專利名稱：一種m-bus總線主站數據接收裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于現場總線控制技術領域，具體涉及一種用于M-BUS主站的數據接 收裝置，可用于M-BUS總線的水電氣熱表、工業現場儀表、消防報警及聯動控制、智能家居、 樓宇和小區等領域。
背景技術：
M-BUS (Meter-BUS，EW434-3)是消費類儀表國際通行標準。是一種經濟實惠的 現場總線，具有良好的開放性，其拓撲結構為總線結構，采用普通的兩芯電纜連接，同時完 成電源供電和數據通信的功能，在連接時不用區分極性，可按照任意拓撲結構布線施工，其 施工成本和難度大大下降。M-BUS總線電氣接口應符合下列要求在從站由主站供電時，每個從站獲得不大于2mA的電流，主站驅動能力應不小于 64個從站。主站至從站的信息傳輸是通過電平變化的方式來實現的。傳號(邏輯電平為“1”) 時總線電壓應比空號時的總線電壓大10V，且總線電壓小于等于42V;空號(邏輯電平為 “0”)時總線電壓應大于12V。從站至主站信息傳輸是通過從站電流大小的變化來實現的。傳號(邏輯電平“ 1 ”) 時傳號電流為OmA 1. 5mA ；空號(邏輯電平“0”)時空號電流為在傳號電流值的基礎上 增加約IlmA 20mA;總線空閑時，主、從站應保持傳號狀態。M-BUS總線主機接收電路通過檢測總線上的電流變化，解調后得到從站返回的數
據信息。[0008]當前的M-BUS總線主站接收電路一般通過一個較大的電流采樣電阻將電流信號 轉換為電壓信號，實現數據的接收，存在以下不足M-BUS總線上串聯較大容量的采樣電阻，導致M-BUS總線輸出電壓降低，影響通信 距離、降低帶從站數量。接收電路靈敏度不高，抗干擾能力差，通信成功率低。不能自動適應總線負載變化，增加或減少從站引起的總線負載變化使得數據接收 不穩定，影響數據通信。電流信號與解調后的接收數據不一致，波形失真，影響數據通信。 發明內容為彌補現有技術的不足，本實用新型提供一種M-BUS總線主站數據接收裝置，其 特征是在總線上串聯一個小容量的電流采樣電阻，采用電流檢測、差分放大、負載自適應 技術實現數據的接收。本實用新型具體采用以下技術方案一種M-BUS總線主站數據接收裝置，包括電流采樣電阻、電流檢測放大電路、信號處理電路和信號比較電路，其特征在于所述電流采樣電阻串聯在M-BUS總線上；所述電流檢測放大電路的輸入端連接至所述電流采樣電阻的兩端，輸出端連接至 信號處理電路；所述信號處理電路的輸入端連接至所述電流檢測放大電路的輸出端，輸出端連接 至所述信號比較電路的輸入端；所述信號比較電路的輸入端連接至所述信號處理電路的輸出端，輸出端為解調后 的總線接收數據，供控制器(如單片機)處理。根據M-BUS總線標準要求，從站至主站信息傳輸是通過從站電流大小的變化來實 現的。傳號(邏輯電平“1”)時傳號電流為OmA 1. 5mA ；空號(邏輯電平“0”)時空號電 流為在傳號電流值的基礎上增加約IlmA 20mA ；總線空閑時，主、從站應保持傳號狀態。M-BUS總線主站數據接收裝置實現M-BUS總線電流的檢測、解調，得到里面包括的 總線接收數據，供控制器(如單片機)處理。所述電流采樣電阻是一個小容量電阻，M-BUS總線電流在此電阻上產生微小的電 壓降信號，提供給后續電路。所述電流檢測放大電路包括電流檢測放大器U1，第二電阻R2、第三電阻R3 ；電流 檢測放大器Ul檢測電流采樣電阻兩端的電壓信號，所述第二電阻R2連接在電流采樣電阻 一端和與該電流采樣電阻一端對應的電流檢測放大器Ul輸入端之間，所述第三電阻R3連 接在所述電流檢測放大器Ul輸出端與接地端之間。電流檢測放大器Ul對所采集的電壓信 號進行差分放大，所述第二電阻R2、第三電阻R3用于設定電壓放大倍數。所述電流檢測放大電路是一個電流檢測放大電路，檢測電流采樣電阻兩端的電壓 降信號，并對其進行差分放大，有效地實現了對共模輸入(干擾)信號的抑制作用和對差模 輸入(有效)信號的放大作用，電流檢測放大電路可以是電流檢測放大器、差分放大器、差動 放大器、儀表放大器或多個運算放大器組合電路。電流檢測放大電路是電流檢測放大器或差分放大器或差動放大器或儀表放大器 或多個運算放大器組合電路。所述信號處理電路優選為一個由運算放大器U2組成的減法器電路，與所述電流 檢測放大電路輸入的電壓信號相減，實現對該輸入信號的轉換處理，使之符合后續電路要 求。所述信號比較電路包括比較器U3、二極管D1、電容Cl、第八電阻R8、第九電阻R9、 第十電阻R10，所述信號處理電路輸出端通過第九電阻R9連接到比較器U3的正相輸入端， 信號處理電路輸出端依次通過二極管D1、第十電阻RlO連接到比較器U3的反相輸入端，電 容Cl和第八電阻R8并聯連接在二極管Dl負極和比較器U3反相輸入端的連線與地之間。 該信號比較電路是一個比較、解調電路，輸入的信號經此電路比較、解調后得到包含有效總 線數據接收的信號，比較器的參考點能自動適應，對總線負載變化引起的輸入電壓變化能 自動適應，使數據接收穩定可靠。本實用新型的有益效果M-BUS總線上串聯的電流采樣電阻小，基本無電壓降，通 信距離遠；接收電路采用差分電流檢測技術，靈敏度高，抗干擾能力強；具有負載自動適應 功能，增加或減少從站引起的總線負載變化影響數據通信；M-BUS總線的電流信號與解調后的接收數據一致，無失真，不影響數據通信。
圖1是本實用新型的總體原理示意圖；圖2是本實用新型中關鍵點信號波形示意圖；圖3是本實用新型中電流檢測放大電路原理示意圖；圖4是本實用新型中信號處理電路原理示意圖；圖5是本實用新型中信號比較電路原理示意圖。
具體實施方式
下面結合具體實例和附圖對本實用新型作進一步的說明如附圖1所示，M-BUS總線主站數據接收裝置，主要包括電流采樣電阻、電流檢測 放大電路、信號處理電路和信號比較電路，其特征在于所述電流采樣電阻串聯在M-BUS總線上；所述電流檢測放大電路的輸入端連接至所述電流采樣電阻的兩端，輸出端連接至 信號處理電路；所述信號處理電路的輸入端連接至所述電流檢測放大電路的輸出端，輸出端連接 至所述信號比較電路的輸入端；所述信號比較電路的輸入端連接至所述信號處理電路的輸出端，輸出端為解調后 的總線接收數據；根據M-BUS總線標準要求，從站至主站信息傳輸是通過從站電流大小的變化來實 現的。傳號(邏輯電平“1”)時傳號電流為OmA 1. 5mA ；空號(邏輯電平“0”)時空號電 流為在傳號電流值的基礎上增加約IlmA 20mA ；總線空閑時，主、從站應保持傳號狀態。M-BUS總線主站數據接收裝置實現M-BUS總線電流的檢測、解調，得到里面包括的 接收數據。如附圖2所示，為本實施例中各電路模塊關鍵點信號波形示意圖，以從站返回的 一個串行字符數據68H = 01101000B為例說明。一個字符傳輸時，由一位低電平的起始位 S開始，接著傳輸8位數據位(按低位在前，高位在后的順序傳輸，即00010110)，最后傳輸的 是高電平的停止位P。在本實施例中，設計為M-BUS總線空號(邏輯電平“0”)時，其電流為rtaM-BUS總線傳號(邏輯電平“1”，空閑狀態)時，其電流為rtb，則有Ba > IbbM-BUS總線從站發送數據時，總線變化電流(數據電流)Δ Ib=Iba-Ibb(llmA 彡Δ Ib 彡 20mA)則電流采樣電阻Rl兩端的電壓降空號時電壓降Vba=IbaXRl傳號時電壓降Vbb=IbbXRl[0053]數據傳輸時電壓降差
權利要求1.一種M-BUS總線主站數據接收裝置，其包括電流采樣電阻、電流檢測放大電路、信號 處理電路和信號比較電路，其特征在于所述電流采樣電阻串聯在M-BUS總線上；所述電流檢測放大電路的輸入端連接至所述電流采樣電阻的兩端，電流檢測放大電路 的輸出端連接至信號處理電路的輸入端；所述信號處理電路的輸出端連接至所述信號比較電路的輸入端；所述信號比較電路的輸出端為解調后的總線接收數據，供控制器處理。
2.根據權利要求1所述的M-BUS總線主站數據接收裝置，其特征在于所述電流檢測放大電路包括電流檢測放大器U1，第二電阻R2、第三電阻R3 ；電流檢測 放大器Ul檢測電流采樣電阻兩端的電壓信號，所述第二電阻R2連接在電流采樣電阻一端 和與該電流采樣電阻一端對應的電流檢測放大器Ul輸入端之間，所述第三電阻R連接在所 述電流檢測放大器Ul輸出端與接地端之間；電流檢測放大器Ul對所采集的電壓信號進行 差分放大，所述第二電阻R2、第三電阻R3用于設定電壓放大倍數。
3.根據權利要求1和2所述的M-BUS總線主站數據接收裝置，其特征在于電流檢測 放大電路是電流檢測放大器或差分放大器或差動放大器或儀表放大器或多個運算放大器 組合電路。
4.根據權利要求1所述的M-BUS總線主站數據接收裝置，其特征在于所述信號處理 電路為一個由運算放大器U2組成的減法器電路。
5.根據權利要求1所述的M-BUS總線主站數據接收裝置，其特征在于所述信號比較 電路包括比較器U3、二極管D1、電容Cl、第八電阻R8、第九電阻R9、第十電阻R10，所述信號 處理電路輸出端通過第九電阻R9連接到比較器U3的正相輸入端，信號處理電路輸出端依 次通過二極管D1、第十電阻RlO連接到比較器U3的反相輸入端，電容Cl和第八電阻R8并 聯連接在二極管Dl負極和比較器U3反相輸入端的連線與地之間。
專利摘要本實用新型公開了一種M-BUS總線主站數據接收裝置，其在M-BUS總線中串聯一個小容量電流采樣電阻，基本無電壓降，帶從站能力強，通信距離遠；采用差分電流檢測技術檢測電流采樣電阻兩端的電壓降信號，并對其進行差分放大，有效地實現了對共模輸入(干擾)信號的抑制作用和對差模輸入(有效)信號的放大作用，靈敏度高，抗干擾能力強；具有負載自動適應功能，對總線負載變化能自動適應，使數據接收穩定可靠；M-BUS總線的電流信號與解調后的接收數據一致，無失真，不影響數據通信。
文檔編號G05B19/04GK201917796SQ201020666440
公開日2011年8月3日 申請日期2010年12月18日 優先權日2010年12月18日
發明者張剛, 李勇, 魏慶華 申請人:重慶市智能水表有限責任公司