CN218941112U - 一种无源mbus信号转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种无源MBUS信号转换电路，所述电路包括MBUS接口，第一信号转换电路，第二信号转换电路，RS485接口和电源转换电路，所述MBUS接口连接外部的MBUS总线，以传输MBUS信号，所述第一信号转换电路用于在MBUS信号与TTL信号之间进行转换，所述第二信号转换电路用于在TTL信号与RS485信号之间进行转换，所述RS485接口连接外部RS485总线，电源转换电路分别连接MBUS接口，第一信号转换电路和第二信号转换电路，将MBUS总线输入的电源信号转换后为无源MBUS信号转换电路供电，本实用新型功耗低，可自动收发控制，无需外部电源供电。
Description
技术领域
本实用新型涉及计量数据通讯技术领域，具体涉及一种无源MBUS信号转换电路。
背景技术
MBUS是一种专门为消耗测量仪器和计数器传输信息的数据总线设计，主要应用在能源消耗领域的数据采集工作，其中主机可以读写从机中的相关数据内容，而从机只能在主机的指令下做对应操作。
RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS-485使得连接本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。
现有技术主要是通过专用的MBUS转换芯片，将MBUS信号转换为TTL信号，再通过转换芯片将TTL信号转换为RS485差分信号，其中RS485信号的数据输入输出由外部使能控制，RS485转TTL信号的芯片由专用的控制芯片组成，数据的收发均设定为外部做数据控制，无法实现自动的收发控制，无法实现低功耗控制，因此无法通过信号电路来获取电源供应，整个电路的电源只能由外部电源输入，且电路设计采用专用的集成芯片做电平转换，电路设计功耗高，制造成本高。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供了一种功耗低，可自动收发控制，无需外部电源供电的一种无源MBUS信号转换电路。
本实用新型实施例提供一种无源MBUS信号转换电路，所述电路包括MBUS接口，第一信号转换电路，第二信号转换电路，RS485接口和电源转换电路，所述MBUS接口连接外部的MBUS总线，以传输MBUS信号，所述第一信号转换电路用于在MBUS信号与TTL信号之间进行转换，所述第二信号转换电路用于在TTL信号与RS485信号之间进行转换，所述RS485接口连接外部RS485总线，电源转换电路分别连接MBUS接口，第一信号转换电路和第二信号转换电路，将MBUS总线输入的电源信号转换后为无源MBUS信号转换电路供电。
可选地，所述第一信号转换电路连接MBUS接口和第二信号转换电路，所述第一信号转换电路用于将从MBUS接口接收的MBUS信号转换为TTL信号进行传输，所述第一信号转换电路还用于将TTL信号转换为MBUS信号进行传输。
可选地，所述第一信号转换电路包括三极管Q2、Q3、Q4和Q5，三极管Q2的第一端通过电阻R7连接RXD端子，第三端通过电阻R8连接三极管Q3的第一端，三极管Q3的第二端接地，第三端连接三极管Q4的第一端，三极管Q4的第三端连接MBUS总线，第二端通过电阻R19连接三极管Q5的第一端，三极管Q5的第二端接地，第三端通过电阻R24连接三极管Q6的第一端，三极管Q6的第二端接地，第三端通过电阻R26连接TXD端子。
可选地，所述第一信号转换电路包括用于滤波的电容C1和C22。
可选地，所述第一信号转换电路包括第一LED指示灯和第二LED指示灯，所述第一LED指示灯通过电阻R31连接RXD，所述第二LED指示灯通过电阻R32连接TXD，当TXD或者RXD为低电平时，所述第一LED指示灯或第二LED指示灯发光，当TXD或者RXD为高电平时，所述第一LED指示灯或第二LED指示灯熄灭。
可选地，所述第二信号转换电路包括SP3485芯片。
可选地，所述第二信号转换电路还包括滤波电容C6和C34，所述电容C6和C34的一端接地，另一端分别连接SP3485芯片的VCC端子。
可选地，所述电源转换电路包括用于对MBUS总线输入的电源信号进行整流的整流电路。
可选地，所述电源转换电路还包括滤波电路和DC/DC转换器，所述滤波电路包括电容C5、C7和C8，所述电容C5、C7和C8并联分别连接DC/DC转换器的VIN端子的正极和负极。
可选地，所述DC/DC转换器为B0505-1W芯片。
本实用新型实施例提供的技术方案中，第一信号转换电路用于在MBUS信号与TTL信号之间进行转换，第二信号转换电路用于在TTL信号与RS485信号之间进行转换，RS485接口连接外部RS485总线，电源转换电路分别连接MBUS接口，第一信号转换电路和第二信号转换电路，将MBUS总线输入的电源信号转换后为无源MBUS信号转换电路供电，本实用新型无需外部电源供电，功耗低，可自动收发控制。
附图说明
图1为本实用新型一种无源MBUS信号转换电路的结构示意图；
图2为本实用新型的其中一实施例中第一信号转换电路的电路图；
图3为本实用新型的其中一实施例中TXD与RXD的电平状态指示电路图；
图4为本实用新型的其中一实施例中第二信号转换电路的电路图；
图5为本实用新型的其中一实施例中电源转换电路的部分电路图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域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，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1所示，本实用新型提供一种无源MBUS信号转换电路，所述电路包括MBUS接口10，第一信号转换电路20，第二信号转换30，RS485接口40和电源转换电路50，所述MBUS接口10连接外部的MBUS总线，以传输MBUS信号，所述第一信号转换电路20用于在MBUS信号与TTL信号之间进行转换，所述第二信号转换电路30用于在TTL信号与RS485信号之间进行转换，所述RS485接口40连接外部RS485总线，电源转换电路50分别连接MBUS接口10，第一信号转换电路20和第二信号转换电路30，将MBUS总线输入的电源信号转换后为无源MBUS信号转换电路供电。
本实用新型通过第一信号转换电路20和第二信号转换电路30实现数据信号由MBUS信号转换为RS485信号，无需外部电源为整个转换电路供电，电路的功耗低，可自动收发。
MBUS接口10连接外部的MBUS总线，其中，MBUS+引脚连接MBUS总线的正极，MBUS-引脚连接MBUS总线的负极。RS485接口连接外部的RS485总线输入。
本实用新型所述第一信号转换电路20连接MBUS接口10和第二信号转换电路30，所述第一信号转换电路20用于将从MBUS接口10接收的MBUS信号转换为TTL信号进行传输，所述第一信号转换电路20还用于将TTL信号转换为MBUS信号进行传输。
所述第一信号转换电路20包括三极管Q2、三极管Q3、三极管Q4和三极管Q5，三极管Q2的第一端通过电阻R7连接RXD端子，第三端通过电阻R8连接三极管Q3的第一端，三极管Q3的第二端接地，第三端连接三极管Q4的第一端，三极管Q4的第三端连接MBUS总线，第二端通过电阻R19连接三极管Q5的第一端，三极管Q5的第二端接地，第三端通过电阻R24连接三极管Q6的第一端，三极管Q6的第二端接地，第三端通过电阻R26连接TXD端子。
请参考图2所示，MBUS信号转换为TTL的RXD输出信号的原理如下：MBUS从机向MBUS主机反馈数据是以MBUS从机输出大小电流作为传输机制，因此由MBUS从机以MBUS+引脚输出电流时，电流经PWR_MBUS+及电阻R30后传输至MBUS接口，此时MBUS_P总线的电平为(PWR_MBUS+)-Iout*R30，但是由于此电压幅值比较小，易受线上的噪声影响，不易做数据处理，因此本实用新型通过三极管Q5搭建的共发射极放大电路后将该MBUS+线上的电平信号进行放大，经过放大后的输出信号，稳定性与抗扰性大大增强。经过放大后的信号通过驱动NPN三极管Q6的第三端集电极电平来控制TXD进行输出，因MBUS总线反馈的电流信号为高低电流信号，因此当MBUS总线电流为高电平时，TXD输出高电平，当MBUS总线电流为低时，TXD输出低电平。因此通过上述步骤，即可获取MBUS从机以大小电流向MBUS主机回馈的数据信息。其中，电容C1与C22作用为VCC于GND的滤波电容，滤除干扰杂波。
TTL的TXD输入信号转换为MBUS信号的原因如下：TXD输出高电平时，PNP三极管Q2的第一端即基极电平为高，Q2的第三端即集电极与第二端即发射极截止，PNP三极管Q3的第一端即基极为低电平，此时Q3的第三端即集电极与第二端发射极截止，此时NPN三极管Q4的第一端基极电平为高电平，三极管Q4的第三端集电极与第二端发射极导通，MBUS+输出高电平信号。MBUS_TXD输出低电平时，PNP三极管Q2的第一端即基极电平为低，三极管Q2的第三端集电极与第二端发射极导通，PNP三极管Q3的第一端基极电平为高电平，此时三极管Q3的第三端集电极与第二端发射极导通，此时NPN三极管Q4的第一端基极电平为低电平，三极管Q4的第三端集电极与第二端发射极导通，MBUS+输出低电平信号。
通过上述2步，可以将MBUS总线的输入信号与输出信号，转换为5V的TTL数字信号。
请参考图3所示，本实用新型第一信号转换电路还包括第一LED指示灯和第二LED指示灯，用于显示TXD与RXD的电平状态，所述第一LED指示灯通过电阻R31连接RXD，所述第二LED指示灯通过电阻R32连接TXD，当TXD或者RXD为低电平时，所述第一LED指示灯或第二LED指示灯发光，当TXD或者RXD为高电平时，所述第一LED指示灯或第二LED指示灯熄灭。
在本实用新型的其中一实施例中，所述第二信号转换电路用于TTL信号和RS485信号之间的相互转换。请参考图4所示，所述第二信号转换电路包括SP3485芯片，滤波电容C6和C34，所述滤波电容C6和C34的一端接地，另一端分别连接SP3485芯片的VCC端子。
当向RS485总线发送数据1时，即SP3485芯片的RE与DE引脚为H高电平，DI引脚为L低电平，SP3485芯片的A引脚输出为H电平，B引脚输出为L电平，当向RS485总线发送数据0时，即SP3485芯片的RE与DE引脚为L低电平，DI引脚为L低电平，SP3485芯片的A引脚输出为L电平，B引脚输出为H电平，以此来实现对RS485总线的数据发送。
当从RS485总线接收数据1时，即SP3485芯片的RE与DE引脚默认为L低电平，DI引脚为L低电平，根据SP3485芯片的真值表可知，当A-B≥-0.05V，则RXD输出为H高电平，当A-B≤-0.2V，则RXD输出为L高电平，以此来实现对RS485总线的数据接收。
上述实施例中，电容C6、C34为滤波电容，剔除干扰杂波，电阻R3、R4为上拉电阻，保证RXD与TXD网络默认为高电平。
本实用新型中，所述电源转换电路包括用于对MBUS总线输入的电源信号进行整流的整流电路，所述电源转换电路还包括滤波电路和DC/DC转换器，请参考图5所示，所述DC/DC转换器为B0505-1W芯片，所述滤波电路包括滤波电容C5、C7和C8，所述滤波电容C5、C7和C8并联后分别连接DC/DC转换器的VIN+引脚和VIN-引脚，B0505-1W芯片的VOUT引脚分别连接电容C9和电容C10。
电源转换电路通过整流桥电路对MBUS+与MBUS-总线输入的电源信号进行提取整流，获得PWR_MBUS+与PWR_MBUS-电源信号，再通过电容C5、C7、C8对整流的电源信号进行滤波与稳压，得到电压PWR_MBUS+与PWR_MBUS-的稳定电源电压，将稳压后的电源信号，通过隔离金升阳的DC/DC转换器B0505-1W得到一个稳定的VCC(5V)电压，该VCC电压为TTL电路与RS485转换电路提供电源电压，其中输入与输出信号做电气隔离。
本实用新型电路电源转换电路分别连接MBUS接口，第一信号转换电路和第二信号转换电路，将MBUS总线输入的电源信号转换后为无源MBUS信号，并对转换后的信号进行整流、滤波，并将其转换为不同的电压为转换电路的各个芯片供电，整个电路无需外部电源供电，直接可通过MBUS总线电压为整个电路供电。且常规的转换电路发送与接收电路转换需要由外部做功能控制，本实用新型无需外部引脚控制即可实现自动半双工通信，降低了功耗和成本。
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述电路包括MBUS接口，第一信号转换电路，第二信号转换电路，RS485接口和电源转换电路，所述MBUS接口连接外部的MBUS总线，以传输MBUS信号，所述第一信号转换电路用于在MBUS信号与TTL信号之间进行转换，所述第二信号转换电路用于在TTL信号与RS485信号之间进行转换，所述RS485接口连接外部RS485总线，电源转换电路分别连接MBUS接口，第一信号转换电路和第二信号转换电路，将MBUS总线输入的电源信号转换后为无源MBUS信号转换电路供电。
2.根据权利要求1所述的无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述第一信号转换电路连接MBUS接口和第二信号转换电路，所述第一信号转换电路用于将从MBUS接口接收的MBUS信号转换为TTL信号进行传输，所述第一信号转换电路还用于将TTL信号转换为MBUS信号进行传输。
3.根据权利要求2所述的无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述第一信号转换电路包括三极管Q2、Q3、Q4和Q5，三极管Q2的第一端通过电阻R7连接RXD，第三端通过电阻R8连接三极管Q3的第一端，三极管Q3的第二端接地，第三端连接三极管Q4的第一端，三极管Q4的第三端连接MBUS总线，第二端通过电阻R19连接三极管Q5的第一端，三极管Q5的第二端接地，第三端通过电阻R24连接三极管Q6的第一端，三极管Q6的第二端接地，第三端通过电阻R26连接TXD。
4.根据权利要求3所述的无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述第一信号转换电路包括用于滤波的电容C1和C22。
5.根据权利要求3所述的无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述第一信号转换电路包括第一LED指示灯和第二LED指示灯，所述第一LED指示灯通过电阻R31连接RXD，所述第二LED指示灯通过电阻R32连接TXD，当TXD或者RXD为低电平时，对应的所述第一LED指示灯或第二LED指示灯发光，当TXD或者RXD为高电平时，对应的所述第一LED指示灯或第二LED指示灯熄灭。
6.根据权利要求1所述的无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述第二信号转换电路包括SP3485芯片。
7.根据权利要求6所述的无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述第二信号转换电路还包括滤波电容C6和C34，所述电容C6和C34的一端接地，另一端分别连接SP3485芯片的VCC端子。
8.根据权利要求1所述的无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述电源转换电路包括用于对MBUS总线输入的电源信号进行整流的整流电路。
9.根据权利要求8所述的无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述电源转换电路还包括滤波电路和DC/DC转换器，所述滤波电路包括电容C5、C7和C8，所述电容C5、C7和C8并联分别连接DC/DC转换器的VIN端子的正极和负极。
10.根据权利要求9所述的无源MBUS信号转换电路，其特征在于，所述DC/DC转换器为B0505-1W芯片。
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| CN202223107163.9U CN218941112U (zh) | 2022-11-23 | 2022-11-23 | 一种无源mbus信号转换电路 |
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| CN218941112U true CN218941112U (zh) | 2023-04-28 |
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