一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器。它包括M-Bus总线、微处理器、存储模块、电机驱动模块、无线模块、测温模块、M-Bus模块、电源模块、第一线性稳压器、第二线性稳压器、第一开关模块、第二开关模块和法拉电容模块。本实用新型既能从M-Bus总线取电又能与M-Bus总线通信，只需配备M-Bus总线，降低了施工过程中的布线难度。
【专利说明】—种基于M-Bus总线的无线阀门控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及阀门控制器【技术领域】，尤其涉及一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器。
【背景技术】
[0002]目前市场上的无线阀门控制器都是有单独的电源总线(AC220V，AC/DC24V，DC12V)用于供电，单独的通信总线(MBUS总线)用于远传通讯的方案。电源总线提供的电源给整个系统供电，包括给MCU供电，给无线模块供电，给电机驱动电路供电。而通信总线用于远程读写控制无线阀门控制器的数据信息，进而实现供暖、节能、减排的目的。目前这些传统的方案在工程施工过程中既要布置两根电源总线，又要布置两根通信总线，存在布线繁琐的问题。
【发明内容】
[0003]本实用新型的目的是克服现有无线阀门控制器需要配备单独的电源总线和M-Bus通信总线，布线繁琐，提高了施工过程中的布线难度的技术问题，提供了一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器，其既能从M-Bus总线取电又能与M-Bus总线通信，只需配备M-Bus总线，降低了施工过程中的布线难度。
[0004]为了解决上述问题，本实用新型采用以下技术方案予以实现:
[0005]本实用新型的一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器，包括M-Bus总线、微处理器、存储模块、电机驱动模块、无线模块、测温模块和M-Bus模块，还包括电源模块、第一线性稳压器、第二线性稳压器、第一开关模块、第二开关模块和法拉电容模块，所述M-Bus模块分别与M-Bus总线、微处理器的通讯端和第一线性稳压器的输入端电连接，第一线性稳压器的输出端与微处理器的电源端电连接，所述第一开关模块的输入端与M-Bus总线电连接，第一开关模块的输出端与电源模块的输入端电连接，第一开关模块的控制端与微处理器电连接，第二开关模块的输入端与电源模块的输出端电连接，第二开关模块的输出端与法拉电容模块电连接，第二开关模块的控制端与微处理器电连接，法拉电容模块还与第二线性稳压器的输入端以及电机驱动模块的电源端电连接，第二线性稳压器的输出端与微处理器的电源端、无线模块的电源端以及测温模块的电源端电连接，所述微处理器还分别与存储模块、电机驱动模块、无线模块和测温模块电连接，所述电机驱动模块与阀门电机电连接。
[0006]在本技术方案中，系统上电，M-Bus总线自动给M-Bus模块供电，M-Bus模块的一个管脚输出6.5V电压至第一线性稳压器，第一线性稳压器将6.5V电压降压至3.0V输出到微处理器给微处理器供电。微处理器得电工作后，控制第一开关模块和第二开关模块导通，电源模块给法拉电容模块充电，将法拉电容模块充电至5V，法拉电容模块给电机驱动模块供电，法拉电容模块输出的5V电压经过第二线性稳压器降压至3.3V给无线模块、测温模块和微处理器供电(第一线性稳压器输出的3.0V因为小于3.3V将会自动失去供电作用)。此时，微处理器可控制无线模块、测温模块和电机驱动模块工作，还可对存储模块进行数据读写。无线模块可接收无线控制信号，微处理器根据控制信号控制电机驱动模块工作，电机驱动模块驱动阀门电机工作，从而控制阀门的开启和关闭，测温模块可检测环境温度。
[0007]当微处理器需要与M-Bus总线进行通讯时，微处理器控制第一开关模块断开，此时微处理器可与M-Bus总线进行通讯，法拉电容模块给微处理器供电。
[0008]作为优选，所述一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器还包括第一低压检测模块和第二低压检测模块，所述第一低压检测模块的检测端与M-Bus模块电连接，所述第二低压检测模块的检测端与电源模块电连接，所述第一低压检测模块的数据输出端和第二低压检测模块的数据输出端分别与微处理器电连接。
[0009]第一低压检测模块用于检测电源模块与M-Bus总线断开不工作时的M-Bus总线的掉电情况，第二低压检测模块用于检测电源模块连接M-Bus总线工作时的M-Bus总线的掉电情况，两种检测能让微处理器迅速得M-Bus总线的断电失效状态，进而让微处理器进行一些断电保护工作。
[0010]作为优选，所述一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器还包括第三开关模块，所述第二线性稳压器通过第三开关模块与无线模块的电源端以及测温模块的电源端电连接，所述第三开关模块的控制端与微处理器电连接。当微处理器检测到M-Bus总线断电时，微处理器控制第三开关模块断开，无线模块和测温模块不工作。
[0011]作为优选，所述第一线性稳压器和第二线性稳压器都为LDO低压差线性稳压器。
[0012]作为优选，所述M-Bus模块包括TSS721芯片，TSS721芯片的两个总线端分别与M-Bus总线的两根通讯线电连接，所述TSS721芯片的STC脚与第一线性稳压器的输入端和电容C71正极电连接，电容C71负极接地。系统上电，M-Bus总线自动给M-Bus模块供电，M-Bus模块的TSS721芯片的STC管脚被迅速充电至6.5V，该管脚产生的6.5V电压输出到第一线性稳压器的输入端。
[0013]本实用新型的有益效果是:既能从M-Bus总线取电又能与M-Bus总线通信，只需配备M-Bus总线，降低了施工过程中的布线难度。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的一种电路原理连接框图；
[0015]图2是M-Bus模块的电路原理图；
[0016]图3是第一开关模块和电源模块的电路原理图；
[0017]图4是第一线性稳压器的电路原理图；
[0018]图5是第二开关模块、法拉电容模块、第二线性稳压器和第三开关模块的电路原理图。
[0019]图中:1、M-Bus总线，2、微处理器，3、存储模块，4、电机驱动模块，5、无线模块，6、测温模块，7、M-Bus模块,8、电源模块,9、第一线性稳压器,10、第二线性稳压器，11、第一开关模块，12、第二开关模块，13、法拉电容模块，14、第一低压检测模块，15、第二低压检测模块，16、第三开关模块，17、TSS721芯片。
【具体实施方式】
[0020]下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
[0021]实施例:本实施例的一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器，如图1所示，包括M-Bus总线1、微处理器2、存储模块3、电机驱动模块4、无线模块5、测温模块6、M-Bus模块7、电源模块8、第一线性稳压器9、第二线性稳压器10、第一开关模块11、第二开关模块12、法拉电容模块13、第一低压检测模块14、第二低压检测模块15和第三开关模块16。M-Bus模块7分别与M-Bus总线1、第一低压检测模块14的检测端、微处理器2的通讯端和第一线性稳压器9的输入端电连接，第一线性稳压器9的输出端与微处理器2的电源端电连接，第一低压检测模块14的数据输出端与微处理器2电连接。
[0022]第一开关模块11的输入端与M-Bus总线I电连接,第一开关模块11的输出端与电源模块8的输入端电连接，第一开关模块11的控制端与微处理器2电连接。第二开关模块12的输入端与电源模块8的输出端电连接，第二开关模块12的输出端与法拉电容模块13电连接，第二开关模块12的控制端与微处理器2电连接。法拉电容模块13还与第二线性稳压器10的输入端以及电机驱动模块4的电源端电连接。第二线性稳压器10的输出端与微处理器2的电源端和第三开关模块16的输入端电连接,第三开关模块16的输出端与无线模块5的电源端以及测温模块6的电源端电连接，第三开关模块16的控制端与微处理器2电连接。第二低压检测模块15的检测端与电源模块8电连接，第二低压检测模块15的数据输出端与微处理器2电连接。微处理器2还分别与存储模块3、电机驱动模块4、无线模块5和测温模块6电连接，电机驱动模块4与阀门电机电连接。第一线性稳压器9和第二线性稳压器10都为LDO低压差线性稳压器。
[0023]系统上电，M-Bus总线自动给M-Bus模块供电，M-Bus模块的一个管脚输出6.5V电压至第一线性稳压器，第一线性稳压器将6.5V电压降压至3.0V输出到微处理器给微处理器供电。微处理器得电工作后，控制第一开关模块和第二开关模块导通，电源模块给法拉电容模块充电，将法拉电容模块充电至5V，法拉电容模块给电机驱动模块供电，法拉电容模块输出的5V电压经过第二线性稳压器降压至3.3V给无线模块、测温模块和微处理器供电(第一线性稳压器输出的3.0V因为小于3.3V将会自动失去供电作用)。此时，微处理器可控制无线模块、测温模块和电机驱动模块工作，还可对存储模块进行数据读写。无线模块可接收无线控制信号，微处理器根据控制信号控制电机驱动模块工作，电机驱动模块驱动阀门电机工作，从而控制阀门的开启和关闭，测温模块可检测环境温度。
[0024]当微处理器需要与M-Bus总线进行通讯时，微处理器控制第一开关模块断开，此时微处理器可与M-Bus总线进行通讯，法拉电容模块给微处理器供电。
[0025]第一低压检测模块用于检测电源模块与M-Bus总线断开不工作时的M-Bus总线的掉电情况，第二低压检测模块用于检测电源模块连接M-Bus总线工作时的M-Bus总线的掉电情况，两种检测能让微处理器迅速得M-Bus总线的断电失效状态，进而让微处理器进行一些断电保护工作。当微处理器检测到M-Bus总线断电时，微处理器控制第三开关模块断开，无线模块和测温模块不工作。
[0026]如图2所示，M-Bus模块7包括TSS721芯片17，TSS721芯片17的两个总线端分别与M-Bus总线I的两根通讯线电连接，TSS721芯片17的STC脚与第一线性稳压器9的输入端和电容C71正极电连接，电容C71负极接地
[0027]STC脚作为电源输出原理分析=M-Bus总线上的电流一部分供给TSS721芯片内部的电流源CSl，该电流源的电流给STC脚的电容进行充电，STC脚的最大电压受控于TSS721芯片内部的稳压管REFl (7V)，所以STC脚电压小于7V。本方案中正是利用STC脚的电压特性让其作为一个电压源给一块3.3V的第一线性稳压器(U81)供电，第一线性稳压器输出
3.3V经过二极管(D83)后作为最开始系统的电源(约3.0V)，让系统进入工作状态。
[0028]VDD脚作为低压检测原理分析:当STC脚的电压大于
Vw (3.1V^3.4V)时，VDD脚输出3.3V;反之当STC脚的电压小于Fhb时，VDD脚马上输出
OV电压。正是利用VDD与STC脚的相关性，而STC脚与M-Bus总线“共生共亡”的特性，系统就能判断出M-Bus总线是否有效连接(即系统是否挂载在M-Bus总线上)，若是无效连接状态，系统可以作出一些断电保护动作。
[0029]第一开关模块11和电源模块8的电路原理图，如图3所示，电源模块包括DC/DC模块(LSD2DC-6401开关电源)，通过Q10、Qll两个三极管的控制定时从M-Bus总线上截取电压，该电压输入DC/DC模块，RlO和Rll作为反馈电阻控制DC/DC模块的输出。
[0030]第一线性稳压器9的电路原理图，如图4所示。第二开关模块12、法拉电容模块13、第二线性稳压器10和第三开关模块16的电路原理图，如图5所示。电源模块输出的电压一部分直接供给第二线性稳压器让其输出3.3V供系统供电(因为二极管D83的作用，此时系统将自动从第一线性稳压器供电切换为该第二线性稳压器供电)，另一部分受Q80、Q81两个三极管的控制定时给C80法拉电容充电。当电源模块不在M-Bus总线上取电时，法拉电容将作为系统的电源通过第二线性稳压器给系统供电。Q82、Q83两个三极管控制着无线模块和测温模块的电源供电，进而控制系统在总线无效连接状态下进入低功耗状态。
【权利要求】
1.一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器，包括M-Bus总线(I)、微处理器(2)、存储模块(3 )、电机驱动模块(4 )、无线模块(5 )、测温模块(6 )和M-Bus模块(7 )，其特征在于:还包括电源模块(8)、第一线性稳压器(9)、第二线性稳压器(10)、第一开关模块(11)、第二开关模块(12)和法拉电容模块(13)，所述M-Bus模块(7 )分别与M-Bus总线(I)、微处理器(2 )的通讯端和第一线性稳压器(9)的输入端电连接，第一线性稳压器(9)的输出端与微处理器(2)的电源端电连接，所述第一开关模块(11)的输入端与M-Bus总线(I)电连接，第一开关模块(11)的输出端与电源模块(8 )的输入端电连接，第一开关模块(11)的控制端与微处理器(2)电连接,第二开关模块(12)的输入端与电源模块(8)的输出端电连接,第二开关模块(12)的输出端与法拉电容模块(13)电连接,第二开关模块(12)的控制端与微处理器(2)电连接，法拉电容模块(13)还与第二线性稳压器(10)的输入端以及电机驱动模块(4)的电源端电连接，第二线性稳压器(10)的输出端与微处理器(2)的电源端、无线模块(5)的电源端以及测温模块(6)的电源端电连接，所述微处理器(2)还分别与存储模块(3)、电机驱动模块(4)、无线模块(5)和测温模块(6)电连接，所述电机驱动模块(4)与阀门电机电连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器，其特征在于:还包括第一低压检测模块(14)和第二低压检测模块(15)，所述第一低压检测模块(14)的检测端与M-Bus模块(7)电连接，所述第二低压检测模块(15)的检测端与电源模块(8)电连接，所述第一低压检测模块(14)的数据输出端和第二低压检测模块(15)的数据输出端分别与微处理器(2)电连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器，其特征在于:还包括第三开关模块(16)，所述第二线性稳压器(10)通过第三开关模块(16)与无线模块(5)的电源端以及测温模块(6)的电源端电连接，所述第三开关模块(16)的控制端与微处理器(2)电连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器，其特征在于:所述第一线性稳压器(9)和第二线性稳压器(10)都为LDO低压差线性稳压器。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种基于M-Bus总线的无线阀门控制器，其特征在于:所述M-Bus模块(7)包括TSS721芯片(17)，TSS721芯片(17)的两个总线端分别与M-Bus总线(I)的两根通讯线电连接，所述TSS721芯片(17)的STC脚与第一线性稳压器(9)的输入端和电容C71正极电连接，电容C71负极接地。
【文档编号】F16K31/02GK204025831SQ201420306396
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】夏兆勇, 周震宇, 陈秋煌, 周奕勤, 赵帅 申请人:浙江利尔达物联网技术有限公司