专利名称：一种M-Bus主机接口装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种接口装置，特别是涉及到一种M-Bus总线 主机接口装置。
(二) 背景技术：
M-Bus是专门用于公共事业仪表的总线结构，称Merer-Bus，简 称M-Bus。 M-Bus仪表总线属于局域网(Local Area Net-work，简称 LAN),是处于同一幢建筑、同一大学或方圆几公里远地域内的专用 网络，被用于连接远程监控计算机和工作站、测量仪表等设备，以便 资源共享和数据传输。M-Bus仪表总线具有LAN的3个基本特征 (1)范围，(2)传输技术，(3)拓扑结构。LAN具有星形、环形、 和总线形拓扑结构。M-Bus —般采用总线形拓扑结构。M-Bus仪表总 线可以满足由电池供电或远程供电的计量仪表的特殊要求。 一般而言 挂接在仪表总线上的计量仪表的数目可达数百个，数据传输的距离可 达数千米。M-Bus仪表总线是一种低成本的户用电子系统，可以实现 公共事业仪表的联网和远程抄表功能。公共事业仪表包括户用电表、 水表、热量表等计量仪表。M-Bus具有通讯设备容量大，通讯速率高， 成本低，设计简单，布线简便，抗干扰能力强，且可采用总线供电方 式。本通讯系统可广泛应用于三表集抄、智能家庭控制网络、消防报 警及联动网络、小区智能化控制网络、中央空调控制系统等。M-Bus仪表总线应用前景广阔，但现在市场上，M-Bus主机接口 装置并不多，而且存在着容量较小，不能满足需要的问题，这种情况 下，主机所带的从机数量受到限制，不利于M-Bus的推广应用。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术的不足，提出一种带载容量大，成本低， 布线简单无极性，抗干扰能力强，总线可提供电源的M-Bus主机接 口装置。
本实用新型的技术方案是
本实用新型包括M-Bus总线主机发送电路、接收电路和报警电 路，其特征是，所述的M-Bus主机发送电路包括隔离光耦及与之相 连的电源运放器和补偿比较器外围电路。
所述的M-Bus主机接收电路包括肖特基二极管和比较器及外围 电路。
所述的报警电路包括隔离光耦及LED显示屏。
所述的M-Bus总线主机所发送的数据通过隔离光耦送到电源运 放器的14引脚，电源运放器的3、 6引脚传出辐值调制标志12V由 电阻R205、 R204及VCC设定，电源运放器IC201配置为与地共模 模式以确保参考电压VCC与总线电瓶和总线的低阻抗匹配，并以此 保证能精确设定输出对地12V;电路的其他部分在从从设备向主设备 传送数据时提供总线电流，总线上电压变化由IC202检测并由电流源 晶体管T202补偿。
当M-Bus总线主机接收数据，即从设备向主设备传送数据时，检测电流脉冲的电流下降沿，使得电阻R208、 R213的电压降低，肖 特基二极管D302和R302、 R303设定门槛电压使得电容EC302存储 的电压长时间保持恒定，当比较器IC301检测到一个微小的电压，就 能识别出该数据信号，最终并通过隔离U2送出接收到的数据。
当M-Bus总线主机发送器电阻R213上的压降(或分压后)大于 R403的压降，比较器则检测出此过载信号，点亮LED401并通过隔 离光耦送出报警信号至其他设备。
本实用新型的有益效果是
1、 M-Bus通讯设备具有带载容量大(可达500mA)，成本低， 布线简单无极性，抗干扰能力强，总线可提供电源，点亮过载报警发 光二极管，并隔离输出报警信号的特点。
2、 实现了不同类型仪表(水、电，气，热)的集抄，有效利用 了资源并极大地节约了成本。
3、 并提供方便的控制端口，可关断总线供电有效节省电能。
(四)
图1为本实用新型一种M-Bus主机接口装置的发送电路原理图。 图2为本实用新型一种M-Bus主机接口装置的接收电i 各原理图。 图3为本实用新型一种M-Bus主机接口装置的报警电路原理图。
(五) 具体实施方式
M-Bus通信协议规定M-Bus总线主机发送电路通过控制总线电 压(发送逻辑"l"时，输出高电压；发送逻辑"O"时，输出低电压。) 变化向从机发送信息，与之配套应用的从机接收电路需要具有检测总线电压变化的能力。
为了实现对从设备的远程供电，总线上的码流表示如下 主设备到从设备的通信信号是由电压调制模块提供的。通过电平
的变化实现主设备到从设备的数据发送，在总线驱动器(主设备的一
部分)上逻辑"1" (MARK)对应36V的电压，在传送逻辑"0" (SPACE)时，总线驱动器将总线上的电压从36V减少到24V。 从设备通过电流调制模块向主设备发送信息。从设备到主设备的 数据传递通过调制从设备消耗的电流来实现，逻辑"1"用1.5mA的 恒定电流表示(从设备需要从M-BUS总线得到1.5毫安或3毫安的 电流，此值与从设备设计参数有关)，逻辑"0"则需在1.5mA的基 础上再加上11-20mA的电流。MARK值时的电流可以用来给接口电 路甚至是仪表或传感器电路供电。
由于总线驱动器的阻抗影响，从设备传送低电平时总线上的电压 会略微降低一些。此外还可以看到总线上的静止状态是逻辑"l"，此 时总线驱动器上的电压是36V，从设备的静态电流是1.5mA。当所有 从设备都不输出逻辑"0"时，总线驱动器输出一个恒定的电流以驱 动总线，由于传输线的阻抗衰减，同时根据从设备和主设备的距离及 从设备总静态电流的大小，在从设备端的实际电压要略低于36V。因 此从设备在识别总线上的数据时是根据12V电平的偏移而不是根据 电压的绝对值来进行的。主设备在接收从设备发送的SPACE值时则 是根据总线电流有11-20mA的增加来判别。因此M-Bus在任何时候 数据传输的方向是单向的，从主设备到从设备或从从设备到主设备，这种通信方式不仅实现了对从设备的远程供电同时还获得了对外部 干扰的很强的抵抗能力。
如图1所示，上位机所发送的数据通过隔离光耦Ul送到电源运 放器IC201-14脚，电源运放器3、 6引脚传出辐值调制标志12V由电 阻R205、 R204及VCC设定，电源运放器IC201配置为与地共模模 式以确保参考电压VCC与总线电瓶和总线的低阻抗匹配，并以此保 证能精确设定输出对地12V;电路的其他部分在从从设备向主设备传 送数据时提供总线电流，总线上电压变化由IC202检测并由电流源晶 体管T202补偿。
如图2所示，当M-Bus总线主机接收数据，即从设备向主设备 传送数据时，检测电流脉冲的电流下降沿，使得电阻R208、 R213的 电压降低，肖特基二极管D302和R302、 R303设定门槛电压使得电 容EC302存储的电压长时间保持恒定，当比较器IC301检测到一个 微小的电压，就能识别出该数据信号，最终并通过隔离U2送出接收 到的数据。
如图3，发送器电阻R213上的压降(或分压后)大于R403的压 降，比较器IC301则检测出此过载信号，点亮LED401并通过隔离光 耦U3送出报警信号至其他设备。
所述通讯隔离光耦采用P521或6N139，电源运放器采用了 LE2301，补偿比较器IC202采用了 TLE2021， R208、 R213分别为27 Q、 1Q;电流源补偿晶体管采用了TIP117，从机数据检测接收比较 器IC301A采用了 LM393;总线输出高电压为36.6V，低电压为24V。
权利要求1、一种M-Bus主机接口装置，包括M-Bus总线主机发送电路、接收电路和报警电路，其特征是，所述的M-Bus主机发送电路包括隔离光耦及与之相连的电源运放器和补偿比较器外围电路。
2、 根据权利要求1所述的一种M-Bus主机接口装置，其特征是 所述的M-Bus主机接收电路包括肖特基二极管和比较器及外围 电路。
3、 根据权利要求1所述的一种M-Bus主机接口装置，其特征是 所述的报警电路包括隔离光耦及LED显示屏。
4、 根据权利要求1所述的一种M-Bus主机接口装置，其特征是 通讯隔离光耦采用P521或6N139，电源运放器采用LE2301， 补偿比较器IC202采用了 TLE2021，电流源补偿晶体管采用了 TIP117，从机数据检测接收比较器IC301A采用了 LM393。
专利摘要本实用新型涉及一种接口装置，特别是涉及到一种M-Bus总线主机接口装置。本实用新型包括M-Bus总线主机发送电路、接收电路和报警电路，其特征是，所述的M-Bus主机发送电路包括隔离光耦及与之相连的电源运放器和补偿比较器外围电路。接收电路包括肖特基二极管和比较器及外围电路。报警电路包括隔离光耦及LED显示屏。本实用新型的有益效果是M-Bus通讯设备具有带载容量大(可达500mA)，成本低，布线简单无极性，抗干扰能力强，总线可提供电源，点亮过载报警发光二极管，并隔离输出报警信号的特点。并提供方便的控制端口，可关断总线供电有效节省电能。
文档编号G08C19/00GK201397573SQ200920089970
公开日2010年2月3日 申请日期2009年5月4日 优先权日2009年5月4日
发明者朱天宏, 焦晓军, 袁金龙, 费战波 申请人:河南新天科技有限公司