主站MBUS接口電路

1、款簡(jiǎn)單實(shí)用、穩(wěn)定可靠、成本低廉的主站M-BUSi 口電路隨著智能表越來(lái)越多的使用，各種類(lèi)型的抄表器（既M-BUA主站）需求也隨之增加。M-BUS接口電路作為抄表器的一個(gè)主要模塊，決定了抄表器性能的好壞，也較為影響抄表器的成本高低?，F(xiàn)今大多數(shù)抄表器都是延用TI推薦的M-BUS接口電路方案（或是做了一些小的修改），該方案電路復(fù)雜，成本也較高，并不太適合大眾化抄表器的使用。筆者根據(jù)M-BUS的工作原理，結(jié)合自身多年的電路開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)出一款簡(jiǎn)單實(shí)用、穩(wěn) 定可靠、成本低廉的主站 M-BUS接口電路。這款接口電路經(jīng)電路模擬仿真以及實(shí)際抄表測(cè)試， 性能良好，工作可靠，完全可以替代TI的M-BUS接口電路方

2、案。電路原理根據(jù)主站M-BUS的工作原理：發(fā)送：傳號(hào)電壓： 24V36V （ CJ-T188-2004 : 20.8V42V）空號(hào)電壓：傳號(hào)電壓 12V （ CJ-T188-2004 :傳號(hào)電壓10V ）接收：傳號(hào)電流：w 1.5mA空號(hào)電流：1120mA1.發(fā)送電路12V發(fā)送電路的設(shè)計(jì)主要需要考慮的問(wèn)題有：發(fā)送傳、空號(hào)電壓的變化量要大于等于 （10V）;電路的驅(qū)動(dòng)能力，幾十上百個(gè)智能表不能影響發(fā)送電壓低于12V。用一個(gè)直流穩(wěn)壓器應(yīng)該可以滿(mǎn)足這些要求。圖1是發(fā)送電路框圖。V2KV1圖1V1輸出正12V穩(wěn)壓 電壓，V2輸出負(fù)18V穩(wěn) 壓電壓。當(dāng)搬動(dòng)開(kāi)關(guān) K 時(shí)，總線(xiàn)上的電壓即可 在30 18V間

3、變換。由 于采用穩(wěn)壓電源，負(fù)載 變化只要不超過(guò)穩(wěn)壓電 源的驅(qū)動(dòng)能力，總線(xiàn)上的電壓不會(huì)有大的變化。一個(gè)510W的直流穩(wěn)壓電源足以驅(qū)動(dòng)100只智能表。圖2是發(fā)送電原理圖。在這個(gè)電路中Q2設(shè)定為具有簡(jiǎn)單穩(wěn)壓能力的射隨器，發(fā)射極的電壓是隨基極電壓而變化。傳號(hào)時(shí)，串口TX端為高電平，Q3不導(dǎo)通，R4 R5分壓使Q2的基極電平在12.7V左右，BUS端的電平即可保持在 12V左右。由于 BUS-端的電平為-18V， 所以R1上獲得電壓為30V左右?？仗?hào)時(shí)，串口 TX端為低電平，Q3導(dǎo)通，Q2的基極電平為 零，BUS+端的電平即可保持在 0.7V左右。由于BUS端的電平始終為-18V , R1上獲得電壓 為

4、17.3V左右。空號(hào)比傳號(hào)電壓低了12.3V左右。當(dāng)調(diào)整VSS電平為一12V時(shí)，R1上的傳號(hào)電壓為 24V。若增加 VSS電平為一24V時(shí)，R1 上的傳號(hào)電壓可達(dá) 36V。事實(shí)上無(wú)論 VSS電平是多少，只要不大于 0,空、傳號(hào)電壓差值都 是12V,不會(huì)受VSS影響。改變R4、R5分壓值為10.7V，即可使空、傳號(hào)電壓差值為10V左右。穩(wěn)壓電源的過(guò)載能力和短路保護(hù)能力直接對(duì)BUS總線(xiàn)施加影響，不必再另外設(shè)計(jì)保護(hù)電路。2.接收電路接口電路接收部分的主要難點(diǎn)是不要誤讀。在一個(gè)穩(wěn)壓電路中要讀取它的電流，就象是在測(cè)它的紋波一樣，串一個(gè)取樣電阻是需要的。穩(wěn)壓電路本身紋波很小，取樣電阻大了影響穩(wěn)壓效果，小了

5、有取不出可用值。 更要命的是，負(fù)載大小引起的電流變化遠(yuǎn)比接收電流引起 的電流變化來(lái)的大， 直接影響直流電平偏移，造成接收波形失真。 一個(gè)25歐姆的采樣電阻，當(dāng)接收電流變化 20MA時(shí)，會(huì)產(chǎn)生0.5V的接收電壓；當(dāng)負(fù)載變化 100MA時(shí)，會(huì)產(chǎn)生2.5V的 接收電平偏移變化。負(fù)載變化往往是緩慢的，智能表安裝完畢通常不會(huì)再變，而接收信號(hào)在3009600Hz。采用電容耦合的方式，可以有效地避免負(fù)載變化對(duì)接收波形的影響。圖3是接收波形采集。接收電流采樣電阻 R7被放置在Q2的集電極回路，不會(huì)對(duì)發(fā)送電壓產(chǎn)生影響。同時(shí)R7一端是交流接地，也便于電容直接耦合。最終的設(shè)計(jì)見(jiàn)圖4。Q5 Q6完成接收波形的放大整型。C2和R14組成截止頻率很低 （1Hz左右）的高通濾器，阻止負(fù)載變化對(duì)接收波形的影響，而讓3009600Hz的接收信號(hào)順利通過(guò)。這一設(shè)計(jì)的另一特點(diǎn)是，提高穩(wěn)壓電源VCC的電壓和功率（有效電流）就可以很容易的增加M-BUS接口的驅(qū)動(dòng)能力，而電路的其它器件無(wú)需做任何改動(dòng)。其實(shí)，這個(gè)設(shè)計(jì)和原始的電話(huà)機(jī)電路非常接近，只是電話(huà)機(jī)收發(fā)的是模擬型號(hào)，而M-BUS接口收發(fā)的是數(shù)字信號(hào)。圖4的電路可直接放入 Multisim 仿真。注意收發(fā)不要同時(shí)進(jìn)行，實(shí)際使用也是這樣的。主站 H-BUSfg 口Ifiia站匚3Lvcc+ 15Y3#3VC2-10uBUS*R7WV-20臨X l«