CN204350021U - 基于mbus的供电通讯装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型是有关于一种基于MBus的供电通讯装置，包括：调制解调电路用于将MBus中的电压脉冲序列解调为TTL电平信号并传输至从机设备，将从机设备的TTL电平信号调制为电流脉冲序列并传输至MBus；整流电路用于将无极性的MBus信号转换为20-42V的高压直流电信号；高压充电电路用于利用高压直流电信号为第一储能单元恒流充电；电压转换电路用于将高压直流电信号转换为不超过5V的低压直流电信号；低压充电电路用于利用低压直流电信号为第二储能单元恒流充电；电压门限控制电路用于在第二储能单元的电压达到预定电压阀值的情况下，允许第二储能单元为从机设备提供电能。本实用新型提高了MBus的稳定性和可靠性。

Description

基于MBUS的供电通讯装置

技术领域

本实用新型涉及MBus技术领域，特别是涉及一种基于MBUS的供电通讯装置。

背景技术

MBus(Meter Bus，仪表总线)是一种新型的总线结构。多个MBus从机设备(也可以称为子站或者从机设备)分别以并联方式接入MBus，MBus利用两条无极性的传输线同时实现MBus从机设备的供电和通讯。

发明人在实现本实用新型过程中发现：MBus从机设备在运行等过程中会存在瞬间消耗较大电流的现象，如果在MBus进行数据信号传输过程中，MBus从机设备出现瞬间消耗较大电流的现象，则该现象会对MBus中传输的数据信号产生不良影响。现有的MBUS供电和通信技术不但不能够避免该不良影响，而且还存在不能为电磁阀等从机设备提供24V/36V高压电能的问题。

有鉴于上述现有的基于MBus的供电通讯中存在的问题，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验以及专业知识，并配合学理运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的基于MBUS的供电通讯装置，能够解决现有的基于MBus的供电通讯中存在的问题，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计,经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

实用新型内容

本实用新型的目的在于，解决现有的基于MBus的供电通讯技术中存在的问题，而提供一种新的基于MBus的供电通讯装置，所要解决的技术问题包括：避免MBus从机设备瞬间消耗较大电流的现象对MBus中传输数据信号的不良影响,同时还提供为电磁阀等从机设备提供满足其需求的高压电能。

本实用新型的目的以及解决其技术问题可以采用以下的技术方案来实现。

依据本实用新型提出的一种基于MBus的供电通讯装置，从机设备通过该装置与MBus连接，且该装置包括：MBus接口、调制解调电路、整流电路、高压充电电路、电压转换电路、低压充电电路、第一储能单元、第二储能单元、电压门限控制电路以及从机设备接口；MBus接口，用于与MBus连接；调制解调电路，与MBus接口和从机设备通信接口分别连接，用于将MBus中的电压脉冲序列解调为TTL逻辑电平信号并通过从机设备接口传输至从机设备；将从机设备通过从机设备接口传输来的TTL电平信号调制为电流脉冲序列并通过MBus接口传输至MBus，同时控制高压充电电路利用其在调制过程中吸入的电流为第一储能单元恒流充电；整流电路，与MBus接口连接，用于将MBus中的无极性的MBus信号转换为20-42V的高压直流电信号；高压充电电路，与整流电路连接，用于利用所述高压直流电信号在调制解调电路控制下为第一储能单元恒流充电，且第一储能单元通过从机设备接口为从机设备提供高压电能；电压转换电路，与整流电路连接，用于将所述高压直流电信号转换为不超过5V的低压直流电信号；低压充电电路，与电压转换电路连接，用于利用所述低压直流电信号为第二储能单元恒流充电；电压门限控制电路，与第二储能单元和从机设备接口分别连接，用于在第二储能单元的电压达到预定电压阀值的情况下，允许第二储能单元通过从机设备接口为从机设备提供低压电能。

本实用新型的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。

较佳的，前述的基于MBus的供电通讯装置，其中所述MBus接口中设置有保护电路，用于为从机设备提供过流保护以及过压保护。

较佳的，前述的基于MBus的供电通讯装置，其中保护电路包括：自复位保险丝。

较佳的，前述的基于MBus的供电通讯装置，其中保护电路包括：TVS瞬态电压抑制器。

较佳的，前述的基于MBus的供电通讯装置，其中所述第一储能单元和第二储能单元分别包括：储能电容。

较佳的，前述的基于MBus的供电通讯装置，其中所述高压充电电路和/或低压充电电路中均设置有过充保护电路。

借由上述技术方案，本实用新型的基于MBus的供电通讯装置至少具有下列优点及有益效果：本实用新型通过利用从MBus获取的无极性的MBus信号采用高压充电方式为第一储能单元恒流充电，且同时在电压转换后为第二储能单元恒流充电，这样，可以利用第一储能单元和第二储能单元为从机设备提供相应规格的高压电能和低压电能；另外，在从机设备瞬间消耗较大电流的情况下，第一储能单元和第二储能单元完全可以满足MBus从机设备的该瞬间用电需求，从而有效避免了从机设备出现的瞬间消耗较大电流时对MBus传输的数据信号的不良影响这一问题；最终本实用新型提供的技术方案提高了MBus的稳定性和可靠性，并满足了多种从机设备的用电需求。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征以及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例,并配合附图,详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型的基于MBUS的供电通讯装置的结构示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的基于MBus的供电通讯装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

本实施例的基于MBus的供电通讯装置既与从机设备连接，也同时与MBus连接，也就是说，本实施例的基于MBus的供电通讯装置是从机设备和MBus之间的接口设备，从机设备在通过本实施例的装置接入MBus后，从机设备可以实现基于MBus的供电以及信息通讯。

本实施例基于MBUS的供电通讯装置的结构的一个例子如图1所示。

图1中，本实施例的基于MBUS的供电通讯装置主要包括：MBus接口100、调制解调电路110、整流电路120、高压充电电路130、电压转换电路140、低压充电电路150、第一储能单元160、第二储能单元170、电压门限控制电路180以及从机设备接口190；其中，调制解调电路110与MBus接口100和从机设备接口190分别连接，整流电路120与MBus接口100、高压充电电路130以及电压转换电路140分别连接，低压充电电路150与电压转换电路140以及第二储能单元170分别连接，第一储能单元160与高压充电电路130以及从机设备接口190分别连接，电压门限控制电路180与第二储能单元170以及从机设备接口190分别连接。另外，调制解调电路110还与高压充电电路130连接。

MBus接口100是本实施例的装置接入MBus的接口，即本实施例的装置通过MBus接口100与MBus连接。MBus接口100主要用于将MBus中的电信号(即无极性的MBus信号)以及发送给从机设备的数据信号(即电压脉冲序列)引入到本实施例的装置中，并将与本实施例的装置连接的从机设备发送的数据信号(即TTL电平信号)以电流脉冲序列的形式传输至MBus中。

MBus接口100中可以设置有保护电路，以对与本实施例的装置相连接的从机设备提供过流保护和过压保护中的至少一种电路保护。该保护电路可以包含有电流自复位保险丝，以实现过流保护。另外，该保护电路可以包含有TVS(TRANSIENT VOLTAGE SUPPRESSOR，瞬态电压抑制器)，以实现过压保护。MBus接口100中的保护电路通过为从机设备提供过流保护和过压保护，可以有效防止ESD(Electro-Static discharge，静电释放)对从机设备的干扰，有利于后端从机设备的工作可靠性。

调制解调电路110主要用于将MBus接口100提供的MBus中的电压脉冲序列解调为TTL(Transistor-Transistor Logic，晶体管-晶体管逻辑)电平信号，并通过从机设备接口190将解调后的TTL电平信号传输至从机设备；调制解调电路110还主要用于将从机设备通过从机设备接口190传输来的TTL电平信号调制为电流脉冲序列，并将调制后的电流脉冲序列通过MBus接口100传输至MBus中。

调制解调电路110可以由现有的分立器件构成，如调制解调电路110包括电压门限判断电路(如比较器)，调制解调电路110利用该电压门限判断电路将经由MBus接口100传输来的MBUS中的电压脉冲序列解调为TTL电平信号；再如调制解调电路110包括晶体管电流调制电路，调制解调电路110利用晶体管电流调制电路将经由从机设备接口190传输来的TTL电平信号调制为电流脉冲序列；另外，调制解调电路110还可以利用其在调制过程中吸入的电流通过高压充电电路130给第一储能单元160恒流充电。

整流电路120主要用于将MBus中的无极性的MBus信号转换为高压直流电信号。这里的高压是相对于电压转换电路140输出的直流电信号的电压而言的，即整流电路120在整流处理后输出的直流电信号的电压高于电压转换电路140在电压转换处理后输出的直流电信号的电压。本实施例中的高压具体是指位于20V-42V范围内的电压，且该电压范围包括20V和42V这两个端值。本实施例可以采用现有的可以实现上述整流处理的具体电路。

高压充电电路130主要用于利用整流电路120输出的高压直流电信号为第一储能单元160恒流充电。该高压充电电路130中可以包含有过充保护电路，以防止高压充电电路130对第一储能单元160进行过压充电，进而可以保护后端的从机设备。

本实施例中的高压充电电路130可以包括：单运算放大器、电阻网络以及PNP型三极管等元器件，由单运算放大器和电阻网络组成的电路可以驱动PNP型三极管为第一储能单元160进行恒流充电。

本实施例的高压充电电路130中的PNP型三极管在调制解调电路110进行调制过程中被导通，使高压充电电路130为第一储能单元160进行恒流高压充电。另外，高压充电电路130中的PNP型三极管还会在从机设备传输来低电位信号的情况下被导通，使高压充电电路130为第一储能单元160进行恒流高压充电。

电压转换电路140主要用于将整流电路120输出的高压直流电信号转换为低压直流电信号。这里的低压是相对于整流电路120输出的直流电信号的电压而言的。本实施例中的低压具体是指不超过12V的电压。本实施例的电压转换电路在采用超低功耗的电压转换电路的情况下，将24V/1mA的电源转换成5V/4mA的电源时，转换效率可以达到65％以上。

低压充电电路150主要用于利用电压转换电路140输出的低压直流电信号为第二储能单元170进行恒流充电。本实施例中的低压充电电路150可以包括：单运算放大器、电阻网络以及PNP型三极管等元器件，由单运算放大器和电阻网络组成的电路可以驱动PNP型三极管为第二储能单元170进行恒流充电。该低压充电电路150中可以包含有过充保护电路，以防止低压充电电路150对第二储能单元170进行过压充电，进而可以保护后端的从机设备。

第一储能单元160主要用于通过从机设备接口190为从机设备提供高压电能。在本实施例中，由于为从机设备提供高压电能的直接主体为第一储能单元160，而不是直接由MBus为从机设备提供高压电能，且第一储能单元160自身具有储能特点，因此，在从机设备(如电磁阀)出现瞬间需要较大电流的现象时，第一储能单元160完全可以满足从机设备的大电流消耗需求，从而不会对MBus中传输的数据信号产生不良影响。第一储能单元160通常可以采用相应规格的电容来实现。

第二储能单元170主要用于通过从机设备接口190为从机设备提供低压电能。同样的，在本实施例中，为从机设备提供低压电能的直接主体为第二储能单元170，而不是直接由MBus为从机设备提供低压电能。第二储能单元170通常可以采用相应规格的电容来实现。

电压门限控制电路180主要用于控制第二储能单元170是否可以为从机设备提供低压电能，具体的，电压门限控制电路180在监测到第二储能单元170的电压没有达到预定电压阀值的情况下，禁止第二储能单元170为从机设备提供低压电能，而在监测到第二储能单元170的电压达到预定电压阀值的情况下，允许第二储能单元170通过从机设备接口190为从机设备提供低压电能。

由于本实施例的装置采用低压充电电路150以恒流充电方式对第二储能单元170进行充电，因此，在第二储能单元170的储能容量相对较大的情况下，第二储能单元170的电压上升较为缓慢。本实施例为了保证从机设备在MBUS上电时能正常复位即工作，因而利用电压门限控制电路180对第二储能单元170的电压进行电压门限控制；具体的，在第二储能单元170的电压达到预定电压阀值时，电压门限控制电路180控制第二储能单元170可以为从机设备提供电能，使从机设备能够正常复位及工作；而在第二储能单元170中的电压未达到预定电压阀值时，电压门限控制电路180控制第二储能单元170禁止为从机设备提供电能。由此可知，对于第二储能单元170而言，电压门限控制电路180起到了一个开关的作用。

本实施例中的预定电压阀值可以随着从机设备工作状态的不同而有所不同。一个具体的例子，正常情况下，第二储能单元170应为从机设备提供3.6V的电压，在MBus加电启动的情况下，电压门限控制电路180在监测到第二储能单元170的电压达到3.3V时，允许第二储能单元170为从机设备提供低压电能，从而为从机设备的上电启动提供可靠的电压保障；电压门限控制电路180在监测到第二储能单元170的电压未达到3.3V时，禁止第二储能单元170为从机设备提供低压电能，从而从机设备需要稍后等到第二储能单元170的电压达到3.3V的情况下，才能上电启动。另一个具体的例子，第二储能单元170通常应为从机设备提供3.6V的电压，在从机设备当前已经处于正常工作状态的情况下，电压门限控制电路180在监测到第二储能单元170的电压大于2.5V时，允许第二储能单元170为从机设备提供低压电能，从而使从机设备继续正常工作，电压门限控制电路180在监测到第二储能单元170的电压下降到2.5V以下的情况下，禁止第二储能单元170为从机设备提供低压电能，从而从机设备被强制关闭。

从机设备接口190是从机设备接入本实施例的基于MBUS的供电通讯装置的接口，即本实施例的装置通过从机设备接口190与从机设备连接。

从机设备接口190主要用于将第一储能单元160的高压电能、第二储能单元170的低压电能以及调制解调电路110传输来的TTL信号提供给从机设备。从机设备接口190还主要用于将从机设备发送来的TTL信号传输给调制解调电路110，使调制解调电路110可以将来自从机设备的TTL信号以电流脉冲序列的形式传输至MBus中。

由上述本实施例的描述可知，本实施例在不需要额外的为从机设备单独配备供电设备，而仅利用MBus为从机设备提供电能的情况下，不仅可以实现从机设备正常工作的耗电现象基本上不会对MBus中的实时通信存在不良影响，而且还可以为电磁阀等从机设备提供相应规格的高压电能(如24V/36V)，真正实现了MBus的两线制网络可靠稳定的供电和通信功能。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而，上述描述并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员在不脱离本实用新型的技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型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,均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种基于MBus的供电通讯装置，其特征在于，从机设备通过该装置与MBus连接，且该装置包括：MBus接口、调制解调电路、整流电路、高压充电电路、电压转换电路、低压充电电路、第一储能单元、第二储能单元、电压门限控制电路以及从机设备接口；

MBus接口，用于与MBus连接；

调制解调电路，与MBus接口和从机设备通信接口分别连接，用于将MBus中的电压脉冲序列解调为TTL逻辑电平信号并通过从机设备接口传输至从机设备；将从机设备通过从机设备接口传输来的TTL电平信号调制为电流脉冲序列并通过MBus接口传输至MBus，同时控制高压充电电路利用其在调制过程中吸入的电流为第一储能单元恒流充电；

整流电路，与MBus接口连接，用于将MBus中的无极性的MBus信号转换为20-42V的高压直流电信号；

高压充电电路，与整流电路连接，用于利用所述高压直流电信号在调制解调电路控制下为第一储能单元恒流充电，且第一储能单元通过从机设备接口为从机设备提供高压电能；

电压转换电路，与整流电路连接，用于将所述高压直流电信号转换为不超过5V的低压直流电信号；

低压充电电路，与电压转换电路连接，用于利用所述低压直流电信号为第二储能单元恒流充电；

电压门限控制电路，与第二储能单元和从机设备接口分别连接，用于在第二储能单元的电压达到预定电压阀值的情况下，允许第二储能单元通过从机设备接口为从机设备提供低压电能。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述MBus接口中设置有保护电路，用于为从机设备提供过流保护以及过压保护。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述保护电路包括：自复位保险丝。

4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述保护电路包括：TVS瞬态电压抑制器。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述第一储能单元和第二储能单元分别包括：储能电容。

6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的装置，其特征在于，所述高压充电电路和/或低压充电电路中均设置有过充保护电路。