M_BUS总线模拟电路.pdf-资料库

利尔达单片机技术有限公司杭州市文二路 207 号文欣大厦 301 室 0571-88259199 www.lierda.com METER-BUS 应用的模拟电路板修订版5.1 内容 1.简介...... ........................................ ........................................ ..............................................................................2 2.说明书..... ........................................ ........................................ ........................................ ....................... ..........2 3.操作说明.. ........................................ ........................................ ........................................ ............................... .3 4.电路说明.. ........................................ ........................................ ........................................ .......................... ......3 4.1 电压供应...................................................................................................................... .... .... .... .......4 4.2 发送器.................................................................. .................................................... .... .... ................4 4.3 接收器................................. ................................. ................................. .......... ............... ..................5 4.4 过载报警.......................................................................................................................... ....... ..….....5 4.5 中继器.... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .... .6 5.METER-BUS 的应用.................................................. ........ ........ ....................................................................6 5.1 METER-BUS 接口................ ........ ........ ........ ......…....................................................................................7 5.2 保护.. ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ ........ .........7 6.附录A 传输波形......................................... ........ ........ ........ .............................................................................8 7.附录B 元器件清单........................................ ........ ........ ........ ..........................................................................9 1.简介实用电子仪表越来越普遍地用来测量电量、水、煤、气以及其他形式的能量的消耗。人工读取这些仪表既不方便又花费昂贵，因此是不能接受的。这促进了在用户和中央单元之间的远程双向连接的研发，这样的系统提供了近距离连续测量的可能性，使供应商可以改变价格以及连接或者断开用户。 METER-BUS 满足了这样一个系统现有的以及将来预期的要求，得到了广泛的承认和标准化. 德州仪器公司为METER-BUS 用户仪表从设备开发了一种专用的总线驱动器和接收器TSS721 收发器这款芯片通过METER 总线供电无需局部电池或其他电源供应单元也不需要从其他测试或者测量设备获得电源. 相应的中央单元的模拟电路板也已开发出来，为了确保兼容性，这款模拟电路板设想TSS221 可以由42V 供电, 本应用建议主要是关于中央单元的模拟部分的其中只说明了PC 接口的基本功能。 2.说明书本设备只设计使用于实验室测试环境，它会产生、发射射频能量。没有依照FCC 规则第15 条的J 部分进行计算设备兼容性的测试，这条规则是为了对射频干扰提供河里的保护而设计的。在其他环境下，本设备的操作可能引起射频传输干扰，在这种情况下，用户必须自行采取必需的任何措施来修正这个干扰。 - 1 -

利尔达单片机技术有限公司杭州市文二路 207 号文欣大厦 301 室 0571-88259199 www.lierda.com 2.说明书本说明书摘要是基于SWG 1, CEN/SPA 176, WG 4工作组于90年6月18日的会议上通过的DIN提议中的物理层规范。单位 nF V V mA mA 波特兆欧参数最小值典型值最大值 255 64 1 36 1.5 20 2400 *1000米时从设备数量 *4000米时从设备数量从设备电容 **标志从主设备到从设备方向间隔从主设备到标志从设备方向间隔 ***波特率隔离电阻 24 0 11 300 1 标志12V 注：*使用标准电缆例如Y-(St)Y…2.0.8mm 在本开发板上从设备的数量被限制到输出电流150mA以内 **标志电压最大=42V ***模拟电路板的通讯特性可以达到9600波特 3.操作说明作为主设备的一部分模拟电路板提供下列功能 =>总线电压调制发射器当从主设备向从设备传送数据时 =>总线电流检测接收器当从从设备向主设备传送数据时 =>总线供电 =>从设备远程供电通过TSS721 =>过载时总线电流检测过流报警 =>系统放大中继器 =>电压调节电压供应 =>中断连接器RS232 驱动器 - 2 -

利尔达单片机技术有限公司杭州市文二路 207 号文欣大厦 301 室 0571-88259199 www.lierda.com 图1 模拟电路板的结构框图 4.电路说明这里将分别说明电路结构框图图1 中各个独立的部分。电源电压+U1（+18V）由外电源供电。所有电压必须与地之间高阻隔离而且必须具有短路限流保护，辅助电压VCC 来自供电电源。在这个布局中使用一个DC/DC 转换器将+U1 转换到需要地BUS 30V。 4.1 电压供应 DC/DC 转换器IC101 地使用简化了METER-BUS 电路板的多电源供电将U1 18V 的电压转换到辅助电压30V U1 18V 电源负载大约为1.5A 当总线电流Ibus 150mA 时辅助电压VCC 确保放大器输入电压有一个稳定的工作点。图2 供电电压和RS232 连接 - 3 -

利尔达单片机技术有限公司杭州市文二路 207 号文欣大厦 301 室 0571-88259199 www.lierda.com 单电源5V供电的RS232驱动芯片IC103将METER-BUS 主设备直接或者通过一个调制解调器与PC 相连接。波特率为300 9600 的半双工传输是与METER-BUS 相匹配的，信号TX1 控制到从设备方向的总线电压调制而信号，RX1 是来自从设备的电流调制结果。 4.2 发送器从主设备到从设备方向的信息是通过总线电压调制传输的，调制脉冲从输入TX2 通过RS232 IC103见图3，或者作为中继器的隔离光电耦合器OC502见图6。传出辐值调制标志12V 由电阻R204 和R205 以及Vcc 电压设定。发送器包括来自METER-BUS 的电源段电源放大器IC201 配置为与地共模模式以确保参考电压Vcc 与总线电平和总线的低阻抗相匹配这是为了能够精确地设定输出引脚3 6 到相对于地电势的 12V。在中央单元中使用基本负载R208+R213 和C206 来设定特定数据传输率的工作点这样外部电容对脉冲上升时间和下降时间的影响就能够保持在限制范围内电路的其他部分在从从设备向主设备传输数据时提供总线电流并为远程供电从设备提供电源总线电流检测仅当总线电压保持恒定时才是可能的例如缓慢的负载变化必须受到调整调整的起点是电容C202 的充电状态总线上的电压变化由比较器IC202 检测并由电流源晶体管T202 补偿知道电容C204上的电压达到C202 一样的电平稳压器段的操作当未处于调制状态时电阻R208上不导通电流选择时间常数使得在数据调制快速脉冲时缓慢的稳压不会随着总线电压变化。电阻R208 和R213 的功能在接收器和过载报警部分介绍。 4.3 接收器接收器见图4 在从从设备向主设备传输数据时检测电流脉冲从设备中的电流下降沿使得终端电阻R208+R213 接收器上的电压降低图3 发送器 - 4 -

利尔达单片机技术有限公司杭州市文二路 207 号文欣大厦 301 室 0571-88259199 www.lierda.com 图4 接收器的电路框图肖特基二极管D302 和电阻R302 和R303 一起设定开关门槛它使得电容C302 中存储的电压长时间保持恒定当比较器IC301 /A 检测到一个小的电压它就能恢复辨别出来的信号输出RX1 由总线电压 +B0 通过光藕OC501 供电。 4.4 过载报警这部分电路必须能够指示如下错误 =>两条总线之间短路 =>总线过载从设备过多如果1 欧姆电阻R213 发送器上的电压降大于电阻R403 上的电压降那么比较器IC301 点亮LED 401 - 5 -

利尔达单片机技术有限公司杭州市文二路 207 号文欣大厦 301 室 0571-88259199 www.lierda.com 4.5 中继器中继器增大主设备和最后一个从设备之间的距离和从设备的负载能力收发器TSS721 使得主设备相当于一个从设备光电耦合器OC1 和OC2 将中继器与主设备模拟板隔离开来图6 中继器支持。 5.METER-BUS 的应用本应用提议是基于使用带有RS232 终端的PC 上的它支持中小型测试要求的开发功能测试和直接操作下列框图显示了主从配置的原则在一栋建筑中电话线放置在中央单元和连接插座间然后连接到从设备主设备直接或者通过调制解调器连接到一台PC - 6 -

利尔达单片机技术有限公司杭州市文二路 207 号文欣大厦 301 室 0571-88259199 www.lierda.com 图7 METER-BUS 主设备结构框图 5.1 METER-BUS 接口从图2 6 的所有电路在一块尺寸为160 100mm 的电路板上电路板上的连接器如下 J1: 供电电源；J2: S232 连接器；J3: ETER-BUS 连接器；J4: 中继器连接器图8 印刷电路板METER-BUS 接口 - 7 -

利尔达单片机技术有限公司杭州市文二路 207 号文欣大厦 301 室 0571-88259199 www.lierda.com 5.2 保护存在不同的选择来保护系统不受可能引起误操作或者损坏的过电压的影响图10 显示了一种采用瞬态电流抑制器SD1 和电容C1 的简单方式最好的解决方案很大程度上取决于应用和环境因此留给用户决定例如总线接线短路会使保险丝F1 烧毁射频发射可以通过将电缆屏蔽层连接到虚拟地BGND 来减少。 6.附录A 传输波形图9 简单保护电路图10 方向主设备到从设备 - 8 - 图11 方向从设备到主设备

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