CN110850751A - 一种mbus采集电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种MBUS采集电路，包括串联在MBUS总线上的取样电阻、供电单元、接口电路、采样电路及MBUS采集器，采样电路的输入端与MBUS总线连接，输出端与接口电路连接，用于对MBUS总线上经过取样电阻的电压信号变化进行检测，供电单元的输出端与MBUS采集器的供电输入端连接，用于给MBUS采集器提供工作电源，MBUS采集器的输入端与MBUS总线连接，MBUS采集器的输出端与接口电路连接，用于通过MBUS总线获取数据通过接口电路发送至上位机；本发明采用两级放大使得放大电路可以将取样电阻上的电压信号放大到满足要求，有效加强了MBUS总线的带载能力，同时降低了系统的功耗及总线电压的衰减，有效提高了系统的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及远程抄表技术领域，尤其是涉及一种MBUS采集电路。
背景技术
目前远程抄表技术有无线抄表和有线抄表两大类，其中有线抄表通信技术常用的有RS485总线、MBUS总线技术，其中，RS485需要对设备提供电源，接线较多，现场施工较为复杂，并且带载能力有限；MBUS是欧洲标准的两线制总线，施工简便，带载能力强，通讯距离远，能够适应电网电压起伏不定的波动，一对MBUS总线上可以带多个MBUS从设备，每个从设备都从这对总线上取电，故带的从设备越多，总线上的电流就越大，而从设备发送数据给主设备，是通过消耗总线上的电流来传递信号的，故在总线上需要检测电流的电阻存在，在这个电阻的取值上，单个从设备读取电流在11mA～20mA，要检测这个电流在电阻上的电压变化，需要这个电阻大一些，可以反映这个电压的明显变化，现有的MBUS总线采样电阻阻值高达27欧姆，但是在总线上，不通信的情况下，带的从设备越多，电流越大，从这个电阻流过的电流越大，功耗越大，会使电阻发热，整个系统功耗增加，总线电压衰减明显。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提出了一种MBUS采集电路，有效降低了MBUS系统的功耗，减少了总线电压的衰减。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
具体的，一种MBUS采集电路，包括串联在MBUS总线上的取样电阻、供电单元、接口电路、采样电路及MBUS采集器，其特征在于，所述采样电路的输入端与MBUS总线连接，输出端与所述接口电路连接，用于对MBUS总线上经过所述取样电阻的电压信号变化进行检测，所述供电单元的输出端与所述MBUS采集器的供电输入端连接，用于给MBUS采集器提供工作电源，MBUS采集器的输入端与MBUS总线连接，MBUS采集器的输出端与接口电路连接，用于通过MBUS总线获取数据通过接口电路发送至上位机。
进一步的，所述供电单元包括依次连接的电源模块、DC/DC模块、稳压模块及接口模块，所述接口模块与所述MBUS采集器的供电输入端连接。
进一步的，所述接口电路包括依次连接的数字隔离电路、RS232接口转换电路及RS232接口电路，所述采样电路的输出端及所述MBUS采集器的输出端分别与所述数字隔离电路的输入端连接。
进一步的，所述采样电路包括放大电路及比较电路，所述放大电路的输入端与MBUS总线连接，放大电路的输出端与所述比较电路的输入端连接，比较电路的输出端与所述接口电路的输入端连接。
进一步的，所述放大电路包括一级放大电路及二级放大电路，所述一级放大电路的输入端与MBUS总线连接，一级放大电路的输出端与所述二级放大电路的输入端连接，一级放大电路包括场效应晶体管模块、第一电容、第一～第二电阻及二极管，所述场效应晶体管模块为AO4611，所述第一电容的第一端与场效应晶体管模块的S1端连接，第一电容的第二端接地，场效应晶体管模块的两个D2端连接并与所述第一电阻的第一端连接，场效应晶体管模块的两个D1端连接并与第一电阻的第二端连接，所述二极管的正极接地，二极管的负极与场效应晶体管的两个D1端及第一电阻的第二端连接，第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，场效应晶体管模块的G1和G2端分别连接在所述取样电阻的两端。
进一步的，所述二级放大电路包括第三～第十四电阻、第二～第七电容及运算放大器模块，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端与所述第四电阻的第二端及所述第二电容的第二端连接并与所述运算放大器模块的第一负输入端连接，第四电阻的第一端与第二电容的第一端及运算放大器模块的第一输出端连接，所述第五电阻的第一端与所述场效应晶体管模块的两个D1端连接，第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端连接并与运算放大器模块的第一正输入端连接，第六电阻的第二端接地；
所述第三电容的第一端与所述第四电容的第一端连接并接地，第三电容的第二端与第四电容的第二端连接并与所述运算放大器模块的VCC端连接，所述第七电阻的第一端与运算放大模块的第二输出端连接，第七电阻的第二端与所述比较电路的第一输入端连接，所述第五电容的第一端与运算放大器模块的第二负输入端连接，第五电容的第二端与第七电阻的第一端连接，所述第八电阻的第一端及第二端分别与第五电容的第一端及第二端连接，所述第九电阻的第一端与第八电阻的第一端连接，第九电阻的第二端与所述第十电阻的第二端连接，第十电阻的第一端与所述第十一电阻的第一端连接，第十一电阻的第二端与比较电路的第二输入端连接，所述第十二电阻的第一端与运算放大模块的GND端连接并接地，第十二电阻的第二端与运算放大模块的第二正输入端连接并与所述第十三电阻的第二端连接，第十三电阻的第一端与所述第十四电阻的第一端连接，所述第六电容的第一端及第七电容的第一端连接并与第十四电阻的第二端连接，第六电容的第二端与第七电容的第二端连接并接地，第十四电阻的第二端与第十一电阻的第一端连接。
进一步的，所述取样电阻为2欧姆。
进一步的，所述二极管为快恢复二极管。
进一步的，其特征在于，所述第六电容及第七电容均为极性电容，第六电容及第七电容的负极连接并接地，第六电容及第七电容的正极连接并与所述第十四电阻的第二端连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
通过减小取样电阻的阻值，采用两级放大对MBUS总线上的传输信号放大，使得放大电路可以将取样电阻上的电压信号放大到满足要求，从而加强了MBUS总线的带载能力，同时有效降低了系统的功耗及总线电压的衰减，有效提高了系统的可靠性。
附图说明
图1为本发明一种MBUS采集电路的优选实施例结构示意图；
图2为本发明优选实施例的一级放大电路图；
图3为本发明优选实施例的二级放大电路图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1所示，一种MBUS采集电路，包括串联在MBUS总线上的取样电阻、供电单元、接口电路、采样电路及MBUS采集器，其特征在于，采样电路的输入端与MBUS总线连接，输出端与接口电路连接，用于对MBUS总线上经过取样电阻的电压信号变化进行检测，供电单元的输出端与MBUS采集器的供电输入端连接，用于给MBUS采集器提供工作电源，MBUS采集器的输入端与MBUS总线连接，MBUS采集器的输出端与接口电路连接，用于通过MBUS总线获取数据通过接口电路发送至上位机。
其中，供电单元包括依次连接的电源模块、DC/DC模块、稳压模块及接口模块，接口模块与MBUS采集器的供电输入端连接；接口电路包括依次连接的数字隔离电路、RS232接口转换电路及RS232接口电路，采样电路的输出端及MBUS采集器的输出端分别与数字隔离电路的输入端连接；采样电路包括放大电路及比较电路，放大电路的输入端与MBUS总线连接，放大电路的输出端与比较电路的输入端连接，比较电路的输出端与接口电路的输入端连接，比较电路包括比较器芯片，具体为LM2903,数字隔离电路包括隔离芯片ISO7221，接口转换电路包括SP3232EEN转换模块，RS232接口电路包括RS232接口模块，LM2903的输出端与ISO7221的输入端连接，ISO7221的输出端与SP3232EEN的输入端连接，SP3232EEN与RS232接口模块连接。
本实施例中，电源模块为B0505S-1W电源模块，DC/DC模块为URB2424YMD-10W，稳压模块为LM2596,接口模块为6X5.08接口模块，MBUS采集器为NCN5150，B0505S-1W的输出端与URB2424YMD-10W的输入端连接，URB2424YMD-10W的输出端与LM2596的输入端连接，LM2596的输出端通过6X5.08接口模块与NCN5150的供电输入端连接，NCN5150的两个总线连接端分别与MBUS总线的正极和负极连接。
放大电路包括一级放大电路及二级放大电路，一级放大电路的输入端与MBUS总线连接，一级放大电路的输出端与二级放大电路的输入端连接，如图2所示，一级放大电路包括场效应晶体管模块、第一电容、第一～第二电阻及二极管，二极管为快恢复二极管，具体为SS14，场效应晶体管模块为AO4611，第一电容C1的第一端与场效应晶体管模块的S1端连接，第一电容C1的第二端接地，场效应晶体管模块的两个D2端连接并与第一电阻R1的第一端连接，场效应晶体管模块的两个D1端连接并与第一电阻R1的第二端连接，二极管D0的正极接地，二极管D0的负极与场效应晶体管的两个D1端及第一电阻R1的第二端连接，第一电阻R1的第二端与第二电阻R2的第一端连接，场效应晶体管模块的G1和G2端分别连接在所述取样电阻的两端。
如图3所示，二级放大电路包括第三～第十四电阻、第二～第七电容及运算放大器模块，运算放大模块为LM2904，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第一端连接，第三电阻R3的第二端与第四电阻R4的第二端及第二电容C2的第二端连接并与运算放大器模块的第一负输入端IN-端连接，第四电阻R4的第一端与第二电容C2的第一端及运算放大器模块的第一输出端OUT端连接，第五电阻R5的第一端与场效应晶体管模块的两个D1端连接，第五电阻R5的第二端与第六电阻R6的第一端连接并与运算放大器模块的第一正输入端IN+端连接，第六电阻R6的第二端接地；
第三电容C3的第一端与第四电容C4的第一端连接并接地，第三电容C3的第二端与第四电容C4的第二端连接并与运算放大器模块的VCC端连接，第七电阻R7的第一端与运算放大模块的第二输出端OUT2端连接，第七电阻R7的第二端与比较电路的第一负输入端连接，第五电容C5的第一端与运算放大器模块的第二负输入端2IN-端连接，第五电容C5的第二端与第七电阻R7的第一端连接，第八电阻R8的第一端及第二端分别与第五电容C5的第一端及第二端连接，第九电阻R9的第一端与第八电阻R8的第一端连接，第九电阻R9的第二端与第十电阻R10的第二端连接，第十电阻R10的第一端与第十一电阻R11的第一端连接，第十一电阻R11的第二端与比较电路的第二负输入端连接，第十二电阻R12的第一端与运算放大模块的GND端连接并接地，第十二电阻R12的第二端与运算放大模块的第二正输入端2IN+端连接并与第十三电阻R13的第二端连接，第十三电阻R13的第一端与第十四电阻R14的第一端连接，第六电容C6及第七电容C7均为极性电容，第六电容C6及第七电容C7的负极连接并接地，第六电容C6及第七电容C7的正极连接并与第十四电阻R14的第二端连接，第十四电阻R14的第二端与第十一电阻R11的第一端连接，本实施例中，比较电路包括LM2903，比较电路的第一负输入端为LM2903的IN-端，比较电路的第二负输入端为LM2903的2IN-端。
本实施例中，取样电阻为2欧姆，采用两级放大使得放大电路可以将取样电阻上的电压信号放大到满足要求，有效加强了MBUS总线的带载能力，同时降低了系统的功耗及总线电压的衰减，有效提高了系统的可靠性。
Claims (9)
1.一种MBUS采集电路，包括串联在MBUS总线上的取样电阻、供电单元、接口电路、采样电路及MBUS采集器，其特征在于，所述采样电路的输入端与MBUS总线连接，输出端与所述接口电路连接，用于对MBUS总线上经过所述取样电阻的电压信号变化进行检测，所述供电单元的输出端与所述MBUS采集器的供电输入端连接，用于给MBUS采集器提供工作电源，MBUS采集器的输入端与MBUS总线连接，MBUS采集器的输出端与接口电路连接，用于通过MBUS总线获取数据通过接口电路发送至上位机。
2.根据权利要求1所述的一种MBUS采集电路，其特征在于，所述供电单元包括依次连接的电源模块、DC/DC模块、稳压模块及接口模块，所述接口模块与所述MBUS采集器的供电输入端连接。
3.根据权利要求1所述的一种MBUS采集电路，其特征在于，所述接口电路包括依次连接的数字隔离电路、RS232接口转换电路及RS232接口电路，所述采样电路的输出端及所述MBUS采集器的输出端分别与所述数字隔离电路的输入端连接。
4.根据权利要求1所述的一种MBUS采集电路，其特征在于，所述采样电路包括放大电路及比较电路，所述放大电路的输入端与MBUS总线连接，放大电路的输出端与所述比较电路的输入端连接，比较电路的输出端与所述接口电路的输入端连接。
5.根据权利要求4所述的一种MBUS采集电路，其特征在于，所述放大电路包括一级放大电路及二级放大电路，所述一级放大电路的输入端与MBUS总线连接，一级放大电路的输出端与所述二级放大电路的输入端连接，一级放大电路包括场效应晶体管模块、第一电容、第一～第二电阻及二极管，所述场效应晶体管模块为AO4611，所述第一电容的第一端与场效应晶体管模块的S1端连接，第一电容的第二端接地，场效应晶体管模块的两个D2端连接并与所述第一电阻的第一端连接，场效应晶体管模块的两个D1端连接并与第一电阻的第二端连接，所述二极管的正极接地，二极管的负极与场效应晶体管的两个D1端及第一电阻的第二端连接，第一电阻的第二端与所述第二电阻的第一端连接，场效应晶体管模块的G1和G2端分别连接在所述取样电阻的两端。
6.根据权利要求5所述的一种MBUS采集电路，其特征在于，所述二级放大电路包括第三～第十四电阻、第二～第七电容及运算放大器模块，所述第二电阻的第二端与所述第三电阻的第一端连接，第三电阻的第二端与所述第四电阻的第二端及所述第二电容的第二端连接并与所述运算放大器模块的第一负输入端连接，第四电阻的第一端与第二电容的第一端及运算放大器模块的第一输出端连接，所述第五电阻的第一端与所述场效应晶体管模块的两个D1端连接，第五电阻的第二端与所述第六电阻的第一端连接并与运算放大器模块的第一正输入端连接，第六电阻的第二端接地；
所述第三电容的第一端与所述第四电容的第一端连接并接地，第三电容的第二端与第四电容的第二端连接并与所述运算放大器模块的VCC端连接，所述第七电阻的第一端与运算放大模块的第二输出端连接，第七电阻的第二端与所述比较电路的第一输入端连接，所述第五电容的第一端与运算放大器模块的第二负输入端连接，第五电容的第二端与第七电阻的第一端连接，所述第八电阻的第一端及第二端分别与第五电容的第一端及第二端连接，所述第九电阻的第一端与第八电阻的第一端连接，第九电阻的第二端与所述第十电阻的第二端连接，第十电阻的第一端与所述第十一电阻的第一端连接，第十一电阻的第二端与比较电路的第二输入端连接，所述第十二电阻的第一端与运算放大模块的GND端连接并接地，第十二电阻的第二端与运算放大模块的第二正输入端连接并与所述第十三电阻的第二端连接，第十三电阻的第一端与所述第十四电阻的第一端连接，所述第六电容的第一端及第七电容的第一端连接并与第十四电阻的第二端连接，第六电容的第二端与第七电容的第二端连接并接地，第十四电阻的第二端与第十一电阻的第一端连接。
7.根据权利要求1所述的一种MBUS采集电路，其特征在于，所述取样电阻为2欧姆。
8.根据权利要求5所述的一种MBUS采集电路，其特征在于，所述二极管为快恢复二极管。
9.根据权利要求6所述的一种MBUS采集电路，其特征在于，所述第六电容及第七电容均为极性电容，第六电容及第七电容的负极连接并接地，第六电容及第七电容的正极连接并与所述第十四电阻的第二端连接。
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