一种具有自恢复功能的M-Bus总线保护器制造技术

一种具有自恢复功能的M-Bus总线保护器，包括由依次级联的第一、第二和第三开关三极管组成的开关电路及其直流电源、反型分压电路；第一开关三极管的基极分别连接过压阈值、过流阈值产生电路，第二开关三极管的发射极分别与表计接入负端、延时电容的另一端连接，第二开关三极管的集电极与第三开关三极管的基极之间连接有限流偏置电阻；第三开关三极管的发射极与直流电源正端连接，且通过直流电源与集中抄表设备连接，第三开关三极管的集电极与表计接入正端连接。故障排除后可自行恢复工作，稳定可靠，实用性强，且整个线路插入耗损极小，不影响总线的带载能力，实施过压、过流、短路保护时，输出电压都为零，不存在死区电压和火灾安全隐患。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及Μ-Bus总线，特别是涉及一种具有自恢复功能的M-Bus总线保护器。
技术介绍
M-Bus是专门用于公共事业仪表的总线结构，称Meter-Bus，简称M_Bus。现有诸如智能水表、气表、热量表(以下简称表计)的集中抄表系统中，表计通过M-Bus总线连接到集中抄表设备，集中抄表设备通过无线、GPRS等方式连接到后台主站，实现智能远传抄读数据。M-Bus接口是二线制的接线方式，当并接在M-Bus总线上的某个表计出现故障时，比如工作电流过大或短路，将影响M-Bus总线下所有表计均不能抄读数据，维护人员或调试人员在排查故障表计时，难以及时查找出出现故障的表计，只能逐个断开表计M-Bus总线进行排查。总线下接表计数量越多，排查故障越困难。一旦调试人员错将M-Bus总线接到220V市电，还会导致表计批量烧坏，造成重大经济损失。针对以上问题，通常采用串接保险丝与并接负载方法解决，但是，这种方式存在以下问题和缺点:过压过流保护通过熔断保险丝方式实现，无法自行恢复，必须更换保险丝；不同的表计工作电流需要配备不同熔断电流的保险丝，通过性不强；对保险丝的熔断电流要求较高，在电压死区，无法起到保护作用；保护时需要熔断保险丝，存在火灾安全隐患。此外，输出电压无箝位功能，有残压输出，保护作用容易失效；且并接负载增加线路损耗，影响M-Bus总线的带载能力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种具有自恢复功能的M-Bus总线保护器。本专利技术的技术问题通过以下技术方案予以解决。这种具有自恢复功能的M-Bus总线保护器，连接方式是在集中抄表设备与至少一个表计之间，以及集成在每个表计内部的M-BUS总线接口前端、使用时与集中抄表设备连接中的一种，无熔断保险丝，不必并接负载。这种具有自恢复功能的M-Bus总线保护器的特点是:包括由依次级联的第一开关三极管、第二开关三极管和第三开关三极管组成的开关电路及其直流电源、连接在所述直流电源正、负端之间的由第一分压电阻、第二分压电阻组成的反型分压电路；所述第一开关三极管、第二开关三极管和第三开关三极管的所述直流电源包括输入端连接所述集中抄表设备的整流电路；所述第一开关三极管的基极分别连接由过压阈值稳压二极管和与其串联连接的所述反型分压电路组成的过压阈值产生电路，以及由过流阈值稳压二极管和与其串联连接的限流电阻、电流取样电阻组成的过流阈值产生电路，所述限流电阻一端与所述电流取样电阻一端的连接点与所述表计接入负端连接，所述电流取样电阻的另一端与所述直流电源负端连接，所述限流电阻一端与电流取样电阻一端的连接点，与所述直流电源正端之间连接有由延时电阻、延时电容组成的反型延时电路，所述延时电阻一端与所述延时电容一端的连接点，分别与所述第一开关三极管的集电极、所述第二开关三极管的基极连接，所述第一开关三极管的发射极与所述直流电源负端连接；所述第二开关三极管的发射极，分别与所述表计接入负端、所述延时电容的另一端连接，所述第二开关三极管的集电极与所述第三开关三极管的基极之间连接有限流偏置电阻；所述第三开关三极管的发射极与所述直流电源正端连接，且通过所述直流电源与所述集中抄表设备连接，所述第三开关三极管的集电极与所述表计接入正端连接，当所述第三开关三极管处于截止状态时，所述表计与所述集中抄表设备断开连接。本专利技术的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。所述第一分压电阻是由两个分压电阻串联的分压电阻，以提高整个电路的耐压能力。所述延时电阻是由两个延时电阻串联的延时电阻，以提高整个电路的耐压能力。所述限流偏置电阻是由两个限流偏置电阻串联的限流偏置电阻，以提高整个电路的耐压能力。所述过压阈值由第一分压电阻、第二分压电阻和过压阈值稳压二极管的参数决定。所述过流阈值由通过M-Bus总线连接到集中抄表设备的表计数量决定。表计数量为1，过流阈值最小，表计数量增加，过流阈值随之增大。所述直流电源连接所述集中抄表设备的输入端接入220V市电时，第二开关三极管、第三开关三极管截止，第一开关三极管导通，由于第一分压电阻、第二分压电阻以及延时电阻的阻值高，流过第一分压电阻、第二分压电阻的电流，以及第一开关极管的C-E极的电流均在1mA以下，所有元器件均在轻载情况下工作，能承受在未工作的任意长时间内接入220V市电而不损坏；正常工作时，第一开关三极管截止，整个线路插入耗损极小，不影响M-Bus总线的带载能力。本专利技术的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。本专利技术的M-Bus总线自动过压保护功能以及自行延时恢复工作的实现过程如下:所述直流电源连接所述集中抄表设备的输入端的输入电压高于过压阈值时，通过第一分压电阻、第二分压电阻分压，第二分压电阻两端的电压高于过压阈值稳压二极管的反向击穿电压，过压阈值稳压二极管反向击穿，反向电流流向第一开关三极管基极，第一开关三极管导通，由于第二开关三极管的基极连接第一开关三极管的C-E极，导通后Uce下降，第二开关三极管基极电压高于第二开关三极管导通要求的电压，第二开关三极管才能导通，此时第二开关三极管截止，第二开关三极管截止后，第三开关三极管截止，断开与表计的连接，实现自动过压保护功能；所述直流电源连接所述集中抄表设备的输入端的输入电压低于过压阈值时，通过第一分压电阻、第二分压电阻分压，第二分压电阻两端的电压低于过压阈值稳压二极管的反向击穿电压，过压阈值稳压二极管未反向击穿，无反向电流流向第一开关三极管基极，第一开关三极管截止，此时输入电压通过延时电阻和延时电容组成的延时电路向第二开关三极管基极提供导通电流，第二开关三极管延时导通，第二开关三极管导通后，第三开关三极管导通，接通与表计的连接，实现自行延时恢复工作。本专利技术的M-Bus总线自动过流保护功能以及自行延时恢复工作的实现过程如下:流过M-Bus总线的电流高于过流阈值时，电流取样电阻两端的电压高于过流阈值稳压二极管的反向击穿电压，过流阈值稳压二极管反向击穿，反向电流流向第一开关三极管基极，第一开关三极管导通，由于第二开关三极管的基极连接第一开关三极管的C-E极，导通后Uce下降，第二开关三极管基极电压高于第二开关三极管导通要求的电压，第二开关三极管才能导通，此时第二开关三极管截止，第二开关三极管截止后，第三开关三极管截止，断开与表计的连接，实现自动过流保护功能；流过M-Bus总线的电流低于过流阈值时，电流取样电阻两端的电压低于过流阈值稳压二极管的反向击穿电压，过流阈值稳压二极管未反向击穿，无反向电流流向第一开关三极管基极，第一开关三极管截止，此时输入电压通过延时电阻和延时电容组成的延时电路向第二开关三极管基极提供导通电流，第二开关三极管延时导通，第二开关三极管导通后，第三开关三极管导通，接通与表计的连接，实现自行延时恢复工作。本专利技术的M-Bus总线自动短路保护功能以及自行延时恢复工作的实现过程如下:M-Bus总线发生短路时，流过M-Bus总线的电流增大，电流取样电阻两端的电压远远高于过流阈值稳压二极管的反向击穿电压，过流阈值稳压二极管反向击穿，反向电流流向第一开关三极管基极，第一开关三极管导通，由于第二开关三极管的基极连接第一开关三极管的C-E极，导通后Uce下降，第二开关三极管基极电压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有自恢复功能的M‑Bus总线保护器，连接方式是在集中抄表设备与至少一个表计之间，以及集成在每个表计内部的M‑BUS总线接口前端、使用时与集中抄表设备连接中的一种，其特征在于：包括由依次级联的第一开关三极管、第二开关三极管和第三开关三极管组成的开关电路及其直流电源、连接在所述直流电源正、负端之间的由第一分压电阻、第二分压电阻组成的反型分压电路；所述第一开关三极管、第二开关三极管和第三开关三极管的所述直流电源包括输入端连接所述集中抄表设备的整流电路；所述第一开关三极管的基极分别连接由过压阈值稳压二极管和与其串联连接的所述反型分压电路组成的过压阈值产生电路，以及由过流阈值稳压二极管和与其串联连接的限流电阻、电流取样电阻组成的过流阈值产生电路，所述限流电阻一端与所述电流取样电阻一端的连接点与所述表计接入负端连接，所述电流取样电阻的另一端与所述直流电源负端连接，所述限流电阻一端与电流取样电阻一端的连接点，与所述直流电源正端之间连接有由延时电阻、延时电容组成的反型延时电路，所述延时电阻一端与所述延时电容一端的连接点，分别与所述第一开关三极管的集电极、所述第二开关三极管的基极连接，所述第一开关三极管的发射极与所述直流电源负端连接；所述第二开关三极管的发射极，分别与所述表计接入负端、所述延时电容的另一端连接，所述第二开关三极管的集电极与所述第三开关三极管的基极之间连接有限流偏置电阻；所述第三开关三极管的发射极与所述直流电源正端连接，且通过所述直流电源与所述集中抄表设备连接，所述第三开关三极管的集电极与所述表计接入正端连接，当所述第三开关三极管处于截止状态时，所述表计与所述集中抄表设备断开连接。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴锦洪，
申请(专利权)人：深圳市捷先数码科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44