一種三線模擬總線、檢測電路及配電監測系統的製作方法
2023-05-17 09:31:26
一種三線模擬總線、檢測電路及配電監測系統的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種三線模擬總線、檢測電路及配電監測系統；其中本發明所述的一種三線模擬總線，包括：電源線，數據傳輸線及地線；所述電源線用於為整個檢測電路中的檢測板提供電能及時鐘信號；所述數據傳輸線用於將所述檢測板返回的數據傳輸給控制器；所述地線，用於為整個檢測電路中的檢測板接地。採用本發明的三線模擬總線、檢測電路及配電監測系統就可以形成路不同類型的監測板可連接於同一總線，從而實現了通用性強，監測方便，便於布線。
【專利說明】一種三線模擬總線、檢測電路及配電監測系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及電力電子【技術領域】，尤其涉及一種三線模擬總線、檢測電路及配電監測系統。
【背景技術】
[0002]在現有的配電監測系統檢測電路中，其中一種檢測方法是通過將所有檢測信號設計成一個大的檢測板，這樣在實際檢測過程中設計人員發現現有採用統一大檢測板完成所有檢測信號檢測的方法靈活性太差，遇到檢測路數檢測少的，浪費較多性價比較差；遇到路數多的不夠時，又無法擴展。另一種現有檢測方法是每種檢測電路板設計帶有CPU控制的檢測板，進行信號檢測，通過信號傳輸給主控制器。可以通過增加檢測板實現增加檢測路數。然而，採用此種檢測電路雖然靈活性較高，但是在實際產品應用過程中發現每種檢測電路都設計成帶有軟體檢測的單板成本太高。
【發明內容】
[0003]本發明提供了一種三線模擬總線、檢測電路及配電監測系統，以解決現有技術中存在的冋題。
[0004]為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的:
[0005]一方面，本發明提供了一種三線模擬總線，該總線包括:電源線，數據傳輸線及地線；所述電源線用於為整個檢測電路中的檢測板提供電能及時鐘信號；所述數據傳輸線用於將所述檢測板返回的數據傳輸給控制器；所述地線，用於為整個檢測電路中的檢測板接地。
[0006]另一方面，本發明還提供了一種檢測電路，該檢測電路包括:所述三線模擬總線，該總線包括:電源線，數據傳輸線及地線；所述電源線用於為整個檢測電路中的檢測板提供電能及時鐘信號；所述數據傳輸線用於將所述檢測板返回的數據傳輸給控制器；所述地線，用於為整個檢測電路中的檢測板接地。
[0007]再一方面，本發明還提供了一種配電監測系統，該系統包括:如上所述的檢測電路。
[0008]本發明提供了一種三線模擬總線、檢測電路及配電監測系統；其中，所述三線模擬總線包括:電源線，數據傳輸線及地線；所述電源線用於為整個檢測電路中的檢測板提供電能及時鐘信號；所述數據傳輸線用於將所述檢測板返回的數據傳輸給控制器；所述地線，用於為整個檢測電路中的檢測板接地。
[0009]本發明實施例的有益效果是:通過採用統一的電源線，數據線，地線，將不同類型的監測板可連接於同一總線，從而實現了通用性強，監測方便，便於布線。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明提供的一種三線模擬總線結構示意圖；
[0011]圖2為本發明提供的一種三線模擬總線連接霍爾電流/電壓傳感器檢測板的電路原理圖；
[0012]圖3為本發明提供的一種三線模擬總線連接熱敏電阻、幹接點檢測板的電路原理圖；
[0013]圖4為本發明提供的一種三線模擬總線連接交/直流分布電壓有無隔離檢測板的電路原理圖；
[0014]圖5為本發明提供的一種三線模擬總線連接輸出幹接點板的電路原理圖；
[0015]圖6所示為本發明提供的一種檢測電路示意圖；
[0016]圖7所示為本發明提供的一種配電監測系統的示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0018]如圖1所示為本發明實施例提供的一種三線模擬總線，該總線包括:電源線，數據傳輸線及地線；所述電源線用於為整個檢測電路中的檢測板提供電能及時鐘信號；所述數據傳輸線用於將所述檢測板返回的數據傳輸給控制器；所述地線，用於為整個檢測電路中的檢測板接地。
[0019]需要說明的是，所述三線模擬總線至少連接一塊檢測板。
[0020]還需要說明的是，本發明是利用一種三線模擬總線，即MBUS總線結構，對檢測信號進行監測，一個監測接口可使用16個數據地址(0-15)，16個地址都可連接下列的四種檢測板，例如:霍爾電流/電壓傳感器檢測板，熱敏電阻、幹接點檢測板，交/直流分布電壓有無隔離檢測板，輸出乾結點板；其中，所示輸出乾結點板只能使用O號地址，並且最多可連接8個輸出幹接點板，這樣就形成路不同類型的監測板可連接於同一總線，從而實現了通用性強，監測方便，便於布線的目的。
[0021]如圖2所示為本發明實施例提供的一種三線模擬總線連接霍爾電流/電壓傳感器檢測板的電路原理圖；
[0022]如圖3所示為本發明實施例提供的一種三線模擬總線連接熱敏電阻、幹接點檢測板的電路原理圖；
[0023]如圖4所示為本發明實施例提供的一種三線模擬總線連接交/直流分布電壓有無隔離檢測板的電路原理圖；
[0024]如圖5所示為本發明實施例提供的一種三線模擬總線連接輸出幹接點板的電路原理圖。
[0025]如圖6所示為本發明實施例提供的一種檢測電路示意圖，該檢測電路包括:所述三線模擬總線，該總線包括:電源線，數據傳輸線及地線；所述電源線用於為整個檢測電路中的檢測板提供電能及時鐘信號；所述數據傳輸線用於將所述檢測板返回的數據傳輸給控制器；所述地線，用於為整個檢測電路中的檢測板接地。
[0026]其中，所述三線模擬總線至少連接一塊檢測板。
[0027]所述檢測板至少包括霍爾電流/電壓傳感器檢測板，熱敏電阻、幹接點檢測板，交/直流分布電壓有無隔離檢測板，輸出幹接點板之一。
[0028]所述電源線的電源信號由高電平為3.3V，低電平為OV的脈衝構成。
[0029]如圖7所示為本發明實施例提供的一種配電監測系統的示意圖，該系統包括:如上所述的任意一種檢測電路。
[0030]所述三線模擬總線結構由三根線組成，分別是3.3V的電源線，數據傳輸線及地線，每個檢測板都有2個Jl和J2端子，本發明的總線採用級聯的方式，只有第一塊檢測板的Jl端子通過總線與控制器連接，J2端子與第二塊檢測板的Jl進行連接，端子依次往下連接，把總線信號傳給下面的檢測板，本發明的一條總線可以最多可使用16個地址，最多可連接15個三種類型的檢測板及8個輸出幹接點板。信號檢測板的工作原理是Ul根據總線傳輸過來的時鐘信號周期來進行分頻輸出，分頻輸出六路周期不同的信號A0-A6 ;U2功能是輸出檢測信號，U2的輸入埠能連接8路信號；U1功能為U2提供地址信號。Ul輸出的A0-A2分頻信號與U2的地址選擇端進行連接，根據A0-A2不同狀態，相應的輸入信號端與輸出信號端進行連接，控制器通過傳輸線可以檢測信號；U1分頻的Α3-Α6信號與U3的比較地址端進行連接，當撥碼開關與Α3-Α6狀態一致時，U3輸出端輸出高電平，使U2的使能端為低電平進行工作，控制器通過總線可以檢測到數據。
[0031]所述霍爾電流/電壓傳感器檢測板，熱敏電阻、幹接點檢測板，交/直流分布電壓有無隔離檢測板具體的工作過程為:端子Jl的I腳為電源信號，它是由高電平為3.3V，低電平為OV的脈衝構成；2腳為數據傳輸口，把檢測信號傳給控制器；3腳為電源地。端子Jl的I腳信號經過電阻Rl後分成兩路，通過Rl的平均電流不會大於0.3mA(即檢測板耗電電流)，一路經過二極體Dl給電容C3充電，經過Dl後電源電壓降為3.1V，當電源信號為高電平時給C3充電，同時作為整個檢測板供電電源，當電源信號為低電平時通過C3放電為整個檢測板供電，這時Dl也起到隔離的作用，C3放電不會影響到CLKl信號；另一路為U3的CLKl提供時鐘信號，為了保證CLKl信號電壓不高於電源電壓，對信號進行分壓，通過R5分壓0.3V，使輸出CLKl信號的高電平為3V，同時為了檢測板耗電小於0.3mA取R5 = 3K歐姆R7 = 30K歐姆，最終輸入CLKl信號高電平為3V。Ul根據輸入CLKl的周期分頻出A0-A6路信號，AO輸出為4分頻、Al輸出為5分頻、A2輸出為6分頻、A3輸出為7分頻、A4輸出為8分頻、A5輸出為9分頻、A6輸出為10分頻。A0-A2輸出與U2的地址選擇端連接，A0-A2有八個不同的狀態分別對應輸入與輸出連接，如果U2的使能信號為低電平時，U2開始工作；A3-A6輸出信號與U3的比較地址端連接，當撥碼開關ADDl的撥碼為ON時，一共有16個撥碼狀態，同時A3-A6的輸出相應狀態時，U3輸出高電平來驅動NI，這樣U2的地址使能端會變為低電平，U2進行工作；如果U3不工作，那麼U2的地址使能端一直為高電平，U2不工作。每個檢測板的4位撥碼開關有16個撥碼狀態，共有16個地址，這樣最多能使用16個檢測板，而每個檢測板能檢測8路信號，這樣一條總線總共能檢測128路信號。
[0032]所述輸出幹接點板的工作原理是Ul根據總線傳輸過來的時鐘信號周期來進行分頻輸出，分頻輸出三路周期不同的信號A0-A2，對U2的數據選擇端進行控制，同時U2的信號輸入由Ul提供，當ADDl和ADD2撥碼開關相應的撥碼為ON時，U2輸出高低電平信號傳輸到U4的CLK，Jl的2腳輸出高低電平，當U4的CLK遇到上升沿時Jl的2腳數據傳輸到Q0，之後每遇到一個上升沿，QO的數據右移一位，當Q0-Q7根據需求都有數據的情況下，U5對數據進行鎖存，輸出幹接點狀態。
[0033]輸出幹接點板具體工作過程:端子Jl的I腳為電源信號，它是由高電平為3.3V，低電平為OV的脈衝構成；2腳為數據傳輸口，控制器輸出高低電平信號；3腳為電源地。端子Jl的I腳信號經過電阻Rl後分成兩路，一路經過二極體Dl給電容C3充電，經過Dl後電源電壓降為3.1V，當電源信號為高電平時給C3充電，同時作為整個檢測板供電電源；另一路為U3的CLKl提供時鐘信號，為了保證CLKl信號電壓不高於電源電壓，對信號進行分壓，通過R5分壓0.3V，使輸出CLKl信號的高電平為3V，同時為了檢測板耗電小於0.3mA取R5=3K歐姆R7 = 30K歐姆，最終輸入CLKl信號高電平為3V。Ul根據輸入CLKl的周期分頻出A0-A2路信號，AO輸出為4分頻、Al輸出為5分頻、A2輸出為6分頻。A0-A2輸出與U2的地址選擇端連接，U2的信號輸入由Ul的CLKO提供，CLKO和CLKl信號時相同的，當ADDl及ADD2中的撥碼有一個為ON時，U2輸出的高低電平信號會作為U4的時鐘信號，當CLK遇到上升沿時，A與B的值會傳輸到Q0，A和B的數據由Jl提供，遇到一次上升沿QO的數據會右移，當有8個上升沿時，Q0-Q7的數據會存有相應的數據，之後U5會把數據進行鎖存，進行輸出幹接點狀態。由於整個檢測系統有16個地址(0-15)，輸出幹接點只能連接O號地址，並且O號地址最多可連接8個輸出幹接點版。
[0034]U2的輸入端可以連接3種檢測信號，圖1為霍爾電流/電壓傳感器檢測，端子J3有2種信號，I腳輸出電壓型信號，2腳輸出電流型信號，3腳為地。當檢測電壓型信號時，信號經過R17和R18進行分壓後，作為U2的輸入，並且峰值電壓要小於VCC的一半，而採樣電壓的基準OV被抬高到VCC的一半。當檢測電流型信號時，信號經過採樣電阻R19、R20後轉換成電壓信號，並且電壓信號的峰值小於VCC的一半。所需的採樣電壓作為U2輸入。
[0035]圖3為熱敏電阻、幹接點檢測，端子J4過來的信號為小電壓信號或通斷信號，小電壓信號會根據檢測溫度的不同會有變化，信號通過保護電阻R22與U2輸入埠連接。
[0036]圖4為交/直流分布電壓有無隔離檢測，端子J5過來交/直流電壓經過整流變成直流信號，進入到光耦輸入端，如果存在交/直電壓且電壓範圍100-400V，光耦的二次側會導通，Ul的輸入埠的信號是小於0.4VCC的電壓，如果交/直流電壓或整流出現問題，光耦會起到隔離的作用；如果沒有交/直電壓，U2的輸入埠信號電壓為VCC。
[0037]圖5為輸出幹接點板，Jl的2腳會輸出高低電平信號，當74HC164的CLK出現8個上升沿後，J12腳的數據會移位8次，數據會傳到74HC164的輸出Q0_Q7，U5會把U4輸出的數據鎖存後進行輸出。
[0038]通過本發明的三線模擬總線，可以實現檢測電路信號統一化處理，便於定製化系統，靈活組合，提高生產效率，降低生產成本。
[0039]替換方案:輸入到⑶4060的CLKl時鐘信號除了 4中的技術方案，也可以用晶振的方式代替，通過晶振自身產生的振蕩周期作為CD4060的時鐘信號。
[0040]本發明的MBUS總線由電源線、數據線、地線組成，電源線是為整個檢測板供電，數據線是把檢測的數據傳給控制器，在數據總線上集中了所有的檢測數據，而且數據不會重疊，各自有不同的地址，方便控制器進行查詢檢測，通過三總線的設計簡化了控制方式，能提高傳輸效率。
[0041 ] 所述MBUS中的電源線的2個功能，所述電源線中傳出的電源信號是由高低電平的脈衝組成，高電平為3.3V，低電平為0V，一是作為⑶4060的CLKl時鐘信號輸入，⑶4060根據脈衝周期進行分頻輸出；二是作為檢測板的電源，當高電平時給電容充電，同時為檢測板供電，當低電平時利用電容放電為檢測板供電，這樣也形成了檢測板的自供電方式。
[0042]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並非用於限定本發明的保護範圍。凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均包含在本發明的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種三線模擬總線，其特徵在於，包括:電源線，數據傳輸線及地線；所述電源線用於為整個檢測電路中的檢測板提供電能及時鐘信號；所述數據傳輸線用於將所述檢測板返回的數據傳輸給控制器；所述地線，用於為整個檢測電路中的檢測板接地。
2.根據權利要求1所述的三線模擬總線，其特徵在於，所述三線模擬總線至少連接一塊檢測板。
3.根據權利要求2所述的三線模擬總線，其特徵在於，所述檢測板至少包括霍爾電流/電壓傳感器檢測板，熱敏電阻、幹接點檢測板，交/直流分布電壓有無隔離檢測板，輸出幹接點板之一。
4.根據權利要求1至3中任意一項所述的三線模擬總線，其特徵在於，所述電源線的電源信號由高電平為3.3V，低電平為0V的脈衝構成。
5.一種檢測電路，其特徵在於，包括:所述三線模擬總線，該總線包括:電源線，數據傳輸線及地線；所述電源線用於為整個檢測電路中的檢測板提供電能及時鐘信號；所述數據傳輸線用於將所述檢測板返回的數據傳輸給控制器；所述地線，用於為整個檢測電路中的檢測板接地。
6.根據權利要求5所述的檢測電路，其特徵在於，所述三線模擬總線至少連接一塊檢測板。
7.根據權利要求6所述的檢測電路，其特徵在於，所述檢測板至少包括霍爾電流/電壓傳感器檢測板，熱敏電阻、幹接點檢測板，交/直流分布電壓有無隔離檢測板，輸出幹接點板之一。
8.根據權利要求5至7中任意一項所述的檢測電路，其特徵在於，所述電源線的電源信號由高電平為3.3V，低電平為0V的脈衝構成。
9.一種配電監測系統，其特徵在於，包括:如權利要求5至8中任意一項所述檢測電路。
【文檔編號】G01R31/00GK104502749SQ201410742441
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月5日 優先權日:2014年12月5日
【發明者】張文學 申請人:北京動力源科技股份有限公司