一種具有自恢復(fù)功能的M-Bus總線保護(hù)器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及Μ-Bus總線，特別是涉及一種具有自恢復(fù)功能的M-Bus總線保護(hù)器。
【背景技術(shù)】
[0002]M-Bus是專門用于公共事業(yè)儀表的總線結(jié)構(gòu)，稱Meter-Bus，簡稱M_Bus?，F(xiàn)有諸如智能水表、氣表、熱量表(以下簡稱表計(jì))的集中抄表系統(tǒng)中，表計(jì)通過M-Bus總線連接到集中抄表設(shè)備，集中抄表設(shè)備通過無線、GPRS等方式連接到后臺主站，實(shí)現(xiàn)智能遠(yuǎn)傳抄讀數(shù)據(jù)。M-Bus接口是二線制的接線方式，當(dāng)并接在M-Bus總線上的某個(gè)表計(jì)出現(xiàn)故障時(shí)，比如工作電流過大或短路，將影響M-Bus總線下所有表計(jì)均不能抄讀數(shù)據(jù)，維護(hù)人員或調(diào)試人員在排查故障表計(jì)時(shí)，難以及時(shí)查找出出現(xiàn)故障的表計(jì)，只能逐個(gè)斷開表計(jì)M-Bus總線進(jìn)行排查?？偩€下接表計(jì)數(shù)量越多，排查故障越困難。一旦調(diào)試人員錯將M-Bus總線接到220V市電，還會導(dǎo)致表計(jì)批量燒壞，造成重大經(jīng)濟(jì)損失。針對以上問題，通常采用串接保險(xiǎn)絲與并接負(fù)載方法解決，但是，這種方式存在以下問題和缺點(diǎn):過壓過流保護(hù)通過熔斷保險(xiǎn)絲方式實(shí)現(xiàn)，無法自行恢復(fù)，必須更換保險(xiǎn)絲；不同的表計(jì)工作電流需要配備不同熔斷電流的保險(xiǎn)絲，通過性不強(qiáng)；對保險(xiǎn)絲的熔斷電流要求較高，在電壓死區(qū)，無法起到保護(hù)作用；保護(hù)時(shí)需要熔斷保險(xiǎn)絲，存在火災(zāi)安全隱患。此外，輸出電壓無箝位功能，有殘壓輸出，保護(hù)作用容易失效；且并接負(fù)載增加線路損耗，影響M-Bus總線的帶載能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種具有自恢復(fù)功能的M-Bus總線保護(hù)器。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案予以解決。
[0005]這種具有自恢復(fù)功能的M-Bus總線保護(hù)器，連接方式是在集中抄表設(shè)備與至少一個(gè)表計(jì)之間，以及集成在每個(gè)表計(jì)內(nèi)部的M-BUS總線接口前端、使用時(shí)與集中抄表設(shè)備連接中的一種，無熔斷保險(xiǎn)絲，不必并接負(fù)載。
[0006]這種具有自恢復(fù)功能的M-Bus總線保護(hù)器的特點(diǎn)是:
[0007]包括由依次級聯(lián)的第一開關(guān)三極管、第二開關(guān)三極管和第三開關(guān)三極管組成的開關(guān)電路及其直流電源、連接在所述直流電源正、負(fù)端之間的由第一分壓電阻、第二分壓電阻組成的反型分壓電路；
[0008]所述第一開關(guān)三極管、第二開關(guān)三極管和第三開關(guān)三極管的所述直流電源包括輸入端連接所述集中抄表設(shè)備的整流電路；
[0009]所述第一開關(guān)三極管的基極分別連接由過壓閾值穩(wěn)壓二極管和與其串聯(lián)連接的所述反型分壓電路組成的過壓閾值產(chǎn)生電路，以及由過流閾值穩(wěn)壓二極管和與其串聯(lián)連接的限流電阻、電流取樣電阻組成的過流閾值產(chǎn)生電路，所述限流電阻一端與所述電流取樣電阻一端的連接點(diǎn)與所述表計(jì)接入負(fù)端連接，所述電流取樣電阻的另一端與所述直流電源負(fù)端連接，所述限流電阻一端與電流取樣電阻一端的連接點(diǎn)，與所述直流電源正端之間連接有由延時(shí)電阻、延時(shí)電容組成的反型延時(shí)電路，所述延時(shí)電阻一端與所述延時(shí)電容一端的連接點(diǎn)，分別與所述第一開關(guān)三極管的集電極、所述第二開關(guān)三極管的基極連接，所述第一開關(guān)三極管的發(fā)射極與所述直流電源負(fù)端連接；
[0010]所述第二開關(guān)三極管的發(fā)射極，分別與所述表計(jì)接入負(fù)端、所述延時(shí)電容的另一端連接，所述第二開關(guān)三極管的集電極與所述第三開關(guān)三極管的基極之間連接有限流偏置電阻；
[0011]所述第三開關(guān)三極管的發(fā)射極與所述直流電源正端連接，且通過所述直流電源與所述集中抄表設(shè)備連接，所述第三開關(guān)三極管的集電極與所述表計(jì)接入正端連接，當(dāng)所述第三開關(guān)三極管處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，所述表計(jì)與所述集中抄表設(shè)備斷開連接。
[0012]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。
[0013]所述第一分壓電阻是由兩個(gè)分壓電阻串聯(lián)的分壓電阻，以提高整個(gè)電路的耐壓能力。
[0014]所述延時(shí)電阻是由兩個(gè)延時(shí)電阻串聯(lián)的延時(shí)電阻，以提高整個(gè)電路的耐壓能力。
[0015]所述限流偏置電阻是由兩個(gè)限流偏置電阻串聯(lián)的限流偏置電阻，以提高整個(gè)電路的耐壓能力。
[0016]所述過壓閾值由第一分壓電阻、第二分壓電阻和過壓閾值穩(wěn)壓二極管的參數(shù)決定。
[0017]所述過流閾值由通過M-Bus總線連接到集中抄表設(shè)備的表計(jì)數(shù)量決定。表計(jì)數(shù)量為1，過流閾值最小，表計(jì)數(shù)量增加，過流閾值隨之增大。
[0018]所述直流電源連接所述集中抄表設(shè)備的輸入端接入220V市電時(shí)，第二開關(guān)三極管、第三開關(guān)三極管截止，第一開關(guān)三極管導(dǎo)通，由于第一分壓電阻、第二分壓電阻以及延時(shí)電阻的阻值高，流過第一分壓電阻、第二分壓電阻的電流，以及第一開關(guān)極管的C-E極的電流均在1mA以下，所有元器件均在輕載情況下工作，能承受在未工作的任意長時(shí)間內(nèi)接入220V市電而不損壞；正常工作時(shí)，第一開關(guān)三極管截止，整個(gè)線路插入耗損極小，不影響M-Bus總線的帶載能力。
[0019]本發(fā)明的技術(shù)問題通過以下再進(jìn)一步的技術(shù)方案予以解決。
[0020]本發(fā)明的M-Bus總線自動過壓保護(hù)功能以及自行延時(shí)恢復(fù)工作的實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0021]所述直流電源連接所述集中抄表設(shè)備的輸入端的輸入電壓高于過壓閾值時(shí)，通過第一分壓電阻、第二分壓電阻分壓，第二分壓電阻兩端的電壓高于過壓閾值穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓，過壓閾值穩(wěn)壓二極管反向擊穿，反向電流流向第一開關(guān)三極管基極，第一開關(guān)三極管導(dǎo)通，由于第二開關(guān)三極管的基極連接第一開關(guān)三極管的C-E極，導(dǎo)通后Uce下降，第二開關(guān)三極管基極電壓高于第二開關(guān)三極管導(dǎo)通要求的電壓，第二開關(guān)三極管才能導(dǎo)通，此時(shí)第二開關(guān)三極管截止，第二開關(guān)三極管截止后，第三開關(guān)三極管截止，斷開與表計(jì)的連接，實(shí)現(xiàn)自動過壓保護(hù)功能；
[0022]所述直流電源連接所述集中抄表設(shè)備的輸入端的輸入電壓低于過壓閾值時(shí)，通過第一分壓電阻、第二分壓電阻分壓，第二分壓電阻兩端的電壓低于過壓閾值穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓，過壓閾值穩(wěn)壓二極管未反向擊穿，無反向電流流向第一開關(guān)三極管基極，第一開關(guān)三極管截止，此時(shí)輸入電壓通過延時(shí)電阻和延時(shí)電容組成的延時(shí)電路向第二開關(guān)三極管基極提供導(dǎo)通電流，第二開關(guān)三極管延時(shí)導(dǎo)通，第二開關(guān)三極管導(dǎo)通后，第三開關(guān)三極管導(dǎo)通，接通與表計(jì)的連接，實(shí)現(xiàn)自行延時(shí)恢復(fù)工作。
[0023]本發(fā)明的M-Bus總線自動過流保護(hù)功能以及自行延時(shí)恢復(fù)工作的實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0024]流過M-Bus總線的電流高于過流閾值時(shí)，電流取樣電阻兩端的電壓高于過流閾值穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓，過流閾值穩(wěn)壓二極管反向擊穿，反向電流流向第一開關(guān)三極管基極，第一開關(guān)三極管導(dǎo)通，由于第二開關(guān)三極管的基極連接第一開關(guān)三極管的C-E極，導(dǎo)通后Uce下降，第二開關(guān)三極管基極電壓高于第二開關(guān)三極管導(dǎo)通要求的電壓，第二開關(guān)三極管才能導(dǎo)通，此時(shí)第二開關(guān)三極管截止，第二開關(guān)三極管截止后，第三開關(guān)三極管截止，斷開與表計(jì)的連接，實(shí)現(xiàn)自動過流保護(hù)功能；
[0025]流過M-Bus總線的電流低于過流閾值時(shí)，電流取樣電阻兩端的電壓低于過流閾值穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓，過流閾值穩(wěn)壓二極管未反向擊穿，無反向電流流向第一開關(guān)三極管基極，第一開關(guān)三極管截止，此時(shí)輸入電壓通過延時(shí)電阻和延時(shí)電容組成的延時(shí)電路向第二開關(guān)三極管基極提供導(dǎo)通電流，第二開關(guān)三極管延時(shí)導(dǎo)通，第二開關(guān)三極管導(dǎo)通后，第三開關(guān)三極管導(dǎo)通，接通與表計(jì)的連接，實(shí)現(xiàn)自行延時(shí)恢復(fù)工作。
[0026]本發(fā)明的M-Bus總線自動短路保護(hù)功能以及自行延時(shí)恢復(fù)工作的實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0027]M-Bus總線發(fā)生短路時(shí)，流過M-Bus總線的電流增大，電流取樣電阻兩端的電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于過流閾值穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓，過流閾值穩(wěn)壓二極管反向擊穿，反向電流流向第一開關(guān)三極管基極，第一開關(guān)三極管導(dǎo)通，由于第二開關(guān)三極管的基極連接第一開關(guān)三極管的C-E極，導(dǎo)通后Uce下降，第二開關(guān)三極管基極電壓高于第二開關(guān)三極管導(dǎo)通要求的電壓，第二開關(guān)三極管才能導(dǎo)通，此時(shí)第二開關(guān)三極管截止，第二開關(guān)三極管截止后，第三開關(guān)三極管截止，斷開與表計(jì)的連接，實(shí)現(xiàn)自動短路保護(hù)功能；
[0028]M-Bus總線短路故障消除后，電流取樣電阻兩端的電壓低于過流閾值穩(wěn)壓二極管的反向擊穿電壓，過流閾值穩(wěn)壓二極管未反向擊穿，無反向電流流向第一開關(guān)三極管基極，第一開關(guān)三極管截止，輸入電壓通過延時(shí)電阻和延時(shí)電容組成的延時(shí)電路向第二開關(guān)三極管基極提供導(dǎo)通電流，第二開關(guān)三極管延時(shí)導(dǎo)通，第二開關(guān)三極管導(dǎo)通后，第三開關(guān)三極管導(dǎo)通，接通與表計(jì)的連接，實(shí)現(xiàn)自行延時(shí)恢復(fù)工作。
[0029]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0030]本發(fā)明具有自動過壓、過流、短路保護(hù)功