用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路及其通訊方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路，該電路與M-bus總線(xiàn)連接，該電路的整流橋電路與M-bus總線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)連接，整流橋電路的負(fù)端接地，正端連接可控恒流源電路的正端，可控恒流源電路的控制端接微處理器TX，可控恒流源電路的負(fù)端接穩(wěn)壓電路輸入，穩(wěn)壓電路的輸出接接收電路，為接收電路和加速電路提供參考電位，耦合接收電路和加速電路通過(guò)耦合電容接于整流橋電路正端，耦合接收電路和加速電路的輸出端接反向電路的輸入端，反向電路輸出端接微處理器的RX端，所述RX端通過(guò)電阻接控制器電源。同時(shí)提供一種采用用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路的通訊方法。本發(fā)明的效果是應(yīng)用該電路可以使穩(wěn)態(tài)電流小于50微安，低于標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)電流30倍，通訊波特率可達(dá)9600。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路及其通訊方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路，特別是用于水表、氣表、熱量表等相關(guān)計(jì)量類(lèi)設(shè)備、儀表的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，用于與主機(jī)相連的從機(jī)設(shè)備、儀表中的微功耗M-bus電路。
【背景技術(shù)】
[0002]M-Bus由Paderborn大學(xué)提出，是一種專(zhuān)門(mén)為消耗測(cè)量?jī)x器和計(jì)數(shù)器傳送信息的數(shù)據(jù)總線(xiàn)設(shè)計(jì)的。M-Bus在建筑物和工業(yè)能源消耗數(shù)據(jù)采集有多方面的應(yīng)用。
[0003]按照M-bus總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)為EN1434-3的電氣定義,其主機(jī)端向從機(jī)端傳輸?shù)男盘?hào)米用電壓值的變化來(lái)表示，即主機(jī)端向從機(jī)端發(fā)送的信號(hào)是一種電壓脈沖序列用+36V表示邏輯“1”，用+24V表示邏輯“0”，在穩(wěn)態(tài)時(shí)，線(xiàn)路將保持“I”狀態(tài)。從機(jī)端向主機(jī)端傳輸?shù)男盘?hào)采用電流變化來(lái)表示，即從機(jī)端向主機(jī)端發(fā)送的信號(hào)是一種電流脈沖序列，通常用1.5毫安的電流值表示邏輯“1”，當(dāng)傳輸“O”時(shí)，由從機(jī)端控制可使電流值增加11?20毫安。在穩(wěn)態(tài)時(shí)，線(xiàn)路上的值為持續(xù)的“I”狀態(tài)。
[0004]TSS721等芯片是滿(mǎn)足M_bus總線(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)的從機(jī)收發(fā)芯片，但是價(jià)格偏聞而且穩(wěn)態(tài)電流大，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)造成大量電能浪費(fèi)，尤其對(duì)于電池供電的電路環(huán)境中。簡(jiǎn)單分立元件電路可以節(jié)省成本，穩(wěn)定性差，通訊可靠性低，通訊速度慢。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中結(jié)構(gòu)上的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路及其通訊方法，以利于解決專(zhuān)用集成電路成本高，外圍器件復(fù)雜及簡(jiǎn)單分立元件電路穩(wěn)定性差，通訊可靠性低，通訊速度慢等缺點(diǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路，該電路與M-bus總線(xiàn)連接，其特征是:該電路包括有整流橋電路、可控恒流源電路、穩(wěn)壓電路、耦合接收電路、加速電路、反向電路；
[0007]所述M-bus總線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)接整流橋電路,整流橋電路的負(fù)端接地，正端連接可控恒流源電路的正端，可控恒流源電路的控制端接微處理器TX，可控恒流源電路的負(fù)端接穩(wěn)壓電路輸入，穩(wěn)壓電路的輸出接接收電路，為接收電路和加速電路提供參考電位，耦合接收電路和加速電路通過(guò)耦合電容接于整流橋電路正端，耦合接收電路和加速電路的輸出端接反向電路的輸入端，反向電路輸出端接微處理器的RX端，所述RX端通過(guò)電阻接控制器電源。
[0008]同時(shí)提供一種采用用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路的通訊方法。該方法的步驟是:當(dāng)所述M-bus總線(xiàn)上存在數(shù)據(jù)信號(hào)后，接收電路接收到耦合電路耦合的M-bus總線(xiàn)上電壓下降的下降沿，接收電路輸出高電位給反向電路，反向電路輸出低電位；若接收電路接收到耦合電路耦合的M-bus總線(xiàn)上電壓上升的上升沿，接收電路的高電位失效，微處理器的RX端通過(guò)電阻緩慢恢復(fù)高電位，此時(shí)加速電路接收耦合電容耦合到M-bus總線(xiàn)上的上升沿，輸出低電位給反向電路，反向電路輸出高電位，加速微處理器的RX端恢復(fù)高電位的過(guò)程，耦合電容失效后加速電路關(guān)閉，達(dá)到微功耗。
[0009]本發(fā)明的效果是應(yīng)用該電路可以使穩(wěn)態(tài)電流小于50微安,低于標(biāo)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)電流30倍，通訊波特率可達(dá)9600，使功耗降低的同時(shí)通訊速率不受影響，同時(shí)能夠達(dá)到分立元件的成本。可廣泛用于集抄的水、氣、熱表的通訊M-bus終端電路。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的微功耗M-bus從機(jī)端電路原理示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明的微功耗M-bus從機(jī)端電路實(shí)施例原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的微功耗M-bus從機(jī)端電路及其通訊方法加以說(shuō)明。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明的微功耗M-bus從機(jī)端電路，本發(fā)明通過(guò)整流電路1、可控恒流源電路2、穩(wěn)壓電路3、接收電路4、加速電路5、耦合電路6、反向電路7組成收發(fā)電路以及微處理器8。
[0014]所述M-bus總線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)接整流橋I,整流橋I負(fù)端接地，正端連接可控恒流源2正端?？煽睾懔髟?控制端接微處理器8的TX端，由微處理器8控制，可控恒流源2負(fù)端接穩(wěn)壓電路3，穩(wěn)壓電路3輸出接接收電路4和加速電路5，為接收電路4和加速電路5提供電平參考點(diǎn)，耦合電路6接接收電路4和加速電路5，為接收電路4和加速電路5提供信號(hào)輸入，接收電路4和加速電路5的輸出端接反向電路7的輸入端，反向電路7的輸出端接微處理器8的RX端。
[0015]采用用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路的通訊方法步驟是:當(dāng)所述M-bus總線(xiàn)上存在數(shù)據(jù)信號(hào)后，接收電路4接收耦合電路6耦合到總線(xiàn)上電壓下降的下降沿，接收電路4輸出高電位給反向電路7，反向電路7輸出低電位到微處理器8的RX端；若耦合到總線(xiàn)上電壓上升的上升沿，接收電路4的高電位失效，微處理器8的RX端通過(guò)電阻9緩慢恢復(fù)高電位，此時(shí)加速電路5接收耦合電路耦合到總線(xiàn)上電壓上升的上升沿，輸出低電位給反向電路7，反向電路7輸出高電位，加速微處理器8的RX端恢復(fù)高電位的過(guò)程。耦合電路失效后，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，加速電路5關(guān)閉，達(dá)到微功耗。
[0016]本發(fā)明的微功耗M-bus從機(jī)端電路及其通訊方法，其中電路如前述電路連接，可控恒流源2工作于兩種電流狀態(tài)，即:發(fā)送狀態(tài)和靜態(tài)，受微處理器8的TX端控制。TX高電位為靜態(tài)，TX低電位為發(fā)送狀態(tài)。發(fā)送電流約11毫安到20毫安，靜態(tài)電流很小。為達(dá)到微功耗的目的，靜態(tài)電流略大于穩(wěn)壓電路的靜態(tài)電流和接收電路工作平均電流即可，小于50微安。
[0017]實(shí)施例1:
[0018]如圖1、2所示，對(duì)應(yīng)圖2中的實(shí)施例電路，由三極管Q1、三極管Q3、三極管Q4和電阻R2、電阻R3組成可控恒流源2電路，其中由三極管Q3、三極管Q4和電阻R2、電阻R3組成恒流源電路，電阻Rl和三極管Ql是恒流源控制電路。電容Cl、穩(wěn)壓管D2和上述可控恒流源電路組成穩(wěn)壓電路3，電容C2和電阻R4組成耦合電路6。三極管Q2和電阻R7組成接收電路4，三極管Q6、三極管Q7、三極管Q8和電阻R5、電阻R6組成加速電路5，三極管Q5和電阻R8組成反向電路7。
[0019]實(shí)施例2:
[0020]在實(shí)施例1的電路基礎(chǔ)上，數(shù)據(jù)通訊方法，總線(xiàn)上提供一個(gè)穩(wěn)定的初始電壓，當(dāng)有數(shù)據(jù)時(shí)，總線(xiàn)上出現(xiàn)一個(gè)下降沿，電壓降低，接收電路4接收到信號(hào)由高向低的變化，由三極管Q2輸出一個(gè)高電位，通過(guò)電阻R7至反向電路7，反向后輸出給RX低電平；當(dāng)總線(xiàn)接下來(lái)恢復(fù)初始電壓，電壓上升，會(huì)出現(xiàn)由低向高的上升沿信號(hào)，接收電路中三極管Q2截止，接收電路4關(guān)閉，加速電路5中三極管Q7導(dǎo)通，使三極管Q6導(dǎo)通，進(jìn)而使三極管Q8導(dǎo)通，從而加速三極管Q5截止，RX輸出高電平。由此完成接收數(shù)據(jù)全過(guò)程的物理電路。發(fā)送電路由微控制器8，如:單片機(jī)。通過(guò)TX控制三極管Ql改變可控恒流源2的電流，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)O時(shí)，三極管Ql導(dǎo)通，加大恒流源電流，當(dāng)發(fā)送數(shù)據(jù)I時(shí)，三極管Ql截止，電流源恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。
[0021]需要聲明的是:根據(jù)實(shí)施例描述的原理，可以看出的幾個(gè)問(wèn)題:
[0022]選用不同的微處理器，有不同的RX和TX邏輯，并不能說(shuō)TX的低電位就一定代表發(fā)送，高電位就一定代表穩(wěn)態(tài)；反之RX也類(lèi)似。根據(jù)不同的需要只需變換邏輯或增刪反向電路7亦或改變晶體管的極性均可以衍生出類(lèi)似的電路結(jié)構(gòu)滿(mǎn)足相應(yīng)需求。
[0023]所述加速電路5輸出端接反向電路7輸入端，但不難開(kāi)出，加速電路5輸出端根據(jù)需要可直接接于微處理器8的RX端，或者同時(shí)接于兩者，附圖1中以虛線(xiàn)標(biāo)出，達(dá)到加速的目的。針對(duì)這個(gè)調(diào)整，亦不超出本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路，該電路與M-bus總線(xiàn)連接，其特征是:該電路包括有整流橋電路、可控恒流源電路、穩(wěn)壓電路、耦合接收電路、加速電路、反向電路； 所述M-bus總線(xiàn)進(jìn)線(xiàn)接整流橋電路，整流橋電路的負(fù)端接地,正端連接可控恒流源電路的正端，可控恒流源電路的控制端接微處理器(TX)，可控恒流源電路的負(fù)端接穩(wěn)壓電路輸入，穩(wěn)壓電路的輸出接接收電路，為接收電路和加速電路提供參考電位，耦合接收電路和加速電路通過(guò)耦合電容接于整流橋電路正端，耦合接收電路和加速電路的輸出端接反向電路的輸入端，反向電路輸出端接微處理器的(RX)端，所述(RX)端通過(guò)電阻接控制器電源。
2.一種采用用于智能儀表通訊的微功耗M-bus從機(jī)端電路的通訊方法，該方法的步驟是:當(dāng)所述M-bus總線(xiàn)上存在數(shù)據(jù)信號(hào)后，接收電路接收到耦合電路耦合的M-bus總線(xiàn)上電壓下降的下降沿，接收電路輸出高電位給反向電路，反向電路輸出低電位；若接收電路接收到耦合電路耦合的M-bus總線(xiàn)上電壓上升的上升沿，接收電路的高電位失效，微處理器的(RX)端通過(guò)電阻緩慢恢復(fù)高電位,此時(shí)加速電路接收耦合電容耦合的M-bus總線(xiàn)上的上升沿，輸出低電位給反向電路，反向電路輸出高電位，加速微處理器的(RX)端恢復(fù)高電位的過(guò)程，耦合電容失效后加速電路關(guān)閉，達(dá)到微功耗。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK103926862SQ201410131777
【公開(kāi)日】2014年7月16日 申請(qǐng)日期:2014年4月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月3日
【發(fā)明者】張炳華, 張洋 申請(qǐng)人:天津炳華科技研發(fā)有限公司