一種多從結構mbus主機裝置的製作方法

2023-05-25 06:33:36

專利名稱：一種多從結構mbus主機裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種多從結構MBUS主機裝置，用於遠程抄表系統。
背景技術：
近年來，隨著熱表的逐漸普及，基於M-BUS總線遠程抄表系統的應用越來越廣泛。多從結構MBUS主機裝置是指:採集一個供熱(供冷)區域範圍內的熱表數據，並通過MBUS主機裝置送至遠端主機，由遠端主機對這個區域內的MBUS主機及熱表進行控制操作。由於通訊線纜一般比較長，有一定的電阻，而對於MBUS主機來說，要求所接從機負載數為O到250個，由於從機負載數量不同因而造成在通訊電纜上的分壓不同，進而影響到從機熱表上的電平，影響通訊質量。
發明內容本實用新型的目的是提供一種多從結構MBUS主機裝置，從根本上解決了因從機負載變化影響總線電平輸出問題。本實用新型的技術方案:一種多從結構MBUS主機裝置，從機熱表通過多從MBUS主機裝置、MBUS總線連接至乙太網交換機及計算機上，該多從MBUS主機裝置包括供電模塊、控制模塊、收發模塊、總線負荷檢測與分析模塊、總線電平調節模塊以及遠程通訊模塊，其中收發模塊包括接收電路模塊和發送電路模塊，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由接收電路模塊和總線負荷檢測與分析模塊傳送至控制器和總線負荷分析器，上述信號經過控制器和總線負荷分析器的處理分析後，又通過發送電路模塊和總線電平調節模塊傳送至從機熱表，供電模塊用於給整個裝置供電，控制器分別與用於顯示當前狀態的狀態顯示元件、用於設定本裝置地址的地址跳線連接， 乙太網控制器經由乙太網接口與乙太網交換機通訊。所述接收電路模塊包括採樣電阻Rs、差動放大器和比較器，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由採樣電阻Rs、差動放大器和比較器傳送至控制模塊的控制器中。所述總線負荷檢測與分析模塊包括採樣電阻Rs、差動放大器、A/D轉換器和總線負荷分析器，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由採樣電阻Rs、差動放大器、A/D轉換器傳送至控制模塊的總線負荷分析器中，向控制器提供負載狀況數據。所述發送電路模塊包括非門、開關、加法放大電路和驅動電路，用於向從機熱表發送處理和分析後的MBUS通訊信號。所述總線電平調節模塊包括系統初始化參數、總線電平調節器和D/A轉換器，D/A轉換器接於發送電路模塊的加法放大電路上。所述加法放大電路中採用同相加法器。所述驅動電路採用擴流三極體Q，擴流三極體Q的射極接於從機熱表。所述供電模塊利用AC-DC轉換器將220V交流電壓轉換為直流電壓，轉換後的直流電壓一部分直接為MBUS總線供電，另一部分電能通過DC-DC轉換器為系統內部電路供電。本實用新型的有益效果:①本實用新型所採用的總線負荷檢測與分析模塊，為總線電平控制提供判據，判斷負荷水平，保證從機熱表可以通過總線得到滿足M-BUS總線標準的通訊電平，同時該模塊也可以將分析數據上傳至遠端主機，並由遠端主機提供更高級控制應用；②總線電平調節模塊是從總線負載分析器讀取總線負荷，並結合系統初始參數計算主機向總線輸出的理想電平值，進而提供給發送電路模塊合理的電壓基準值，最終使發送電路模塊向總線發送適當的電平，從而保證了在從機端可以得到相對不變的通訊電平；③本實用新型所設計的的接收電路，排除了負荷變化導致的採樣電阻上電平變化而引起M-BUS通訊錯誤的問題；④改進後的發送電路，提高了驅動電路的帶載能力，解決了發送電路驅動能力不足的問題。

圖1為本實用新型的拓撲圖。圖2為本實用新型的原理框圖。圖3為接收電路模塊的原理圖。圖4為發送電路模塊的原理圖。
具體實施方式
如圖1和圖2所示，一種多從結構MBUS主機裝置，從機熱表通過多從MBUS主機裝置、MBUS總線連接至乙太網交換機及計算機上，該多從MBUS主機裝置包括供電模塊、控制模塊、收發模塊、總線負荷檢測與分析模塊、總線電平調節模塊以及遠程通訊模塊，其中收發模塊包括接收電路模塊和發送電路模塊，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由接收電路模塊和總線負荷檢測與分析模塊傳送至控制器3和總線負荷分析器9，上述信號經過控制器3和總線負荷分析 器9的處理分析後，又通過發送電路模塊和總線電平調節模塊傳送至從機熱表，供電模塊用於給整個裝置供電，控制器3分別與用於顯示當前狀態的狀態顯示元件4、用於設定本裝置地址的地址跳線5連接，乙太網控制器18經由乙太網接口 19與乙太網交換機通訊。 上述模塊工作原理如下=M-BUS接收電路模塊由比較器6，差動放大器7，電流採樣電阻8組成，用於接收從機熱表發送的M-BUS通訊信號。總線負荷檢測與分析模塊由比較器6，差動放大器7，電流採樣電阻8，總線負荷分析器9及A/D轉換器10組成，用於提供負載狀況數據，該負載狀況數據可以通過乙太網傳到計算機以進行更高級的分析，也可被總線電平調節器讀取，為總線電平控制提供判斷信號。總線電平調節模塊由總線電平調節器11，D/A轉換器12，系統初始化參數15組成，該模塊根據總線負荷檢測與分析模塊提供負載狀況數據，使控制器輸出合理的總線電平信號。M-BUS發送電路模塊由非門16，開關17(開關為集電極帶上拉電阻的三極體)，加法放大器13 (為同相輸入)及驅動電路14組成，該模塊用於向從機熱表發送M-BUS數據信號。狀態指示元件4為裝置LED，用於顯示裝置當前工作狀態，地址跳線5用於設定本裝置的地址，控制器3據此設定本機通訊地址。本裝置利用乙太網控制器18及乙太網接口 19進行裝置間通訊。所述接收電路模塊包括採樣電阻Rs、差動放大器7和比較器6，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由採樣電阻Rs、差動放大器7和比較器6傳送至控制模塊的控制器3中。由於採樣電阻Rs接在電源與驅動電路14之間，因此採樣電阻Rs上的壓降完全不影響發送時的總線電平；由於採用差動放大方式，可以屏蔽由於電源的波動對接收電流信號的影響。如圖3所示，接收電路模塊採樣電阻Rs通過差分放大器7接入到帶電容支路的比較器6後向控制器3發送電流信號，因從機熱表(負載)向控制器3發送的數據碼流是一種電流脈衝序列，對於M-BUS接收信號通常用1.5mA的電流值表示邏輯「I」，當傳輸「O」時，由熱表(負載)將電流值提升到11 20 mA。本設計採用差分放大器的目的是防止採樣電阻Rs供電電源電壓發生波動後，影響比較器6輸出，會使接收電流信號產生錯誤；而比較器6的負端電平信號通過判別電容接地，這樣的電路結構保證了當電壓前後時刻、採樣電阻的電流信號發生變化(即負載發生變化時)，比較器6將不會誤動，而只有當採樣電阻的電壓(即發送電路輸出電平)發生改變時，比較器6才有電平的輸出狀態的切換。所述總線負荷檢測與分析模塊包括採樣電阻Rs、差動放大器7、A/D轉換器10和總線負荷分析器9，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由採樣電阻Rs8、差動放大器7、A/D轉換器10傳送至控制模塊的總線負荷分析器9中，向控制器提供負載狀況數據。該模塊通過對接收電路中的差動放大器7輸出的電流信號採集後，經A/D轉換器10發送到控制器3中的總線負荷分析器9，藉此判斷控制器3所帶熱表(負載)水平，並生成負載狀況數據，負載狀況數據一方面可 以通乙太網傳到上位機，以行更高級的分析，如故障診斷等，一方面可被總線電平調節器讀取，進而進行總線電平控制。由於本模塊以軟體開發為主，因此在不需要增加硬體成本的基礎上提升了控制器3的可靠性。如圖4所示，所述發送電路模塊包括非門16、開關17、加法放大電路13和驅動電路14，用於向從機熱表發送處理和分析後的MBUS通訊信號。控制器3發送的數據與電源模塊21輸出的電平信號經同相加法器後已經調製成為M-BUS標準電平信號，即:24V代表電平信號「0」，36V代表電平信號「 I 」，又經擴流三極體目的為增強負載(熱表)電流水平，提高發送電路帶負載能力，R1、R2及R4參數由控制器3輸出信號及加法器確定。所述總線電平調節模塊包括系統初始化參數15、總線電平調節器11和D/A轉換器12，D/A轉換器12接於發送電路模塊的加法放大電路13上。總線負載分析器9讀取總線負荷，並結合系統初始化參數15，計算主機向總線輸出的理想電平值，進而提供給發送電路模塊合理的電壓基準值，最終使發送電路模塊向總線發送適當的電平，從而保證了在從機端可以得到相對不變的通訊電平。總線電平調節模塊在本裝置中的使用，進一步提高了本裝置的帶負載能力，提高了系統在重負載情況下通訊的可靠性。所述加法放大電路13中採用同相加法器，由於同相加法器的運用使得發送電路模塊無需下一級功放進行電壓放大即可達到M-BUS所需的標準電平。所述驅動電路14採用擴流三極體Q，擴流三極體Q的射極接於從機熱表，擴流三極體提升了發送電路的帶負載能力，負載變化不影響總線電平輸出。所述供電模塊利用AC-DC轉換器I將220V交流電壓轉換為直流電壓，轉換後的直流電壓一部分直接為MBUS總線供電，另一部分電能通過DC-DC轉換器2為系統內部電路供電。
權利要求1.一種多從結構MBUS主機裝置，從機熱表通過多從MBUS主機裝置、MBUS總線連接至乙太網交換機及計算機上，其特徵在於:該多從MBUS主機裝置包括供電模塊、控制模塊、收發模塊、總線負荷檢測與分析模塊、總線電平調節模塊以及遠程通訊模塊，其中收發模塊包括接收電路模塊和發送電路模塊，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由接收電路模塊和總線負荷檢測與分析模塊傳送至控制器(3)和總線負荷分析器(9)，上述信號經過控制器(3)和總線負荷分析器(9)的處理分析後，又通過發送電路模塊和總線電平調節模塊傳送至從機熱表，供電模塊用於給整個裝置供電，控制器(3)分別與用於顯示當前狀態的狀態顯示元件(4)、用於設定本裝置地址的地址跳線(5)連接，乙太網控制器(18)經由乙太網接口(19)與乙太網交換機通訊。
2.如權利要求1所述的一種多從結構MBUS主機裝置，其特徵在於:所述接收電路模塊包括採樣電阻Rs (8)、差動放大器(7)和比較器(6)，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由採樣電阻Rs (8 )、差動放大器(7 )和比較器(6 )傳送至控制模塊的控制器(3 )中。
3.如權利要 求1所述的一種多從結構MBUS主機裝置，其特徵在於:所述總線負荷檢測與分析模塊包括採樣電阻Rs (8)、差動放大器(7)、A/D轉換器(10)和總線負荷分析器(9)，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由米樣電阻Rs (8)、差動放大器(7)、A/D轉換器(10)傳送至控制模塊的總線負荷分析器(9)中，向控制器提供負載狀況數據。
4.如權利要求1所述的一種多從結構MBUS主機裝置，其特徵在於:所述發送電路模塊包括非門(16)、開關(17)、加法放大電路(13)和驅動電路(14)，用於向從機熱表發送處理和分析後的MBUS通訊信號。
5.如權利要求1所述的一種多從結構MBUS主機裝置，其特徵在於:所述總線電平調節模塊包括系統初始化參數(15)、總線電平調節器(11)和D/A轉換器(12)，D/A轉換器(12)接於發送電路模塊的加法放大電路(13)上。
6.如權利要求4所述的一種多從結構MBUS主機裝置，其特徵在於:所述加法放大電路(13)中採用同相加法器。
7.如權利要求4所述的一種多從結構MBUS主機裝置，其特徵在於:所述驅動電路(14)採用擴流三極體Q，擴流三極體Q的射極接於從機熱表。
8.如權利要求1所述的一種多從結構MBUS主機裝置，其特徵在於:所述供電模塊利用AC-DC轉換器(I)將220V交流電壓轉換為直流電壓，轉換後的直流電壓一部分直接為MBUS總線供電，另一部分電能通過DC-DC轉換器(2)為系統內部電路供電。
專利摘要本實用新型提供一種多從結構MBUS主機裝置，該裝置包括供電模塊、控制模塊、收發模塊、總線負荷檢測與分析模塊、總線電平調節模塊以及遠程通訊模塊，其中收發模塊包括接收電路模塊和發送電路模塊，從機熱表發送的MBUS通訊信號經由接收電路模塊和總線負荷檢測與分析模塊傳送至控制器和總線負荷分析器，上述信號經過控制器和總線負荷分析器的處理分析後，又通過發送電路模塊和總線電平調節模塊傳送至從機熱表，供電模塊用於給整個裝置供電，控制器分別與用於顯示當前狀態的狀態顯示元件、用於設定本裝置地址的地址跳線連接，乙太網控制器經由乙太網接口與乙太網交換機通訊。本裝置從根本上解決了因從機負載變化影響總線電平輸出問題。
文檔編號G06F13/38GK203149559SQ20132012128
公開日2013年8月21日 申請日期2013年3月18日 優先權日2013年3月18日
發明者方宇昌, 陳亮, 鄭微, 馬振華, 孔令武, 李倩倩 申請人:呼和浩特市睿城科技有限責任公司