一种MBUS信号转换通讯终端的制作方法

本实用新型涉及通信领域，尤其涉及一种mbus信号转换通讯终端。

背景技术：

随着国家电网公司重点推动“四表合一”项目，利用电力系统现有采集平台实现水、电、暖、气等公共事业数据一体化远程抄收，目的在于打造新型服务模式、全面支撑智慧城市建设的广泛使用，目前智能电表在生产过程中需要测试mbus接口的通讯，现在的智能电表大多通过mbus总线进行通讯，但是在mbus总线通讯过程中，因为mbus电路的特性，在mbus电路发出数据的同时会收到mbus电路自己发出去数据，这样会影响mbus电路中信号的正常测试和传输，虽然在使用过程中可以通过软件处理电路接收到mbus电路自己发出去的数据问题，但是会占用运算资源，给mbus电路带来干扰信号，从而影响智能电表的作业。

技术实现要素：

本实用新型提供一种隔离mbus信号转换通讯终端，解决了在mbus电路发出数据的同时会收到mbus电路自己发出去数据的问题，在电路工作过程中通过软件处理电路接收到自己发出去的数据问题的同时，由于mbus电路中的光耦隔离电路实现了对干扰信号的屏蔽，节省了软件处理时所需的资源空间。

本实用新型提供一种隔离mbus信号转换通讯终端，包括依次连接的mbus接口、第一信号转换电路、光耦隔离电路、第二信号转换电路以及串行通信接口；其中，所述mbus接口用于供mbus主机连接，以传输所述mbus信号；所述第一信号转换电路用于在mbus信号与ttl电平信号之间进行转换；所述第二信号转换电路用于在ttl信号与串行通信信号之间进行转换；所述串行通信接口接口供测试设备连接，以传输所述串行通信信号；所述光耦隔离电路包括第一光耦和第二光耦，所述第一信号转换电路通过所述第一光耦将所述mbus信号转换后的ttl信号传输至所述第二信号转换电路；以及所述第二信号转换电路通过所述第二光耦将所述串行通信信号转换后的ttl信号传输至所述第一信号转换电路。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本申请实施例提供的一种mbus信号转换通讯终端，mbus信号转换通讯终端一端与智能电表通信连接，另一端与测试设备通信连接。通过智能电表发送mbus信号到mbus信号转换通讯终端中，经过mbus信号转换通讯终端完成信号转换将串行通信信号进行输出，将串行通信信号传输至测试设备上，从而完成智能电表的信号测试工作。

本申请实施例提供的一种mbus信号转换通讯终端，通过设置光耦隔离电路，使该电路通过光耦实现了电气隔离，从而避免了在mbus信号转换电路发出数据的同时会收到mbus信号转换电路自己发出去数据的问题。同时，在软件处理的同时也实现了硬件屏蔽mbus信号转换过程中的干扰信号，简化了软件设计，节省了资源的存储空间，使测试效率更高效。具体来说，第一信号转换电路通过第一光耦将mbus信号转换后的ttl信号传输至第二信号转换电路，第二信号转换电路通过第二光耦将所述串行通信信号转换后的ttl信号传输至第一信号转换电路。由于两个光耦实现了不同方向的通信传输，由此，实现了硬件屏蔽mbus信号转换过程中的干扰信号，另外也避免了由于电路中电流过大造成的设备损坏等问题。同时，mbus信号转换通讯终端的电路中在发出数据时会接收到自己发出的数据，由于两个光耦的传输方向不同从而避免了mbus信号转换通讯终端接收到自己发出的送数据而造成信号干扰以及资源占用的问题。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种mbus信号转换通讯终端框图；

图2为本实用新型实施例提供的一种第一信号转换电路图；

图3为本实用新型实施例提供的一种光耦隔离电路图和一部分第二信号转换电路图；

图4为本实用新型提供的第二信号转换电路图。

附图标号说明：100、mbus信号转换通讯终端；101、第一信号转换电路；102、光耦隔离电路；103、第二信号转换电路；1011、分压电路；u1、信号转换芯片；u2、第一光耦；u3、第二光耦；1021、屏蔽电路；u4、电压转换芯片；1031、电荷泵倍压电路；d、双向瞬变抑制二极管；d1、发光二极管；d2、第一二极管电路；d3、第二二极管电路；d4、第三二极管电路；d5、第四二极管电路；d6、第五二极管电路；q、mos管；r1、第一电阻；r2、第二电阻；r3、第三电阻；r4、第四电阻；r5、第五电阻；r6、第六电阻；r7、第七电阻；r8、第八电阻；r9、第九电阻；r10、第十电阻；r11、第十一电阻；r12、第十二电阻；r13、第十三电阻；r14、第十四电阻；r15、第十五电阻；r16、第十六电阻；r17、第十七电阻；r18、第十八电阻；r19、第十九电阻；r20、第二十电阻；r21、第二十一电阻；c1、第一电容；c2、第二电容；c3、第三电容；c4、第四电容；c5、第五电容；c6、第六电容；c7、第七电容；c8、第八电容；c9、第九电容；c10、第十电容。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，以使本领域技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例并不作为对本实用新型的限定。

本申请实施例提供的一种mbus信号转换通讯终端，mbus信号转换通讯终端一端与智能电表通信连接，另一端与测试设备通信连接。通过智能电表发送mbus信号到mbus信号转换通讯终端中，经过mbus信号转换通讯终端完成信号转换将串行通信信号进行输出，将串行通信信号传输至测试设备上，从而完成智能电表的信号测试工作。

参见图1，mbus信号转换通讯终端100包括mbus接口，第一信号转换电路101，光耦隔离电路102，第二信号转换电路103以及串行通信接口。其中，mbus接口用于供mbus主机连接，以传输mbus信号。第一信号转换电路101用于在mbus信号与ttl电平信号之间进行转换。第二信号转换电路103用于在ttl信号与串行通信信号之间进行转换；串行通信接口接口供测试设备连接，以传输串行通信信号。光耦隔离电路102包括第一光耦u2和第二光耦u3，第一信号转换电路101通过第一光耦u2将所述mbus信号转换后的ttl信号传输至第二信号转换电路103。第二信号转换电路103通过第二光耦u3将串行通信信号转换后的ttl信号传输至第一信号转换电路101。在该mbus信号转换通讯终端中，mbus接口传输mbus信号时，从mbus接口处取电，无需外供的电源。

参见图2，第一信号转换电路101在本实施例中具体为mbus转ttl电路，第一信号转换电路101包括信号转换芯片u1以及分压电路1011，信号转换芯片u1具有与mbus接口连接的第一端busl1、第二端busl2，以及具有与第一光耦u2输入端连接的发送端、与第二光耦u3输出端连接的接收端。信号转换芯片u1第一端busl1与第二端busl2均与mbus接口连接，所述第一端busl1与所述第二端busl2可以均接收经mbus接口发送的mbus信号，信号转换芯片u1将mbus信号转换成ttl电平信号后从发送端输出，接收端用于接收第二光耦u3输出的ttl电平信号，信号转换芯片u1用于将ttl电平信号转换成mbus信号后传输至mbus接口。

需要说明的是，信号转换芯片u1将mbus信号整流得到ttl电平信号从发送端经过第二十电阻r20输出至第一光耦u2中进行传输。与信号转换芯片u1的ridd管脚连接的第十五电阻r15的第一端、与ris管脚连接的第十六电阻r16的第一端、与stc管脚连接的第一电容c1的一端与第二电容c2的一端，以及与sc管脚连接的第三电容c3的一端，第十五电阻r15的第二端、第十六电阻r16的第二端、第一电容c1的另一端、第二电容c2的另一端、以及第三电容c3的另一端均与智能电表的接地端连接。r15、r16、c1、c2、c3在第一信号转换电路101中保护信号转换芯片u1因电流过大而造成损坏的现象。

需要说明的是，信号转换芯片u1的第一端busl1和第二端busl2也可以传输经信号转换芯片转换后的mbus信号，用于将ttl信号经过信号转换芯片转换后的mbus信号进行传输。信号转换芯片u1用于ttl电平信号与mbus信号之间的转换。信号转换芯片u1将ttl信号转换得到的mbus信号从接收端经过第十九电阻r19输出至mbus接口进行传输。

另外，信号转换芯片u1将mbus信号降压后得到的3.3v电压作为电源以供光耦隔离电路102和发光二极管d1使用。

当第一端busl1与第二端busl2均接收来自经信号转换芯片u1将ttl信号转换为mbus信号时，信号转换芯片u1通过分压电路1011将转换后的mbus信号发送至mbus接口。

进一步地，当第一端busl1与第二端busl2均接收来自通过分压电路1011进行传输的mbus信号时，信号转换芯片u1将接收到的mbus信号转换成ttl信号后传输至光耦隔离电路102中进行传输。其中，信号转换芯片u1的供电引脚与第五电容c5一端连接，第五电容c5另一端与智能电表的接地端连接。

参见图2，分压电路1011具有第一电阻r1，第二电阻r2，第三电阻r3，第四电阻r4，第五电阻r5，第六电阻r6，第七电阻r7，第八电阻r8以及双向瞬变抑制二极管d；第一电阻r1的第一端和第三电阻r3的第一端互连，并与信号转换芯片u1的第一端连接，第一电阻r1的第二端与第二电阻r2的第一端，第三电阻r3的第二端以及第四电阻r4的第一端互连，并与双向瞬变抑制二极管d的第一端连接，第二电阻r2的第二端与第四电阻r4的第二端互连，并与j2端子连接，j2端子与mbus接口连接，mbus接口用于供mbus主机连接，以传输所述mbus信号，第五电阻r5的第一端与第七电阻r7的第一端互连，并与信号转换芯片u1的第二端连接，第五电阻r5的第二端与第六电阻r6的第一端，第七电阻r7的第二端以及第八电阻r8的第一端互连，并与双向瞬变抑制二极管d的第二端连接，第六电阻r6的第二端与第八电阻r8的第二端互连，并与j2端子连接，j2端子与mbus接口连接，由r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8和d构成分压电路1011，防止因为mbus信号或其他信号输入过高的电压导致第一信号电路101的烧毁。具体的，分压电路1011在mbus信号输入至信号转换芯片u1时，可以防止电路中电流过大造成电路烧毁的情况。其中，信号转换芯片u1可采用p_ss721芯片。

参见图3，光耦隔离电路102包括第一光耦u2，第二光耦u3以及屏蔽电路1021。第一光耦u2用于将mbus信号转换后的ttl信号传输至第二信号转换电路103中，第二光耦u3用于将串行通信信号转换后的ttl信号传输至第一信号转换电路中。

第一光耦u2内具有发光二极管以及三极管，信号转换芯片u1还具有供电端，信号转换芯片u1用于将第一端输入的mbus信号整流后从所述供电端输出3.3v电压，以供屏蔽电路1021使用。

第一光耦u2内发光二极管的阳极与供电端连接，第一光耦u2内发光二极管的阴极与信号转换芯片u1的发送端连接；第一光耦u2内三极管的集电极与第二信号转换电路103连接，第一光耦u1内三极管的发射极与串行通信接口连接。

第二光耦u3内具有发光二极管以及三极管，第二光耦u3内发光二极管的阳极与串行通信接口连接，第二光耦u3内发光二极管的阴极通过第二十一电阻r21与串行通信接口的接地端连接。

第二光耦u3内三极管的集电极与信号转换芯片u1的接收端连接，第二光耦u3内三极管的发射极与mbus接口的接地端连接。

第一信号转换电路101通过第一光耦u2将mbus信号转换后的ttl信号传输至第二信号转换电路103，第二信号转换电路103通过第二光耦u3将串行通信接口信号转换后的ttl信号传输至第一信号转换电路101，以完成信号传输，从而完成智能电表的信号测试工作。

参见图3，屏蔽电路1021包括第九电阻r9，第十电阻r10，第十一电阻r11以及mos管，第九电阻r9与第十一电阻r11串联连接之后，与mos管栅极连接，第十电阻r10与mos管源极连接。第九电阻r9的第一端与第十电阻r10的第一端互连，并与第一信号转换电路101内经过信号转换芯片u1整流得到的电压连接，第九电阻r9的第二端与第十一电阻r11的第一端连接；第十电阻r10的第二端与第一信号转换电路101的发送端连接；第十一电阻r11的第二端与第一信号转换电路101的发送端连接；mos管的源极与第一信号转换电路101的发送端连接；mos管的漏极与第一光耦u2内的二极管阴极连接；mos管的栅极与第十一电阻r11的第二端连接。

在第二光耦u3内三极管集电极为高电平时，此时mos管的漏极为高电平，如果mbus接口有数据(有数据为低电平)则可以通过mos管的源极来到漏极，数据就通过第一光耦u2发送出去。在第二光耦u3内三极管集电极为低电平时，此时mos管的栅极为低电平，如果mbus接口有数据(有数据为低电平)则不能通过mos管的源极来到漏极，数据就不能通过第一光耦u2发送出去。因此，光耦隔离电路一方面在电路中实现了屏蔽干扰信号的作用，另一方面在电路中电流过大的情况下会保护电路不会输入过高电流而造成测试设备或智能电表烧毁的情形。

参见图4，第二信号转换电路103在本实施例中具体为ttl转rs232电路，第二信号转换电路103包括电荷泵倍压电路1031，第十二电阻r12和二极管电路d4，其中：电荷泵倍压电路1031具有电压输出端以及接地端；接地端与串行通信接口连接，以接收-12v电压，输出端与第一光耦u2内三极管的集电极连接。第二信号转换电路103用于在ttl信号与串行通信信号之间进行转换。

第三二极管电路d4具有第一二极管和第二二极管，第一二极管阳极与第二二极管阴极连接。

第三二极管电路d4内第一二极管阴极与第二光耦u3内发光二极管的阳极连接，第三二极管电路d4内第二二极管阳极与电压转换芯片u4的接地端连接。

第二二极管电路d3、第四二极管电路d5、第五二极管电路d6与第三二极管电路d4结构相同。第二二极管电路d3内的第一二极管的阳极与rs232_rts端连接，第二二极管电路d3内的第一二极管的阴极通过第八电容c8与电压转换芯片u4的reset端连接，第二二极管电路d3内的第二二极管的阳极接-12v电压。

第三二极管电路d4内的第一二极管的阳极与rs232_tx端连接，第三二极管电路d4内的第一二极管的阴极与rs232_tx1端连接，第三二极管电路d4内的第二二极管的阳极接-12v电压。

第四二极管电路d5内的第一二极管的阳极与rs232接口的dtr端连接，第四二极管电路d5内的第一二极管的阴极与第五二极管电路d6内的第一二极管的阴极连接，并接至+12v电压上，第四二极管电路d5内的第二二极管的阳极接-12v电压。

第五二极管电路d6内的第一二极管的阳极通过第九电容c9与电压转换芯片的out端连接，第五二极管电路d6内的第二二极管的阳极与测试设备的接地端连接。

电荷泵倍压电路1031包括电压转换芯片u4，第十三电阻r13，第十四电阻r14以及第七电容c7，其中：电压转换芯片u4用于将所述-12v电压转换成+12v电压，并从输出端输出，电压转换芯片u4的供电端与第十三电阻r13的第二端以及第十四电阻r14的第一端互连；电压转换芯片u4的接地端与串行通信接口连接。第十三电阻r13的第一端与串行通信接口的接地端连接，第十四电阻r14的第二端与第七电容c7的一端连接，并与电压转换芯片u4的门限端耦接，第七电容c7的另一端与第十电容c10的另一端互连并接至-12v电压，第十电容c10的一端与测试设备的接地端连接。其中电压转换芯片可采用ne555芯片。

需要说明的是，串行通信接口具体可以包括rs232接口，rs485接口：

当串行通信接口为rs232接口时，第一光耦u2内三极管的发射极与rs232_rx接口连接，第二光耦u3内二极管的阳极与rs232_tx1接口连接，第二光耦u3内二极管的阴极与rs232的接地端连接，电压转换芯片u4的接地端与rs232接口连接，rs232的供电引脚提供-12v电压。电压转换芯片u4的接地端与rs232接口连接。第十三电阻r13的第一端与rs232接口的接地端连接，在第二信号转换电路103中，即完成ttl信号与rs232信号之间的转换。

当串行通信接口为rs485接口时，第一光耦u2内三极管的发射极与rs485接口连接，第二光耦u3内二极管的阳极与rs485接口连接，第二光耦u3内二极管的阴极与rs485的接地端连接，电压转换芯片u4的接地端与rs485接口连接，rs485从外部电源获取-12v电压。电压转换芯片u4的接地端与rs485接口连接。第十三电阻r13的第一端与rs232接口的接地端连接，在第二信号转换电路103中，即完成ttl信号与rs485信号之间的转换。

第十三电阻r13，第十四电阻r14以及第七电容c7组成一个充放电电路，第十三电阻r13和第十四电阻r14对第七电容c7进行充电，第十四电阻r14和电压转换芯片u4的供电端对第七电容c7进行放电。

在本实用新型中，由mbus接口发送测试信号通过mbus信号传输至第一信号转换电路101中完成mbus信号转换为ttl信号后，再经过光耦隔离电路102传输至第二信号转换电路103中，完成ttl信号转换为串行通信信号到达测试设备，进而完成mbus信号的测试工作。

需要说明的是，在本实施例中测试信号可以是测试设备所发送的信号，由mbus发送测试信号，也可以是由mbus发送正常需要传输的通信信号，测试设备在本实施例中具体为电脑，因此对于测试设备以及测试信号的改变均在本申请的保护范围之内。

具体工作过程如下：

一方面，mbus信号经分压电路1011传输至信号转换芯片u1，在信号转换芯片u1工作时，将mbus信号转换为ttl信号，并将降压后得到的3.3v电压作为电源以供屏蔽电路1021和发光二极管d1使用，接着信号转换芯片u1的发送端将ttl信号通过屏蔽电路1021传输至第一光耦u2中，在第一光耦u2工作状态下，第十二电阻r12第一端，即第一光耦内三极管的发射极为+12电压，第十二电阻r12第二端电压为rs232供电引脚所提供的-12v电压，最终由第一光耦u2将+12v电压信号传输到rs232接口到达检测设备上。

另一方面，rs232接口的供电引脚提供-12v电压，通过二极管电路d1将rs232信号传输至第二光耦u3中，第二光耦u3通过屏蔽电路1021的+3.3v电压将rs232信号转换为ttl信号传输至信号转换芯片u1时，经过信号转换芯片u1，ttl信号转换为mbus信号然后通过分压电路1011到达mbus接口处。

其中，在ttl隔离电路中，在mbus向rs232接口进行通讯的过程中，在第二光耦u3内三极管的集电极有数据时为低电平，即mbus接错线的情形，此时mos管的栅极为低电平，mbus信号则不能通过mos管的源极来到漏极，数据就不能通过第一光耦u2发送出去。这样mos管就可以阻止信号的继续传输，使光耦隔离电路102达到隔离电路中干扰信号的效果。

具体来讲，在屏蔽电路1021中，由于mos管的工作原理，当第二光耦u3内集电极有信号时，此时mos管的栅极为低电平，则当mbus信号到达第一光耦u2时，无法通过mos管传输至第一光耦u2中；同理，当第二光耦u3内集电极没有信号时，此时mos管的栅极为高电平，则当mbus信号到达第一光耦u2时，mbus信号可以通过mos管传输至第一光耦u2中，从而完成mbus信号到ttl信号的转换与传输。因此，通过光耦隔离电路102实现了信号在传输至串行通信接口的过程中阻挡了由串行通信接口所发送的信号，使得测试信号更精确。

基于上述介绍，本实施例具有如下优点：

本申请实施例提供的一种mbus信号转换通讯终端，通过设置光耦隔离电路102，使该电路两端通过光耦实现了电气隔离，从而避免了在mbus信号转换电路发出数据的同时会收到mbus信号转换电路自己发出去数据的问题。同时，在软件处理的同时也实现了硬件屏蔽mbus信号转换过程中的反射信号，简化了软件设计，节省了资源的存储空间，使测试效率更高效。具体来说，第一信号转换电路101通过第一光耦u2将mbus信号转换后的ttl信号传输至第二信号转换电路103，第二信号转换电路103通过第二光耦u3将所述串行通信信号转换后的ttl信号传输至所述第一信号转换电路101。由于两个光耦实现了不同方向的通信传输，由此，实现了硬件屏蔽mbus信号转换过程中的干扰信号，另外也避免了由于电路中电流过大造成的设备损坏等问题。同时，mbus信号转换通讯终端100的电路中在发出数据时会接收到自己发出的数据，由于两个光耦的传输方向不同从而避免了mbus信号转换通讯终端100接收到自己发出的送数据而造成信号干扰以及资源占用的问题。

虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。