使得输入信号幅度匹配比较器，用于保证接收信号完全还原；提高了电路的性能和可靠性，不受各种干扰的影响，且降低了成本。

Description

一种Mbus主节点接收电路
技术领域
本发明涉及仪表总线Mbus领域，具体涉及一种Mbus主节点接收电路。
背景技术
仪表总线Mbus是一种主从结构的现场总线，Mbus主要特点是通过两条无极性传输线来同时供电和传输串行数据，而各个子节点（以不同的ID确认，具有唯一确定ID）并联在Mbus总线上；将Mbus用于各类仪表或相关装置的能耗类智能管理系统中时，可对相关数据或信号进行采集并传递至集中器，然后再通过相应的接口传至主站；利用Mbus可大大简化住宅小区，办公场所等能耗智能化管理系统的布线和连接，且具有结构简单、造价低廉、可靠性高的特点；由 Mbus 构成的能耗智能化管理系统由终端数据或信号采集子站及其Mbus 收发电路、Mbus 总线、主站及其 Mbus 转换器等组成。
对于主从式通信系统，因从机之间不能直接交换信息，只能通过主机来转发，此时采用Mbus可以实现对从机的相关数据进行采集，并传递至集中器，然后再传递至总站；它由主机从机和两线制总线组成；Mbus总线是一种半双工通信总线，其可以通过集中器实现给终端仪表远程供电。
而如今Mbus数据发送和接收电路采用的是TI公式提出的原理演示电路，在实际应用中存在许多不足：1）接收电路与Mbus总线的负载-子节点数量相关，轻载和重载条件下，解析数据的准确性（误码率）差异很大；2）接收电路与传输速率相关，解析数据的准确性（误码率）会因为采用不同的波特率差异很大；3）接收电路与码字相关，解析数据的准确性（误码率）会因为传输全零和全1差异很大；4）接收电路与子节点应答速度相关，解析数据的准确性（误码率）会因为子节点应答速度快慢差异很大。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种提高Mbus主节点接收的可靠性且无硬件成本增加的Mbus主节点接收电路。
本发明通过以下技术方案实现：一种Mbus主节点接收电路，包括信号输入端、信号输出端、比较器、光耦、第一二极管、第二二极管、第一电容、第二电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、5V电源和3.3电源；所述信号输入端连接至第一电容的一端，所述第一电容的另一端连接第一二极管的正极，所述第一二极管的正极还连接至第二二极管的负极，所述第二二极管的负极还连接至第一电阻的一端，所述第一电阻的另一端接MGND，所述第二二极管的正极和第一二极管的负极连接，所述第一二极管的负极还接MGND，所述第二二极管的正极还连接第三电阻的一端，所述第三电阻的另一端还连接第四电阻的一端，所述第四电阻的另一端接5V电源，所述第四电阻的一端还连接第二电容的一端，所述第二电容的另一端接MGND；所述第三电阻的另一端还连接至比较器的正向输入端，所述第二二极管的负极还连接第二电阻的一端，所述第二电阻的另一端连接至比较器的负向输入端，所述第二电阻的另一端还连接第五电阻的一端，第五电阻的另一端还连接比较器的输出端，所述比较器的输出端还连接第六电阻的一端，所述比较器的第二引脚接MGND，所述比较器的第五引脚和第六引脚都接5V电源，所述第六电阻的另一端连接光耦的第二引脚，所述光耦的第一引脚接5V电源，所述光耦的第三引脚接GND，所述光耦的第四引脚接第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端接3.3V电源，所述第七电阻的一端还连接至信号输出端；所述光耦用于将输入端的MGND和输出端的GND分隔开，防止干扰；所述第一二极管和第二二极管为双肖特基管。
本发明通过第一电容耦合在信号输入端用于滤除直流电压，并与第一电阻组成微分电路来接收信号用来避免信号受负载大小的影响；并且通过设置微分电路的参数与接收信号的速率匹配，同时在比较器正负输入端采用双肖特基管钳位输入电压端电压，使得输入信号幅度匹配比较器，用于保证接收信号完全还原；提高了电路的性能和可靠性，不受各种干扰的影响，且降低了成本。
与现有技术相比，本发明的有益之处在于：1）电路简洁稳定，不受各种干扰影响，提高了Mbus主节点接收的可靠性；2）无需使用昂贵的高压运放，降低了成本，且通过电路实现了性能的大幅提高。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式，对本发明作进一步描述。
见图1，一种Mbus主节点接收电路，包括信号输入端SI、信号输出端RXD、比较器N1、光耦E1、第一二极管VD1、第二二极管VD2、第一电容C1、第二电容C2、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第七电阻R7、5V电源和3.3电源；所述信号输入端SI连接至第一电容C1的一端，所述第一电容C1的另一端连接第一二极管VD1的正极，所述第一二极管VD1的正极还连接至第二二极管VD2的负极，所述第二二极管VD2的负极还连接至第一电阻R1的一端，所述第一电阻R1的另一端接MGND，所述第二二极管VD2的正极和第一二极管VD1的负极连接，所述第一二极管VD1的负极还接MGND，所述第二二极管VD2的正极还连接第三电阻R3的一端，所述第三电阻R3的另一端还连接第四电阻R4的一端，所述第四电阻R4的另一端接5V电源，所述第四电阻R4的一端还连接第二电容C2的一端，所述第二电容C2的另一端接MGND；所述第三电阻R3的另一端还连接至比较器N1的正向输入端，所述第二二极管VD2的负极还连接第二电阻R2的一端，所述第二电阻R2的另一端连接至比较器N1的负向输入端，所述第二电阻R2的另一端还连接第五电阻R5的一端，第五电阻R5的另一端还连接比较器N1的输出端，所述比较器N1的输出端还连接第六电阻R6的一端，所述比较器N1的第二引脚接MGND，所述比较器N1的第五引脚和第六引脚都接5V电源，所述第六电阻R6的另一端连接光耦E1的第二引脚，所述光耦E1的第一引脚接5V电源，所述光耦E1的第三引脚接GND，所述光耦E1的第四引脚接第七电阻R7的一端，所述第七电阻R7的另一端接3.3V电源，所述第七电阻R7的一端还连接至信号输出端RXD；所述光耦E1用于将输入端的MGND和输出端的GND分隔开，防止干扰；所述第一二极管VD1和第二二极管VD2为肖特基管。
本实施方式中，信号输入端SI输入信号经过与其直接耦合的第一电容C1就能滤除直流电压成分，而且第一电容C1与第一电阻R1组成了微分电路，就可以从第一电阻R1中接收信号并从中进行取样，还原输入信号使得信号放大，避免接收信号受到Mbus总线的负载-子节点数量轻载和重载条件的影响。
本实施方式中，所述第一电容C1的容值为2.2uf至6.8uf，优选为4.7uf，所述第一电阻R1的阻值为0.5K至1.5K，优选为1K；通过两者组成的微分电路的参数与接收信号的速率（1200bps-9600bps）匹配，同时不会受接收信号的码字（0X00、0XFF）的影响，保证接收信号完全的还原，使得解析数据的准确性会因为采用不同的波特率差异很大，也不会因为传输全零和全1差异很大。
本实施方式中，比较器N1的正负输入端连接有第一二极管VD1和第二二极管VD2，两者组成双肖特基管钳位输入电压端电压，使得经过微分电路还原放大的信号的幅度适合比较器N1，同时通过第二电阻R2和第四电阻R4设定比较器的基准点，使输入信号幅度的摆幅配合第二电阻R2和第四电阻R4设定的比较阀值，保证接收信号完全的还原。
本实施方式中，所述光耦E1用于对输入信号和输出信号起到良好的隔离作用，并且使得信号传输具有单向性，起到了良好的电绝缘能力和抗干扰能力。
本实施方式中，比较器N1可设置在比较器方式和运发方式，灵活设置；而且比较器可以工作在线性区或截止饱和区，可以适合不同光耦的特性。
本发明的保护范围包括但不限于以上实施方式，本发明的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种Mbus主节点接收电路，其特征在于：包括信号输入端（SI）、信号输出端（RXD）、比较器（N1）、光耦（E1）、第一二极管（VD1）、第二二极管（VD2）、第一电容（C1）、第二电容（C2）、第一电阻（R1）、第二电阻（R2）、第三电阻（R3）、第四电阻（R4）、第五电阻（R5）、第六电阻（R6）、第七电阻（R7）、5V电源和3.3电源；所述信号输入端（SI）连接至第一电容（C1）的一端，所述第一电容（C1）的另一端连接第一二极管（VD1）的正极，所述第一二极管（VD1）的正极还连接至第二二极管（VD2）的负极，所述第二二极管（VD2）的负极还连接至第一电阻（R1）的一端，所述第一电阻（R1）的另一端接MGND，所述第二二极管（VD2）的正极和第一二极管（VD1）的负极连接，所述第一二极管（VD1）的负极还接MGND，所述第二二极管（VD2）的正极还连接第三电阻（R3）的一端，所述第三电阻（R3）的另一端还连接第四电阻（R4）的一端，所述第四电阻（R4）的另一端接5V电源，所述第四电阻（R4）的一端还连接第二电容（C2）的一端，所述第二电容（C2）的另一端接MGND；所述第三电阻（R3）的另一端还连接至比较器（N1）的正向输入端，所述第二二极管（VD2）的负极还连接第二电阻（R2）的一端，所述第二电阻（R2）的另一端连接至比较器（N1）的负向输入端，所述第二电阻（R2）的另一端还连接第五电阻（R5）的一端，第五电阻（R5）的另一端还连接比较器（N1）的输出端，所述比较器（N1）的输出端还连接第六电阻（R6）的一端，所述比较器（N1）的第二引脚接MGND，所述比较器（N1）的第五引脚和第六引脚都接5V电源，所述第六电阻（R6）的另一端连接光耦（E1）的第二引脚，所述光耦（E1）的第一引脚接5V电源，所述光耦（E1）的第三引脚接GND，所述光耦（E1）的第四引脚接第七电阻（R7）的一端，所述第七电阻（R7）的另一端接3.3V电源，所述第七电阻（R7）的一端还连接至信号输出端（RXD）。
2.根据权利要求1所述的一种Mbus主节点接收电路，其特征在于：所述光耦（E1）用于将输入端的MGND和输出端的GND分隔开，防止干扰。
3.根据权利要求1所述的一种Mbus主节点接收电路，其特征在于：所述第一二极管（VD1）和第二二极管（VD2）为肖特基管。
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