一种m-bus转换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提出了一种M-BUS转换器，包括：电源模块；M-BUS模块，包括：M-BUS接口；M-BUS主机发送电路；M-BUS接收电路；RS485模块，RS485模块包括RS485接口芯片，RS485接口芯片分别与电源模块和M-BUS模块相连；以太网模块，以太网模块包括以太网接口芯片，以太网接口芯片分别与电源模块和M-BUS模块相连；RS232模块，RS232模块包括RS232接口芯片，RS232接口芯片分别与电源模块和M-BUS模块相连；隔离模块，用于对于RS485接口芯片、以太网接口芯片和RS232接口芯片相连的设备进行保护隔离。本实用新型通过标准的RS-232、两线制RS-485接口或者以太网接口以透传的方式直接获得连接在M-Bus上的仪表数据，可以应用于多种不用总线协议（M-BUS、RS485）同时存在的工程情况。
【专利说明】—种M-BUS转换器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及M-BUS总线【技术领域】，特别涉及一种M-BUS转换器。
【背景技术】
[0002]M-Bus (Meter Bus)总线又称为用户仪表总线，是一种专门为消耗类测量仪表传送信息而设计的优质总线，在建筑物和工业能源消耗数据采集方面有着广泛的应用。它的特点是两根传输线无极性，而且拓扑性能好，可以按照任何的拓扑形式连接，并且总线可以供电，解决了其他总线必需依靠电源供电的不足，而且M-Bus总线通信可靠，抗干扰性强，已经被广泛的应用于各种远传仪表中。
[0003]M-Bus (Meter Bus)总线不是计算机、工控机、PLC、集中抄表器等设备的标准通信接口，而这些设备通常会有以太网、RS-232或RS-485通信接口，M-Bus转换器(M-BusMaster Converter)可以方便这些设备通过以太网、RS-232或RS-485连接带有Μ-Bus总线的仪表设备。
[0004]M-Bus (Meter Bus)总线又称为用户仪表总线，是一种专门为消耗类测量仪表传送信息而设计的优质总线，在建筑物和工业能源消耗数据采集方面有着广泛的应用。它的特点是两根传输线无极性，而且拓扑性能好，可以按照任何的拓扑形式连接，并且总线可以供电，解决了其他总线必需依靠电源供电的不足，而且M-Bus总线通信可靠，抗干扰性强，已经被广泛的应用于各种远传仪表中。
[0005]M-Bus (Meter Bus)总线不是计算机、工控机、PLC、集中抄表器等设备的标准通信接口，而这些设备通常会有以太网、RS-232或RS-485通信接口，M-Bus转换器(M-BusMaster Converter)可以方便这些设备通过以太网、RS-232或RS-485连接带有M-Bus总线的仪表设备。
[0006]M-Bus优点如下:
[0007](I)接口灵活:可实现M-Bus总线到以太网、RS-485或RS-232同时互相转换的功倉泛。
[0008](2)适应性强:可通过配套的设置软件设置M-Bus、RS-485、RS_232为任意波特率，能满足不同种类和不同厂家的远程仪表。
[0009](3)主设备与M-Bus总线可以使用不同的波特率。
[0010](4)兼容性强:同时支持欧标EN1434/EN13757和中国标准CJ/T188协议。
[0011]M-Bus缺陷如下:
[0012](I)M-Bus的负载能力有限，不宜连接过多的设备，而新星小区的楼层高，住户多，安装的仪表数量多的原因，对于一些高楼需要使用M-Bus中继器。
[0013](2)对于只需要使用单一功能的用户，会增加额外的成本。
实用新型内容
[0014]本实用新型的目的旨在至少解决所述技术缺陷之一。[0015]为此，本实用新型的目的在于提出一种M-BUS转换器，该设备通过标准的RS-232、两线制RS-485接口或者以太网接口以透传的方式直接获得连接在M-Bus上的仪表数据，可以应用于多种不用总线协议(M-BUS、RS485)同时存在的工程情况。
[0016]为了实现上述目的，本实用新型的实施例提供一种M-BUS总线主机端的通讯网关设备，包括:电源模块;M-BUS模块，所述M-BUS模块与所述电源模块相连，其中，所述M-BUS模块包括=M-BUS接口，所述M-BUS接口接入M-BUS总线，其中，所述M-BUS总线上连接有多个仪表;M-BUS主机发送电路，所述M-BUS主机发送电路的一端与所述电源模块相连，另一端与M-BUS通道相连，其中，所述M-BUS主机发送电路包括:第一至第六电阻，其中第一电阻的一端与所述电源模块相连，所述第一电阻的另一端和第二电阻的一端接M-BUS发送信号；第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第二电阻的另一端相连，发射极接地，在所述第一三极管的基极和发射极之间并联有第三电阻，所述第一三极管的集电极接第四电阻的一端；第一 MOS管，所述第四电阻的另一端接所述第一 MOS管的栅极，在所述第四电阻的另一端和所述第一 MOS管的源极之间并联有第五电阻；第一二极管，所述第一二极管的正极端接所述电源模块，负极端接所述MOS管的漏极；熔断器，所述熔断器的一端与所述MOS管的漏极相连；双极性瞬态抑制二极管，所述双极性瞬态抑制二极管与所述熔断器的另一端相连，且在所述双极性瞬态抑制二极管两端并联有第六电阻，所述第六电阻的两端与所述M-BUS接口相连以接入所述M-BUS总线；M-BUS接收电路，所述M-BUS接收电路的一端与所述电源模块相连，另一端与所述M-BUS通道相连，其中，所述M-BUS接收电路包括:双电压比较器集成电路，所述双电压比较集成电路接M-BUS接收信号；第一和第二双运算放大器，所述第一双运算放大器和所述第二双运算放大器级联；RS485模块，所述RS485模块包括RS485接口芯片，所述RS485接口芯片分别与所述电源模块和所述M-BUS模块相连；以太网模块，所述以太网模块包括以太网接口芯片，所述以太网接口芯片分别与所述电源模块和所述M-BUS模块相连；RS232模块，所述RS232模块包括RS232接口芯片，所述RS232接口芯片分别与所述电源模块和所述M-BUS模块相连；隔离模块，用于对所述RS485接口芯片、所述以太网接口芯片和所述RS232接口芯片相连的设备进行保护隔离。
[0017]在本实用新型的一个实施例中，所述电源模块包括:第一升压电路，所述第一升压电路包括:第一升压型稳压控制器，所述第一升压型稳压控制器的电源端接电源信号；小绕线电感，所述小绕线电感的一端接所述电源信号；第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一升压型稳压控制器的输出端相连；第二 MOS管，所述第二 MOS管的栅极与所述第九电阻的另一端相连，源级接地，漏极与所述小绕线电感的另一端相连；第一肖特基二极管，所述第一肖特基二极管的正向端与所述小绕线电感的另一端相连；第十至第十二电阻，所述第十电阻的一端与所述第一肖特基二极管的反向端相连，所述第十电阻的另一端接第一电容的一端，所述第十一电阻与所述第十电阻和所述第一电容并联，且所述第一电容的另一端与所述第十二电阻的一端相连，所述第十二电阻的另一端接地；第一和第二电解电容，所述第一电解电容和所述第二电解电容并联，其中，所述第一和第二电解电容的一端接所述第一肖特基二极管的反向端，另一端接地；第二升压电路，所述第二升压电路包括:第二升压型稳压控制器，所述第二升压型稳压控制器的电源端接电源信号；大绕线电感，所述大绕线电感的一端接所述电源信号；第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第二升压型稳压控制器的输出端相连；第三MOS管，所述第三MOS管的栅极与所述第十三电阻的另一端相连，源级接地，漏极与所述大绕线电感的另一端相连；第二肖特基二极管，所述第二肖特基二极管的正向端与所述大绕线电感的另一端相连；第十四至第十六电阻，所述第十四电阻的一端与所述第二肖特基二极管的反向端相连，所述第十四电阻的另一端接第二电容的一端，所述第十五电阻与所述第十四电阻和所述第二电容并联，且所述第二电容的另一端与所述第十六电阻的一端相连，所述第十六电阻的另一端接地；第三和第四电解电容，所述第三电解电容和所述第四电解电容并联，其中，所述第三和第四电解电容的一端接所述第二肖特基二极管的反向端，另一端接地。
[0018]在本实用新型的又一个实施例中，所述RS485接口芯片的接收差分信号端和发送差分信号端分别连接有保险丝，所述RS485接口芯片的驱动器的输入端接第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端接第二二极管的正极端，所述第二二极管的负极端接第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极接地，集电极接第八电阻。
[0019]在本实用新型的再一个实施例中，所述第一 MOS管、所述第二 MOS管和所述第三MOS管为P沟道增强型MOS管。
[0020]在本实用新型的又一个实施例中，还包括:备用串口，所述备用串口与所述RS232接口芯片相连。
[0021]根据本实用新型实施例的M-BUS转换器，可以同时实现与RS-485、RS_232、以太网通信接口之间的信号互相转换。使主设备可以通过标准的RS-232、RS-485或者以太网接口方便的接入M-Bus总线，与M-Bus总线上的设备互相通信。本实用新型实现了物理层的模数转换功能，其内置隔离电路，能够有效的保护M-Bus仪表设备和主设备，在M-Bus端进行了多重保护和滤波处理，能够提供稳定、本质安全和抗干扰能力极强的M-Bus通信。本实用新型还支持对M-Bus、RS-485、RS-232波特率的灵活设置，增强了 M-Bus转换器的适用范围。
[0022]本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0024]图1为根据本实用新型实施例的M-BUS转换器的结构图；
[0025]图2为根据本实用新型实施例的M-BUS转换器的示意图；
[0026]图3为根据本实用新型实施例的电源模块的电路图；
[0027]图4为根据本实用新型实施例的M-BUS主机发送电路的电路图；
[0028]图5为根据本实用新型实施例的M-BUS接收电路的电路图；
[0029]图6为根据本实用新型实施例的RS485模块的电路图；
[0030]图7为根据本实用新型实施例的以太网模块的电路图；
[0031]图8为根据本实用新型实施例的RS232接口芯片和备用接口的电路图；
[0032]图9为根据本实用新型实施例的M-BUS转换器的配置示意图。
【具体实施方式】
[0033]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0034]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0035]本实用新型实施例的M-BUS转换器，是一种涉及M-BUS总线、RS485总线、RS232及TCP/IP协议可实现相互转换的一种通讯网关装置，本实用新型可以通过标准的RS-232、RS-485或以太网接口方便的接入到M-Bus总线上，实现与M-Bus总线上的仪表设备互相通?目。
[0036]如图1和图2所示，本实用新型实施例的M-BUS转换器(MBUS Converter)，包括:电源模块1、M-BUS模块2、RS485模块3、以太网模块4、RS232模块5和隔离模块6。
[0037]如图3所示，电源模块I包括第一升压电路和第二升压电路。具体地，第一升压电路可以将12V升压至24V，其中第一升压电路包括:第一升压型稳压控制器U1、小绕线电感L1、第九电阻R3、第二 MOS管QV1、第一肖特基二极管D1、第十至第十二电阻、第一和第二电解电容。第一升压型稳压控制器Ul的电源端VCC接电源信号12V，小绕线电感LI的一端接电源信号，第九电阻R3的一端与第一升压型稳压控制器的输出端OUT相连,第二 MOS管的栅极G与第九电阻R3的另一端相连，源级接地，漏极与小绕线电感LI的另一端相连。第一肖特基二极管Dl的正向端与小绕线电感LI的另一端相连，第十电阻R4的一端与第一肖特基二极管Dl的反向端相连,第十电阻R4的另一端接第一电容C6的一端,第^ 电阻R5与第十电阻R4和第一电容C6并联,且第一电容C6的另一端与第十二电阻R6的一端相连,第十二电阻R6的另一端接地。第一电解电容C7和第二电解电容C8并联,其中，第一和第二电解电容的一端接第一肖特基二极管Dl的反向端，另一端接地。从电解电容C7和电解电容C8的正向端输出24V电压信号。
[0038]第二升压电路可以将12V升压至36V，包括:第二升压型稳压控制器U3、大绕线电感L2、第十三电阻R18、第三MOS管QV2、第二肖特基二极管D4、第十四至第十六电阻、第三和第四电解电容。第二升压型稳压控制器U3的电源端VCC接电源信号12V，大绕线电感L2的一端接电源信号12V,第十三电阻R18的一端与第二升压型稳压控制器U3的输出端OUT相连，第三MOS管QV2的栅极与第十三电阻R18的另一端相连，源级接地，漏极与大绕线电感L2的另一端相连。第二肖特基二极管D4的正向端与大绕线电感L2的另一端相连，第十四电阻R19的一端与第二肖特基二极管D4的反向端相连，第十四电阻R19的另一端接第二电容C14的一端，第十五电阻R20与第十四电阻R19和第二电容C14并联，且第二电容C14的另一端与第十六电阻R21的一端相连，第十六电阻R21的另一端接地。第三电解电容C15和第四电解电容C16并联，其中，第三和第四电解电容的一端接第二肖特基二极管D4的反向端，另一端接地。
[0039]在本实用新型的一个实施例中，升压型稳压控制器Ul和升压型稳压控制器U3的型号为FP5138B。[0040]M-BUS模块2与电源模块I相连，其中，M-BUS模块2包括:M_BUS接口、M-BUS主机发送电路和M-BUS接收电路。
[0041]M-BUS接口接入M-BUS总线，其中M-BUS总线上连接有多个仪表，具有强大的仪表负载能力，最大能负载200台仪表。
[0042]如图4所示，M-BUS主机发送电路的一端与电源模块I相连，另一端与M-BUS通道相连。M-BUS主机发送电路包括:第一至第六电阻、第一三极管Q1、第一 MOS管Q2、第一二极管D2、熔断器Fl和双极性瞬态抑制二极管TVSl。其中，第一电阻R8的一端与电源模块I相连，第一电阻R8的另一端和第二电阻的一端接M-BUS发送信号MBUS_TX。第一三极管Ql的基极B与第二电阻R9的另一端相连，发射极E接地。在第一三极管Ql的基极B和发射极E之间并联有第三电阻R10，第一三极管Ql的集电极C接第四电阻Rll的一端。第四电阻C的另一端接第一 MOS管Q2的栅极，在第四电阻Rll的另一端和第一 MOS管Q2的源极之间并联有第五电阻R12。第一二极管D2的正极端接电源模块1，负极端接第一 MOS管Q2的漏极。熔断器Fl的一端与第一 MOS管Q2D的漏极相连。双极性瞬态抑制二极管TVSl与熔断器Fl的另一端相连，且在双极性瞬态抑制二极管TVSl两端并联有第六电阻R14，第六电阻R14的两端与M-BUS接口相连以接入M-BUS总线。
[0043]如图5所示，M-BUS接收电路的一端与电源模块I相连，另一端与M-BUS通道相连，其中，M-BUS接收电路包括:双电压比较器集成电路U4、第一双运算放大器U5和第二双运算放大器U6。其中，双电压比较集成电路U4接M-BUS接收信号MBUS_RX，第一双运算放大器U5和第二双运算放大器U6级联。在本实用新型的一个示例中，双电压比较器集成电路U4的型号为LM393。第一双运算放大器U5和第二双运算放大器U6的型号为LM358。
[0044]在本实用新型的一个实施例在红，第一 MOS管、第二 MOS管和第三MOS管为P沟道增强型MOS管。
[0045]如图6所示，RS485模块3包括RS485接口芯片U7，RS485接口芯片U7分别与电源模块I和M-BUS模块2相连。RS485接口芯片U7的接收差分信号端A和发送差分信号端B分别连接有保险丝，RS485接口芯片的驱动器的输入端DI接第七电阻R40的一端，第七电阻R40的另一端接第二二极管D13的正极端，第二二极管D13的负极端接第二三极管Q3的基极，第二三极管Q3的发射极接地，集电极接第八电阻R41。其中，RS485接口芯片U7的型号为 MAX485。
[0046]如图7所示，以太网模块4包括以太网接口芯片，以太网接口芯片分别与所述电源模块和所述M-BUS模块相连。
[0047]以太网模块4采用以太网协议进行通讯时，通讯模块包括:微控制器U3、以太网接口芯片U4和隔离变压器U7。其中，微控制器U3与电源模块I相连，以太网接口芯片U4与电源模块I和微控制器U3相连，隔离变压器U7与电源模块I和微控制器U3相连，并且隔离变压器U7连接RJ45接口。
[0048]在本实用新型的一个实施例中，微控制器U3的型号为STM32F103C8，以太网接口芯片U4的型号为DM9000A，隔离变压器U7的型号为H1260NL。
[0049]隔离模块6用于对RS485接口芯片、以太网接口芯片和RS232接口芯片相连的设备进行保护隔离，能够有效的保护连接串口的设备。并且，在M-BUS端进行了多重保护和滤波处理，能够提供稳定、本质安全和抗干扰能力极强的M-BUS通信。[0050]如图8所示，RS232模块5包括RS232接口芯片，RS232接口芯片分别与电源模块I和M-BUS模块2相连。在本实用新型的一个实施例中，本实用新型的M-BUS转换器还包括:备用串口，备用串口与RS232接口芯片相连。
[0051]图9为根据本实用新型实施例的M-BUS转换器的配置示意图。
[0052]本实用新型的M-BUS转换器支持通过串口配置RS485、M_BUS、以太网配置参数，扩大了设备的使用范围。其中，M-Bus、RS-485、RS-232的串口波特率、校验位、停止位、数据位、以太网的服务器IP和端口号灵活均可设置。通过本实用新型M-Bus总线同时与RS-485、RS-232、以太网接口之间的信号互相转换。并且，M-Bus、RS-485、RS-232的串口波特率可以灵活设置，主设备与M-Bus总线可以使用不同的波特率。
[0053]为了安全运输，本实用新型的M-BUS转换器通常需要合理的包装，安装在铝合金机壳中，两侧或两头有固定的孔位，方便用户安装。
[0054]下面对各个接口的管脚定义进行说明。
[0055](I)上行232接口，3位接线端子，管脚定义如表1:
[0056]
【权利要求】
1.一种M-BUS转换器，其特征在于，包括: 电源模块； M-BUS模块，所述M-BUS模块与所述电源模块相连，其中，所述M-BUS模块包括: M-BUS接口，所述M-BUS接口接入M-BUS总线，其中，所述M-BUS总线上连接有多个仪表; M-BUS主机发送电路，所述M-BUS主机发送电路的一端与所述电源模块相连，另一端与M-BUS通道相连，其中，所述M-BUS主机发送电路包括: 第一至第六电阻，其中第一电阻的一端与所述电源模块相连，所述第一电阻的另一端和第二电阻的一端接M-BUS发送信号； 第一三极管，所述第一三极管的基极与所述第二电阻的另一端相连，发射极接地，在所述第一三极管的基极和发射极之间并联有第三电阻，所述第一三极管的集电极接第四电阻的一端; 第一 MOS管，所述第四电阻的另一端接所述第一 MOS管的栅极，在所述第四电阻的另一端和所述第一 MOS管的源极之间并联有第五电阻； 第一二极管，所述第一二极管的正极端接所述电源模块，负极端接所述MOS管的漏极； 熔断器，所述熔断器的一端与所述MOS管的漏极相连； 双极性瞬态抑制二极管，所述双极性瞬态抑制二极管与所述熔断器的另一端相连，且在所述双极性瞬态抑制二极管两端并联有第六电阻，所述第六电阻的两端与所述M-BUS接口相连以接入所述M-BUS总线； M-BUS接收电路，所述M-BUS接收电路的一端与所述电源模块相连，另一端与所述M-BUS通道相连，其中，所述M-BUS接收电路包括: 双电压比较器集成电路，所述双电压比较集成电路接M-BUS接收信号； 第一和第二双运算放大器，所述第一双运算放大器和所述第二双运算放大器级联；RS485模块，所述RS485模块包括RS485接口芯片，所述RS485接口芯片分别与所述电源模块和所述M-BUS模块相连； 以太网模块，所述以太网模块包括以太网接口芯片，所述以太网接口芯片分别与所述电源模块和所述M-BUS模块相连； RS232模块，所述RS232模块包括RS232接口芯片，所述RS232接口芯片分别与所述电源模块和所述M-BUS模块相连； 隔离模块，用于对所述RS485接口芯片、所述以太网接口芯片和所述RS232接口芯片相连的设备进行保护隔离。
2.如权利要求1所述的M-BUS转换器，其特征在于，所述电源模块包括: 第一升压电路，所述第一升压电路包括: 第一升压型稳压控制器，所述第一升压型稳压控制器的电源端接电源信号； 小绕线电感，所述小绕线电感的一端接所述电源信号； 第九电阻，所述第九电阻的一端与所述第一升压型稳压控制器的输出端相连； 第二 MOS管，所述第二 MOS管的栅极与所述第九电阻的另一端相连，源级接地，漏极与所述小绕线电感的另一端相连； 第一肖特基二极管，所述第一肖特基二极管的正向端与所述小绕线电感的另一端相连； 第十至第十二电阻，所述第十电阻的一端与所述第一肖特基二极管的反向端相连，所述第十电阻的另一端接第一电容的一端，所述第十一电阻与所述第十电阻和所述第一电容并联，且所述第一电容的另一端与所述第十二电阻的一端相连，所述第十二电阻的另一端接地； 第一和第二电解电容，所述第一电解电容和所述第二电解电容并联，其中，所述第一和第二电解电容的一端接所述第一肖特基二极管的反向端，另一端接地； 第二升压电路，所述第二升压电路包括: 第二升压型稳压控制器，所述第二升压型稳压控制器的电源端接电源信号； 大绕线电感，所述大绕线电感的一端接所述电源信号； 第十三电阻，所述第十三电阻的一端与所述第二升压型稳压控制器的输出端相连； 第三MOS管，所述第三MOS管的栅极与所述第十三电阻的另一端相连，源级接地，漏极与所述大绕线电感的另一端相连； 第二肖特基二极管，所述第二肖特基二极管的正向端与所述大绕线电感的另一端相连； 第十四至第十六电阻，所述第十四电阻的一端与所述第二肖特基二极管的反向端相连，所述第十四电阻的另一端接第二电容的一端，所述第十五电阻与所述第十四电阻和所述第二电容并联，且所述第二电容的另一端与所述第十六电阻的一端相连，所述第十六电阻的另一端接地； 第三和第四电解电容，所述第三电解电容和所述第四电解电容并联，其中，所述第三和第四电解电容的一端接所述第二肖特基二极管的反向端，另一端接地。
3.如权利要求1所述的M-BUS转换器，其特征在于，所述RS485接口芯片的接收差分信号端和发送差分信号端分别连接有保险丝，所述RS485接口芯片的驱动器的输入端接第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端接第二二极管的正极端，所述第二二极管的负极端接第二三极管的基极，所述第二三极管的发射极接地，集电极接第八电阻。
4.如权利要求1所述的M-BUS转换器，其特征在于，所述第一MOS管、所述第二 MOS管和所述第三MOS管为P沟道增强型MOS管。
5.如权利要求1所述的M-BUS转换器，其特征在于，还包括:备用串口，所述备用串口与所述RS232接口芯片相连。
【文档编号】H04L12/40GK203800953SQ201420169423
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2014年4月9日
【发明者】杜叶飞 申请人:北京黑蚂蚁节能技术有限公司