一種分立m-bus通訊模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種通訊模塊電路設(shè)計，具體涉及一種分立M-BUS通訊模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]M-Bus遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)(symphonic mbus)是歐洲標(biāo)準(zhǔn)的2線二總線，主要用于消耗測量儀器諸如熱表和水表系列。目前市場上只有一款M-bus通訊芯片為德州儀器TI的TSS721。TSS721的功能為用于儀表總線的收發(fā)器集成芯片。(可調(diào)節(jié)主機從機之間的電平)通過光電耦合器等隔離器和總線連接，并由總線供電。但是TSS721芯片因為市場的壟斷，導(dǎo)致芯片價格非常貴，且外圍電路中元件也不少，尤其是鉭電容成本也很高，現(xiàn)在儀表計量產(chǎn)品成本控制非常嚴(yán)格，這么貴的芯片無疑直接降低了產(chǎn)品的利潤。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:提供一種分立M-BUS通訊模塊，該通訊模塊結(jié)構(gòu)簡單，整體成本只有TSS721方案的1/3，而波特率同樣可達(dá)到9600bps，經(jīng)過試驗并且大批量生產(chǎn)驗證，各項性能指標(biāo)完全達(dá)到TSS721的水平。
[0004]本實用新型所采用的技術(shù)方案是:一種分立M-BUS通訊模塊，主要由隔離節(jié)點電路、整流橋電路、電源電路、發(fā)送電路、發(fā)送電路的光電隔離電路、接收電路、接收電路的光電隔離電路組成；其特征在于:電阻R33、電阻R41和二極管D6組成隔離節(jié)點電路，二極管D4、二極管D5、二極管D7、二極管D8組成整流橋電路，電阻R43、二極管D10、三極管Q9、電阻R14組成電源電路，電阻R29、電阻R34、電阻R42、三極管Q7、三極管Q8、電阻R35、電阻R45組成發(fā)送電路，電阻R50、光耦U11、電阻R51組成發(fā)送電路的光電隔離電路，電容C28、電阻R46、電阻R48、二極管D9、電阻R56、三極管Q12、電阻R60、三極管Q13、電阻R54、電容C36組成接收電路，電阻R58、光耦U15、電阻R59、BC1組成接收電路的光電隔離電路；所述隔離節(jié)點電路連接整流橋電路，整流橋電路連接電源電路，電源電路分別和發(fā)送電路及接收電路連接。
[0005]進一步的，所述電阻R43、二極管D10、三極管Q9、電阻R14組成的電源電路通過M-BUS 總線形成 MBUS_VCC。
[0006]進一步的，所述發(fā)送電路與發(fā)送光電隔離電路末端有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號C_TX，表示這兩點是相互連接的。
[0007]進一步的，所述接收電路與接收光電隔離電路末端有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號C_RX，表示這兩點是相互連接的。
[0008]本實用新型的技術(shù)效果是:該通訊模塊整體成本只有TSS721方案的1/3，而波特率同樣可達(dá)到9600bps，經(jīng)過試驗并且大批量生產(chǎn)驗證，各項性能指標(biāo)完全達(dá)到TSS721的水平。且保護電路齊全，性能穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強。
【附圖說明】
[0009]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)電路圖。
[0010]圖2為本實用新型的發(fā)送電路的光電隔離電路。
[0011]圖3為本實用新型的接收電路的光電隔離電路。
[0012]圖4為本實用新型的模塊接口電路圖。
[0013]圖5為本實用新型的M-BUS總線上的電壓電流信號變化情況圖。
[0014]在圖中，I為隔離節(jié)點電路，2、整流橋電路，3、電源電路，4、發(fā)送電路，5、接收電路。
【具體實施方式】
[0015]如圖1、圖2、圖3、圖4所示，本實用新型是這樣來工作和實施的，一種分立M-BUS通訊模塊，主要由六個二極管，五個三極管，十八個電阻，三個普通電容，二個光耦組成。圖1中二極管D4、二極管D5、二極管D7、二極管D8組成整流橋電路2的作用就是保證工程施工中總線的無極性連接。電阻R33、電阻R41和二極管D6形成隔離節(jié)點電路I保證節(jié)點故障短路的情況下隔離節(jié)點，從而不會造成總線短路，確?？偩€在有節(jié)點發(fā)生短路故障時仍然能夠正常工作。
[0016]電阻R43、二極管D10、三極管Q9、電阻R14組成電源電路3，通過M-BUS總線形成MBUS_VCC。電阻R29、電阻R34、電阻R42、三極管Q7、三極管Q8、電阻R35、電阻R45組成發(fā)送電路4，電阻R50、光耦U11、電阻R51組成發(fā)送電路的光電隔離電路。原理如下:當(dāng)發(fā)送邏輯“0”，TX為低電平，光耦Ull工作，C_TX為低電平，三極管Q8截止，三極管Q7導(dǎo)通，從電阻R29、電阻R34、電阻R42上有電流通過，總線從而有額外突增的電流，調(diào)節(jié)電阻R29、電阻R34、電阻R42的阻值，可將這個電流控制在11-20mA。
[0017]電容C28、電阻R46、電阻R48、二極管D9、電阻R56、三極管Q12、電阻R60、三極管Q13、電阻R54、電容C36組成接收電路5，電阻R58、光耦U15、電阻R59、BC1組成接收電路的光電隔離電路。當(dāng)總線空閑狀態(tài)或者發(fā)送邏輯“I”時，電容C28處于充電飽和狀態(tài)，三極管Q12截止，三極管Q13截止，C_RX輸出高電平，光耦U15不導(dǎo)通，RX輸出高電平。當(dāng)總線發(fā)送邏輯“O”時，電容C28反向放電，三極管Q12導(dǎo)通，三極管Q13導(dǎo)通，C_RX輸出低電平，光耦U15導(dǎo)通，RX輸出低電平，完成接收信號的任務(wù)。
[0018]本實用新型的原理為:M_BUS總線通訊是一種適合低速數(shù)據(jù)采集場合的半雙工通訊，主控器向節(jié)點發(fā)命令采用電平信號方式，節(jié)點響應(yīng)主控器命令采用電流信號方式，這大大提高了通訊的可靠性和抗干擾能力。
[0019]M-BUS總線收發(fā)機制，概括而論，M-BUS總線收發(fā)機制即:信號在物理層的傳輸采用電流電平方式，主控器對節(jié)點的命令信號采用電平信號傳輸，節(jié)點響應(yīng)主控器的命令信號采用電流信號傳輸，M-BUS總線采用半雙工的通訊模式，物理層信號傳輸具有規(guī)定的電平特征。
[0020]主控器到節(jié)點的下行命令通過控制總線電平實現(xiàn)，把空閑狀態(tài)下的總線電壓Vmark當(dāng)作信號的邏輯“I”電平；把總線電壓下降12V (見后述，這個電平壓降值可以更低，比如8V)以上，降到Vspace當(dāng)作信號的邏輯“O”電平；Vmark電平一般不超過42V[3]，Vspace電平不低于12V[3]。
[0021]節(jié)點響應(yīng)主控器的上行信號通過電流調(diào)制實現(xiàn)，把單個節(jié)點正常工作消耗的負(fù)載電流Imark當(dāng)作邏輯“I”，當(dāng)發(fā)送邏輯“O”時，節(jié)點會額外從M-BUS總線吸取10_20mA的脈沖電流，形成Ispace。響應(yīng)時只能有一個節(jié)點發(fā)出這個電流信號。
[0022]M-BUS規(guī)定總線處于空閑狀態(tài)時總線電壓維持在Vmark，而每個節(jié)點在無通訊狀態(tài)下的負(fù)載電流Imark(彡1.5mA)作為單位電流。無論總線處于空閑狀態(tài)還是數(shù)據(jù)傳輸狀態(tài)，總線電壓不低于Vspace，每個節(jié)點所取電流不大于Ispace。這樣在正常運行狀態(tài)下，只要節(jié)點負(fù)載電流設(shè)計不超過單位電流，總線可以持續(xù)不斷地既傳信號又供電源。為簡化起見，以單節(jié)點系統(tǒng)為例，M-BUS總線上的電壓電流信號變化情況如圖5所示。M-BUS總線工作在半雙工的模式，從圖5可以看出，在數(shù)據(jù)傳輸過程中，任意時刻M-BUS總線要么傳輸電壓信號，要么傳輸電流信號，主控器對節(jié)點的任何命令都是廣播方式，任何時候只能有一個節(jié)點響應(yīng)。
【主權(quán)項】
1.一種分立M-BUS通訊模塊，主要由隔離節(jié)點電路、整流橋電路、電源電路、發(fā)送電路、發(fā)送電路的光電隔離電路、接收電路、接收電路的光電隔離電路組成；其特征在于:電阻R33、電阻R41和二極管D6組成隔離節(jié)點電路，二極管D4、二極管D5、二極管D7、二極管D8組成整流橋電路，電阻R43、二極管D10、三極管Q9、電阻R14組成電源電路，電阻R29、電阻R34、電阻R42、三極管Q7、三極管Q8、電阻R35、電阻R45組成發(fā)送電路，電阻R50、光耦Ul 1、電阻R51組成發(fā)送電路的光電隔離電路，電容C28、電阻R46、電阻R48、二極管D9、電阻R56、三極管Q12、電阻R60、三極管Q13、電阻R54、電容C36組成接收電路，電阻R58、光耦U15、電阻R59、BCl組成接收電路的光電隔離電路；所述隔離節(jié)點電路連接整流橋電路，整流橋電路連接電源電路，電源電路分別和發(fā)送電路及接收電路連接；所述電阻R43、二極管D10、三極管Q9、電阻R14組成的電源電路通過M-BUS總線形成MBUS_VCC ;所述發(fā)送電路與發(fā)送光電隔離電路末端有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號C_TX，這兩點是相互連接的；所述接收電路與接收光電隔離電路末端有網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號C_TX，這兩點是相互連接的。
【專利摘要】本實用新型公開了一種分立M-BUS通訊模塊，其電路原理為：R33、R41和D6組成隔離節(jié)點電路，D4、D5、D7、D8組成整流橋電路，R43、D10、Q9、R14組成電源電路，R29、R34、R42、Q7、Q8、R35、R45組成發(fā)送電路，R50、U11、R51組成發(fā)送電路的光電隔離電路，C28、R46、R48、D9、R56、Q12、R60、Q13、R54、C36組成接收電路，R58、U15、R59、BC1組成接收電路的光電隔離電路；所述隔離節(jié)點電路和整流橋電路連接，整流橋電路和電源電路連接，電源電路分別和發(fā)送電路及接收電路連接。本實用新型的技術(shù)效果是：該通訊模塊整體成本低，波特率達(dá)到9600bps，經(jīng)過試驗并且大批量生產(chǎn)驗證，各項性能指標(biāo)好，且保護電路齊全，性能穩(wěn)定可靠，抗干擾能力強。
【IPC分類】H04L12/40
【公開號】CN204761459
【申請?zhí)枴緾N201520219701
【發(fā)明人】周禮
【申請人】吉安精程儀表科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年4月14日