CN207909118U - 一种M-bus通道选择电路 - Google Patents

Abstract

一种M‑bus通道选择电路，包括微处理器、通信电路、控制信号电路以及至少两路通道开关保护电路；微处理器通过微处理器控制接口分别与通信电路、控制信号电路相连；通道开关保护电路的前端连接通信电路和控制信号电路，后端连接待抄表计；控制信号电路包括继电器、三极管、单相二极管；单相二极管与电容并联；三极管的基极经电阻连接微处理器控制接口的一端口；三极管的集电极连接二极管的正极，同时连接到继电器的线圈负极；二极管的负极连接到继电器的线圈正极；至少两路通道开关保护电路经继电器的触点开关连接至外部电源地。本实用新型一方面节约了微处理器的端口资源；另一方面降低了管理部门的投资成本。

Description

一种M-bus通道选择电路

技术领域

本实用新型涉及智能抄表技术领域，特别涉及一种M-bus通道选择电路。

背景技术

远传通信方式作为表计远程监测和控制的最为可靠的通信方式，一直以来在户用表计和采集终端上得到广泛的应用，而设备的带载能力关系到通信的安全性和可靠性,以及管理部门的投资成本。采集设备中每一通道所采集的表计数量都有一定限制，目前现有通信电路存在如下缺陷：一、当现场中需要抄读多台下行表计时，需要多台采集设备才能满足要求；二、采用多台采集设备，增加了管理部门的投资成本；三、由于采用多台采集设备，后续的布线、维护、取电方面都会带了很多麻烦。因此如何在保证现场抄读表计满足要求的情况下，使投资的费用最低，使采集设备得到最大限度的利用成为目前亟待解决的问题。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种稳定可靠，节约成本的M-bus通道选择电路。

本实用新型提供的一种M-bus通道选择电路，包括微处理器、通信电路、控制信号电路以及至少两路通道开关保护电路；所述微处理器通过微处理器控制接口分别与通信电路、控制信号电路相连；通道开关保护电路的前端连接通信电路和控制信号电路，后端连接待抄表计；所述控制信号电路包括继电器、三极管、单相二极管；单相二极管与电容并联；三极管的基极经电阻连接微处理器控制接口的一端口；三极管的集电极连接二极管的正极，同时连接到继电器的线圈负极；二极管的负极连接到继电器的线圈正极；至少两路通道开关保护电路经继电器的触点开关连接至外部电源地。

进一步，所述通道开关保护电路包括通道开关电路和通道端口保护电路，通道开关电路的前端连接通信电路和控制信号电路，后端连接通道端口保护电路，通道端口保护电路连接待抄表计。

进一步，所述通道开关保护电路包括两路，即通道1开关电路、通道1端口保护电路以及通道2开关电路、通道2端口保护电路。

进一步，所述通道1开关电路经继电器的常闭触点连接到外部电源地；通道2开关电路经继电器的常开触点连接到外部电源地。

进一步，所述通信电路包括光电隔离集成电路、第一场效应管、第一单相二极管、第二单相二极管及一系列电阻；光电隔离集成电路的1脚经电阻连接微处理器的内部电源VCC；光电隔离集成电路的2脚连接微处理器控制接口；光电隔离集成电路的3脚连接第一场效应管的栅极，光电隔离集成电路的4脚连接第一场效应管的源极相，并连接到外部电源VCC2；第一场效应管Q1的漏级分别与第二单相二极管的正极相连；第二单相二极管的负极与第一单相二极管的负极相连，并连接到通道开关保护电路；第一单相二极管的正极连接到外部电源VCC3。

进一步，所述通道端口保护电路包括热敏电阻、瞬变抑制器及一系列电阻；热敏电阻的1脚与瞬变抑制器的2脚相连，瞬变抑制器的1脚经电阻接外部电源地，瞬变抑制器的1脚还连接待抄表计的负极端口，热敏电阻的2脚与瞬变抑制器的1脚之间连接电阻，热敏电阻的2脚还连接待抄表计的正极端口。

进一步，所述通道开关电路包括第二场效应管及一系列电阻；第二场效应管的栅极经电阻连接控制信号电路；第二场效应管的源极连接通信电路的输出端；第二场效应管的漏级经电阻接地，第二场效应管的漏级还连接通道端口保护电路的输入端。

进一步，所述第一场效应管采用P沟道的场效应管。

进一步，所述第二场效应管采用P沟道的场效应管。

本实用新型至少具有以下优点：一方面节约了微处理器的端口资源，仅需要一路端口控制信号就可控制两路通道的抄表；另一方面降低了管理部门的投资成本，在不增加采集设备的情况下，抄表的数量更多。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如下。

附图说明

图1为本实用新型实施例的电路结构框图；

图2为本实用新型实施例微处理器控制接口的电路原理图；

图3为本实用新型实施例通信电路的电路原理图；

图4为本实用新型实施例控制信号电路的电路原理图；

图5为本实用新型实施例通道1开关电路和通道1端口保护电路的电路原理图；

图6为本实用新型实施例通道2开关电路和通道2端口保护电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。

如图1和图2所示：一种M-bus通道选择电路，包括微处理器控制接口P1、通信电路、控制信号电路、通道1开关电路、通道1端口保护电路、通道2开关电路以及通道2端口保护电路。其中，微处理器控制接口分别与通信电路、控制信号电路相连；通信电路分别与通道1开关电路、通道2开关电路相连；通道1开关电路前端连接通信电路和控制信号电路，后端与通道1端口保护电路相连；通道2开关电路前端连接通信电路和控制信号电路，后端与通道2端口保护电路相连；通道1端口保护电路和通道2端口保护电路后端分别连接对应的待抄表计。

如图3所示：通信电路包括第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第一光电隔离集成电路U1、第一场效应管Q1、第一单相二极管D1、第二单相二极管D2。第一电阻R1一端连接微处理器的内部电源VCC，另一端连接第一光电隔离集成电路U1的1脚，第一光电隔离集成电路U1的2脚连接微处理器控制接口P1的3脚；第一光电隔离集成电路U1的3脚分别与第二电阻R2和第三电阻R3相连，并连接到第一场效应管Q1的栅极，第三电阻R3的另一端和第四电阻R4的一端相连，并连接到外部电源地，第一光电隔离集成电路U1的4脚与第二电阻R2的另一端及第一场效应管Q1的源极相连，并连接到外部电源VCC2；第一场效应管Q1的漏级分别与第二单相二极管D2的正极、第四电阻R4的另一端相连；第二单相二极管D2的负极与第一单相二极管D1的负极相连，并连接到通道1开关电路和通道2开关电路，第一单相二极管D1的正极连接到外部电源VCC3。

如图4所示：控制信号电路包括第八电阻R8、第三单相二极管D3、第一电容C1、第四三极管Q4、继电器J1。第八电阻R8的一端接微处理器控制接口P1的4脚，另一端接第四三极管Q4的基极，第四三极管Q4的发射极接内部电源地，第四三极管Q4的集电极连接第三单相二极管D3的正极和第一电容C1的一端，同时连接到继电器J1的线圈负极；第三单相二极管D3的负极与第一电容C1的另一端相连，并连接到继电器J1的线圈正极，同时连接到内部电源VCC，继电器J1的13脚接地，继电器J1的11脚接通道1开关电路中第九电阻R9的一端，继电器J1的9脚接通道2开关电路中第十六电阻R16的一端。

本实施例的控制信号电路通过采用继电器J1，一方面节约了微处理器的端口资源，仅需要一路端口控制信号就可控制两路通道的抄表；另一方面降低了管理部门的投资成本，在不增加采集设备的情况下，抄表的数量更多。

如图5所示：通道1开关电路包括第七电阻R7、第九电阻R9、第十一电阻R11、第二场效应管Q2。通道1端口保护电路包括第五电阻R5、第六电阻R6、第一热敏电阻F1、第一瞬变抑制器TVS1。第七电阻R7一端与第二场效应管Q2的栅极以及第九电阻R9的一端相连，第七电阻R7的另一端与第二场效应管Q2的源极相连，并连接到通信电路的输出端；第二场效应管Q2的漏级端连接到第十一电阻R11的一端和第一热敏电阻F1的1脚，第十一电阻R11的另一端连接到外部电源地；第一热敏电阻F1的1脚与第一瞬变抑制器TVS1的2脚相连，第一瞬变抑制器TVS1的1脚连接到第五电阻R5的一端，并连接到待抄表计的负极端口上，第五电阻R5的另一端接外部电源地，第一热敏电阻F1的2脚与第六电阻R6的另一端相连，并连接到待抄表计的正极端口上。

如图6所示：通道2开关电路包括第十六电阻R16、第十四电阻R14、第十八电阻R18、第三场效应管Q3。通道1端口保护电路包括第十二电阻R12、第十三电阻R13、第二热敏电阻F2、第二瞬变抑制器TVS2。具体连接关系与通道1开关电路、通道1端口保护电路的线路连接关系相同，此处不再赘述。

本实施例的工作原理如下：

当微处理器通过通信电路对外部抄读表计发送数据时，通过微处理器控制接口P1将信号M_bus-TX设置为低电平“0”，此时第一光电隔离集成电路U1导通，第一光电隔离集成电路U1的3、4脚处于短路状态，第一场效应管Q1的栅极为高电平，第一场效应管Q1的源极和漏级处于截止状态，它的漏级端输出为低电平，第二单相二极管D2截止，第一单相二极管D1导通，此时M_bus+信号的电压值接近VCC3。当通过微处理器控制接口P1将信号M_bus-TX设置为高电平“1”，此时第一光电隔离集成电路U1截止，第一光电隔离集成电路U1的3、4脚处于开路状态，第一场效应管Q1的栅极为低电平，第一场效应管Q1的源极和漏级处于导通状态，它的漏级端输出为高电平，第二单相二极管D2导通，由于电源电压VCC2大于VCC3电压10V以上，所以，第一单相二极管D1反向截止，此时M_bus+信号的电压值接近VCC2。

当需要M_bus1通道抄读表计数据时，通过微处理器控制接口P1将信号M_bus_CTL设置为高电平“1”，第四三极管Q4的基极为高，此时第四三极管Q4截止，继电器J1的线圈处于断电状态，继电器J1的11脚通过常闭触点连接到外部电源地，此时第二场效应管Q2的栅极为低电平，第二场效应管Q2的源极和漏级处于导通状态，它的漏级端输出为高电平，通过第一热敏电阻F1将通信信号发送到通道1端口保护电路的输出端口M_bus1+，信号M_bus1-通过第五电阻R5连接到外部电源地。

当需要M_bus2通道抄读表计数据时，通过微处理器控制接口P1将信号M_bus_CTL设置为低电平“0”，第四三极管Q4的基极为低，此时第四三极管Q4导通，继电器J1的线圈处于带电状态，继电器J1的9脚通过常开触点闭合连接到外部电源地，此时第三场效应管Q3的栅极为低电平，第三场效应管Q3的源极和漏级处于导通状态，它的漏级端输出为高电平，通过第二热敏电阻F2将通信信号发送到通道2端口保护电路的输出端口M_bus2+，信号M_bus2-通过第十二电阻R12连接到外部电源地。

该通道1端口保护电路中的第一瞬变抑制器TVS1、第一热敏电阻F1、第六电阻R6对M_bus1通道起到保护作用，抑制外部端口过电压和过电流的影响；该通道2端口保护电路中的第二瞬变抑制器TVS2、第二热敏电阻F2、第十三电阻R13对M_bus2通道起到保护作用，抑制外部端口过电压和过电流的影响。

该M-bus通道选择电路中的第一场效应管Q1、第二场效应管Q2、第三场效应管Q3均采用的是P沟道的场效应管。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种M-bus通道选择电路，包括微处理器、通信电路、控制信号电路以及至少两路通道开关保护电路；所述微处理器通过微处理器控制接口分别与通信电路、控制信号电路相连；通道开关保护电路的前端连接通信电路和控制信号电路，后端连接待抄表计；其特征在于，所述控制信号电路包括继电器、三极管、单相二极管；单相二极管与电容并联；三极管的基极经电阻连接微处理器控制接口的一端口；三极管的集电极连接二极管的正极，同时连接到继电器的线圈负极；二极管的负极连接到继电器的线圈正极；至少两路通道开关保护电路经继电器的触点开关连接至外部电源地。

2.根据权利要求1所述的M-bus通道选择电路，其特征在于，所述通道开关保护电路包括通道开关电路和通道端口保护电路，通道开关电路的前端连接通信电路和控制信号电路，后端连接通道端口保护电路，通道端口保护电路连接待抄表计。

3.根据权利要求2所述的M-bus通道选择电路，其特征在于，所述通道开关保护电路包括两路，即通道1开关电路、通道1端口保护电路以及通道2开关电路、通道2端口保护电路。

4.根据权利要求3所述的M-bus通道选择电路，其特征在于，所述通道1开关电路经继电器的常闭触点连接到外部电源地；通道2开关电路经继电器的常开触点连接到外部电源地。

5.根据权利要求1~4任一项所述的M-bus通道选择电路，其特征在于，所述通信电路包括光电隔离集成电路、第一场效应管、第一单相二极管、第二单相二极管及一系列电阻；光电隔离集成电路的1脚经电阻连接微处理器的内部电源VCC；光电隔离集成电路的2脚连接微处理器控制接口；光电隔离集成电路的3脚连接第一场效应管的栅极，光电隔离集成电路的4脚连接第一场效应管的源极相，并连接到外部电源VCC2；第一场效应管Q1的漏级分别与第二单相二极管的正极相连；第二单相二极管的负极与第一单相二极管的负极相连，并连接到通道开关保护电路；第一单相二极管的正极连接到外部电源VCC3。

6.根据权利要求2~4任一项所述的M-bus通道选择电路，其特征在于，所述通道端口保护电路包括热敏电阻、瞬变抑制器及一系列电阻；热敏电阻的1脚与瞬变抑制器的2脚相连，瞬变抑制器的1脚经电阻接外部电源地，瞬变抑制器的1脚还连接待抄表计的负极端口，热敏电阻的2脚与瞬变抑制器的1脚之间连接电阻，热敏电阻的2脚还连接待抄表计的正极端口。

7.根据权利要求2~4任一项所述的M-bus通道选择电路，其特征在于，所述通道开关电路包括第二场效应管及一系列电阻；第二场效应管的栅极经电阻连接控制信号电路；第二场效应管的源极连接通信电路的输出端；第二场效应管的漏级经电阻接地，第二场效应管的漏级还连接通道端口保护电路的输入端。

8.根据权利要求5所述的M-bus通道选择电路，其特征在于，还包括：所述第一场效应管采用P沟道的场效应管。

9.根据权利要求7所述的M-bus通道选择电路，其特征在于，还包括：所述第二场效应管采用P沟道的场效应管。