一种分立m-bus通讯模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种通讯模块电路设计，具体涉及一种分立M-BUS通讯模块。
【背景技术】
[0002]M-Bus远程抄表系统(symphonic mbus)是欧洲标准的2线二总线，主要用于消耗测量仪器诸如热表和水表系列。目前市场上只有一款M-bus通讯芯片为德州仪器TI的TSS721。TSS721的功能为用于仪表总线的收发器集成芯片。(可调节主机从机之间的电平)通过光电耦合器等隔离器和总线连接，并由总线供电。但是TSS721芯片因为市场的垄断，导致芯片价格非常贵，且外围电路中元件也不少，尤其是钽电容成本也很高，现在仪表计量产品成本控制非常严格，这么贵的芯片无疑直接降低了产品的利润。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是:提供一种分立M-BUS通讯模块，该通讯模块结构简单，整体成本只有TSS721方案的1/3，而波特率同样可达到9600bps，经过试验并且大批量生产验证，各项性能指标完全达到TSS721的水平。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是:一种分立M-BUS通讯模块，主要由隔离节点电路、整流桥电路、电源电路、发送电路、发送电路的光电隔离电路、接收电路、接收电路的光电隔离电路组成；其特征在于:电阻R33、电阻R41和二极管D6组成隔离节点电路，二极管D4、二极管D5、二极管D7、二极管D8组成整流桥电路，电阻R43、二极管D10、三极管Q9、电阻R14组成电源电路，电阻R29、电阻R34、电阻R42、三极管Q7、三极管Q8、电阻R35、电阻R45组成发送电路，电阻R50、光耦U11、电阻R51组成发送电路的光电隔离电路，电容C28、电阻R46、电阻R48、二极管D9、电阻R56、三极管Q12、电阻R60、三极管Q13、电阻R54、电容C36组成接收电路，电阻R58、光耦U15、电阻R59、BC1组成接收电路的光电隔离电路；所述隔离节点电路连接整流桥电路，整流桥电路连接电源电路，电源电路分别和发送电路及接收电路连接。
[0005]进一步的，所述电阻R43、二极管D10、三极管Q9、电阻R14组成的电源电路通过M-BUS 总线形成 MBUS_VCC。
[0006]进一步的，所述发送电路与发送光电隔离电路末端有网络标号C_TX，表示这两点是相互连接的。
[0007]进一步的，所述接收电路与接收光电隔离电路末端有网络标号C_RX，表示这两点是相互连接的。
[0008]本实用新型的技术效果是:该通讯模块整体成本只有TSS721方案的1/3，而波特率同样可达到9600bps，经过试验并且大批量生产验证，各项性能指标完全达到TSS721的水平。且保护电路齐全，性能稳定可靠，抗干扰能力强。
【附图说明】
[0009]图1为本实用新型的结构电路图。
[0010]图2为本实用新型的发送电路的光电隔离电路。
[0011]图3为本实用新型的接收电路的光电隔离电路。
[0012]图4为本实用新型的模块接口电路图。
[0013]图5为本实用新型的M-BUS总线上的电压电流信号变化情况图。
[0014]在图中，I为隔离节点电路，2、整流桥电路，3、电源电路，4、发送电路，5、接收电路。
【具体实施方式】
[0015]如图1、图2、图3、图4所示，本实用新型是这样来工作和实施的，一种分立M-BUS通讯模块，主要由六个二极管，五个三极管，十八个电阻，三个普通电容，二个光耦组成。图1中二极管D4、二极管D5、二极管D7、二极管D8组成整流桥电路2的作用就是保证工程施工中总线的无极性连接。电阻R33、电阻R41和二极管D6形成隔离节点电路I保证节点故障短路的情况下隔离节点，从而不会造成总线短路，确保总线在有节点发生短路故障时仍然能够正常工作。
[0016]电阻R43、二极管D10、三极管Q9、电阻R14组成电源电路3，通过M-BUS总线形成MBUS_VCC。电阻R29、电阻R34、电阻R42、三极管Q7、三极管Q8、电阻R35、电阻R45组成发送电路4，电阻R50、光耦U11、电阻R51组成发送电路的光电隔离电路。原理如下:当发送逻辑“0”，TX为低电平，光耦Ull工作，C_TX为低电平，三极管Q8截止，三极管Q7导通，从电阻R29、电阻R34、电阻R42上有电流通过，总线从而有额外突增的电流，调节电阻R29、电阻R34、电阻R42的阻值，可将这个电流控制在11-20mA。
[0017]电容C28、电阻R46、电阻R48、二极管D9、电阻R56、三极管Q12、电阻R60、三极管Q13、电阻R54、电容C36组成接收电路5，电阻R58、光耦U15、电阻R59、BC1组成接收电路的光电隔离电路。当总线空闲状态或者发送逻辑“I”时，电容C28处于充电饱和状态，三极管Q12截止，三极管Q13截止，C_RX输出高电平，光耦U15不导通，RX输出高电平。当总线发送逻辑“O”时，电容C28反向放电，三极管Q12导通，三极管Q13导通，C_RX输出低电平，光耦U15导通，RX输出低电平，完成接收信号的任务。
[0018]本实用新型的原理为:M_BUS总线通讯是一种适合低速数据采集场合的半双工通讯，主控器向节点发命令采用电平信号方式，节点响应主控器命令采用电流信号方式，这大大提高了通讯的可靠性和抗干扰能力。
[0019]M-BUS总线收发机制，概括而论，M-BUS总线收发机制即:信号在物理层的传输采用电流电平方式，主控器对节点的命令信号采用电平信号传输，节点响应主控器的命令信号采用电流信号传输，M-BUS总线采用半双工的通讯模式，物理层信号传输具有规定的电平特征。
[0020]主控器到节点的下行命令通过控制总线电平实现，把空闲状态下的总线电压Vmark当作信号的逻辑“I”电平；把总线电压下降12V (见后述，这个电平压降值可以更低，比如8V)以上，降到Vspace当作信号的逻辑“O”电平；Vmark电平一般不超过42V[3]，Vspace电平不低于12V[3]。
[0021]节点响应主控器的上行信号通过电流调制实现，把单个节点正常工作消耗的负载电流Imark当作逻辑“I”，当发送逻辑“O”时，节点会额外从M-BUS总线吸取10_20mA的脉冲电流，形成Ispace。响应时只能有一个节点发出这个电流信号。
[0022]M-BUS规定总线处于空闲状态时总线电压维持在Vmark，而每个节点在无通讯状态下的负载电流Imark(彡1.5mA)作为单位电流。无论总线处于空闲状态还是数据传输状态，总线电压不低于Vspace，每个节点所取电流不大于Ispace。这样在正常运行状态下，只要节点负载电流设计不超过单位电流，总线可以持续不断地既传信号又供电源。为简化起见，以单节点系统为例，M-BUS总线上的电压电流信号变化情况如图5所示。M-BUS总线工作在半双工的模式，从图5可以看出，在数据传输过程中，任意时刻M-BUS总线要么传输电压信号，要么传输电流信号，主控器对节点的任何命令都是广播方式，任何时候只能有一个节点响应。
【主权项】
1.一种分立M-BUS通讯模块，主要由隔离节点电路、整流桥电路、电源电路、发送电路、发送电路的光电隔离电路、接收电路、接收电路的光电隔离电路组成；其特征在于:电阻R33、电阻R41和二极管D6组成隔离节点电路，二极管D4、二极管D5、二极管D7、二极管D8组成整流桥电路，电阻R43、二极管D10、三极管Q9、电阻R14组成电源电路，电阻R29、电阻R34、电阻R42、三极管Q7、三极管Q8、电阻R35、电阻R45组成发送电路，电阻R50、光耦Ul 1、电阻R51组成发送电路的光电隔离电路，电容C28、电阻R46、电阻R48、二极管D9、电阻R56、三极管Q12、电阻R60、三极管Q13、电阻R54、电容C36组成接收电路，电阻R58、光耦U15、电阻R59、BCl组成接收电路的光电隔离电路；所述隔离节点电路连接整流桥电路，整流桥电路连接电源电路，电源电路分别和发送电路及接收电路连接；所述电阻R43、二极管D10、三极管Q9、电阻R14组成的电源电路通过M-BUS总线形成MBUS_VCC ;所述发送电路与发送光电隔离电路末端有网络标号C_TX，这两点是相互连接的；所述接收电路与接收光电隔离电路末端有网络标号C_TX，这两点是相互连接的。
【专利摘要】本实用新型公开了一种分立M-BUS通讯模块，其电路原理为：R33、R41和D6组成隔离节点电路，D4、D5、D7、D8组成整流桥电路，R43、D10、Q9、R14组成电源电路，R29、R34、R42、Q7、Q8、R35、R45组成发送电路，R50、U11、R51组成发送电路的光电隔离电路，C28、R46、R48、D9、R56、Q12、R60、Q13、R54、C36组成接收电路，R58、U15、R59、BC1组成接收电路的光电隔离电路；所述隔离节点电路和整流桥电路连接，整流桥电路和电源电路连接，电源电路分别和发送电路及接收电路连接。本实用新型的技术效果是：该通讯模块整体成本低，波特率达到9600bps，经过试验并且大批量生产验证，各项性能指标好，且保护电路齐全，性能稳定可靠，抗干扰能力强。
【IPC分类】H04L12/40
【公开号】CN204761459
【申请号】CN201520219701
【发明人】周礼
【申请人】吉安精程仪表科技有限公司
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年4月14日