CN205427525U - 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
本实用新型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
本实用新型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。
为实现本实用新型的目的，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。
本实用新型的积极有益技术效果在于：本实用新型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是本实用新型的接收电路原理图。
图2是本实用新型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实用新型的实施，提供本实用新型的实施实例。这些实施实例仅仅是对本实用新型的阐述，不限制本实用新型的范围。
结合附图对本实用新型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。本实用新型工作时，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。
在详细说明本实用新型的实施方式之后，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，均属于本实用新型技术方案的范围，且本实用新型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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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112379705A (zh) * | 2020-11-24 | 2021-02-19 | 南京睿控自动化有限公司 | 一种ai+热能管控算法模型 |
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