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文檔簡介

1、一款簡單實用、穩(wěn)定可靠、成本低廉的主站M-BUS接口電路 隨著智能表越來越多的使用,各種類型的抄表器(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。現(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發(fā)經(jīng)驗,設計出一款簡單實用、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際抄表測試,性能良好,工作可靠,完全可以替代TI的M-BUS接口電路方案。

2、電路原理根據(jù)主站M-BUS的工作原理:發(fā)送:傳號電壓:24V36V(CJ-T188-2004:20.8V42V) 空號電壓:傳號電壓12V(CJ-T188-2004:傳號電壓10V)接收:傳號電流:1.5mA 空號電流:1120mA1 發(fā)送電路發(fā)送電路的設計主要需要考慮的問題有:發(fā)送傳、空號電壓的變化量要大于等于12V(10V);電路的驅(qū)動能力,幾十上百個智能表不能影響發(fā)送電壓低于12V。用一個直流穩(wěn)壓器應該可以滿足這些要求。圖1是發(fā)送電路框圖。12V-18VM-BUS +M-BUS -K圖1 V1V2圖2 V1輸出正12V穩(wěn)壓電壓,V2輸出負18V穩(wěn)壓電壓。當搬動開關(guān)K時,總線上的電壓即可在

3、3018V間變換。由于采用穩(wěn)壓電源,負載變化只要不超過穩(wěn)壓電源的驅(qū)動能力,總線上的電壓不會有大的變化。一個510W的直流穩(wěn)壓電源足以驅(qū)動100只智能表。圖2是發(fā)送電原理圖。在這個電路中Q2設定為具有簡單穩(wěn)壓能力的射隨器,發(fā)射極的電壓是隨基極電壓而變化。傳號時,串口TX端為高電平,Q3不導通,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??仗枙r,串口TX端為低電平,Q3導通,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17.3

4、V左右??仗柋葌魈栯妷旱土?2.3V左右。當調(diào)整VSS電平為12V時,R1上的傳號電壓為24V。若增加VSS電平為24V時,R1上的傳號電壓可達36V。事實上無論VSS電平是多少,只要不大于0,空、傳號電壓差值都是12V,不會受VSS影響。改變R4、R5分壓值為10.7V,即可使空、傳號電壓差值為10V左右。穩(wěn)壓電源的過載能力和短路保護能力直接對BUS總線施加影響,不必再另外設計保護電路。2 接收電路接口電路接收部分的主要難點是不要誤讀。在一個穩(wěn)壓電路中要讀取它的電流,就象是在測它的紋波一樣,串一個取樣電阻是需要的。穩(wěn)壓電路本身紋波很小,取樣電阻大了影響穩(wěn)壓效果,小了有取不出可用值。更要命的是

5、,負載大小引起的電流變化遠比接收電流引起的電流變化來的大,直接影響直流電平偏移,造成接收波形失真。一個25歐姆的采樣電阻,當接收電流變化20MA時,會產(chǎn)生0.5V的接收電壓;當負載變化100MA時,會產(chǎn)生2.5V的接收電平偏移變化。負載變化往往是緩慢的,智能表安裝完畢通常不會再變,而接收信號在3009600Hz。采用電容耦合的方式,可以有效地避免負載變化對接收波形的影響。 圖3是接收波形采集。圖3接收電流采樣電阻R7被放置在Q2的集電極回路,不會對發(fā)送電壓產(chǎn)生影響。同時R7一端是交流接地,也便于電容直接耦合。最終的設計見圖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,阻止負載變化對接收波形的影響,而讓3009600Hz的接收信號順利通過。這一設計的另一特點是,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)動能力,而電路的其它器件無需做任何改動。其實,這個設計和原始的電話機電路非常接近,只是電話機收發(fā)的是模擬型號,而M-BUS接口收發(fā)的是數(shù)字信號。圖4的電路可直接放入Multisim仿真。注意收發(fā)不要同時進行

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