本发明专利技术涉及属于仪器仪表技术领域。本发明专利技术所述的仪表总线从机的低功耗电源电路由一个高耐压、低静态电流的恒压源电路和一个低通滤波电路构成，所述的恒压源电路是由两只接成达林顿形式的三极管作为射极跟随器，这个射极跟随器的基极连接到一个由电压基准产生的标准电压上，从发射极输出一个输出电阻很低的电压，从而构成恒压源；所述的低通滤波电路由一个低阻值的电阻和一个电容串联而成；所述的射极跟随器的发射极与低通滤波电路的电阻连接。本发明专利技术与现有技术解决方案相比，在不增加单个从机成本的基础上大幅度的降低了从机处于休眠状态下的电流消耗，这样在降低了总体能耗的同时能够大幅扩充现有仪表总线网络的从机个数，增加仪表总线网络节点。特别适合于水表、气表等功耗较低的仪表总线系统。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种仪表总线从机的电源电路，属于仪器仪表
技术介绍
仪表总线(Meter-Bus简称M_Bus)是一种新型的串行总线标准，主要应用于水表、气表和热工仪表等消耗测量仪表的组网。由于仪表总线具有组网方便、成本低廉抗干扰能力强等优势，目前已经成为了 2线总线的欧洲标准，在国内外消耗测量仪表领域，如水表、电表和煤气表的远程抄表系统中获得了广泛应用。仪表总线的主要特点是仅用两条无极性的导线同时作为供电线和传输串行数据的数据线，各个终端装置全部并联在这两条线上，总线上不同节点间通过不同的地址码区分。 根据在仪表总线通讯中所扮演的角色不同，仪表总线网络的节点可以分为主机和从机两种。主机是电源的提供者和通讯的发起者，它通过两条传输线向总线上的所有从机提供24V-42V的电源电压，并通过在总线上广播从机的地址的方法呼叫希望与之通讯的从机，一个仪表总线网络中往往只有一个主机，每一个时刻和主机通讯的也只有一个从机。被选中和主机通讯的从机处于"激活状态"，而网络中其它当前没有被选中的从机处于"休眠状态"。 主机和从机都是由电源电路和单片机系统构成的，从机电源电路从2线制的仪表总线上获得工作电源，单片机系统在主机的引导下"应答"主机的呼叫。 一方面，仪表总线网络中往往存在多部从机，但由于主机提供电流的能力有限，网络中的从机的总量受到了限制。另一方面，由于整个网络中处于休眠状态的从机占绝大多数，降低休眠状态下从机的功耗将有效地提高总线上从机的数量和降低整个系统的总体功耗。 由于总线上只有两条传输线，这两条传输线除了要完成为从机供电的任务外还需要承担主、从机之间通讯的任务，通讯信号被调制在这两根电源线上。其中主机向从机发送数据的调制称为"下行调制"，从机向主机应答数据的调制称为"上行调制"。根据仪表总线标准，下行调制为电压调制输出信号0时，两线间的电压在现有基础上下跳12V ;输出信号l时，两线之间的电压不变。上行调制为电流调制从机输出信号0时，本从机吸收ll-20mA的电流；输出信号1时，本从机不吸收额外的电流。由于上行和下行通讯只分别占有一个信道，通讯只能通过异步串行通信的方式完成，标准的通信波特率有0. 6、2. 4和9. 6Kbps。 从机电源电路的作用是从压差在24V至42V，并有可能包含了下行的电压调制信号的两根传输线中得到从机工作所需的电源。如上所述，从机吸收的电源电流的变化中有可能调制了上行信号。传统的仪表总线从机电源电路为了避免从机工作时消耗的电流和上行电流调制吸收的电流混淆而引起的通讯混乱，往往用恒流源来实现。具体做法如附图3所示。由晶体管Qp(^以及电阻Ra、Rb构成的恒流源，它能够从总线上吸取恒定的、大小为It的电流，这个电流通过稳压管DW工后将产生一个恒定的电源电压(图中标识为Vcc)，从机的单片机系统在图中简化为负载RL，通过Vcc供电。从机系统所消耗的电流必须小于It_Is，其中Is为稳压管DWj急定所需的最小电流。在仪表总线网络的通信中，每个时刻只有一个3由主机选定的从机处于激活状态，完成读数和通讯工作，这个被选中的从机将消耗较大的电流Ia。t^，而其它处于休眠状态的从机只消耗较小的电流Id，。但从机电源电路的恒流源的电流只能按照L^+Is来设计，原因是如果恒流源电流小于这个值，电源电路提供的电流将无法满足将无法满足处于激活状态的从机系统的需要，这将导致激活状态的从机无法获得稳定的电源电压。但绝大部分处于休眠状态下的从机只需要Islrap+Is的电流，在这种情况下多余的电流(大小为Iartire-Islrap)将被白白浪费在DW工上。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服现有技术的不足，提供一种能够有效降低休眠状态下仪表总线从机电源电路吸收的电流量，从而降低总体功耗的仪表总线从机的低功耗电源电路。 本专利技术所述的仪表总线从机的低功耗电源电路由一个高耐压、低静态电流的恒压源电路和一个低通滤波电路构成，所述的恒压源电路是由两只接成达林顿形式的三极管作为射极跟随器，这个射极跟随器的基极连接到一个由电压基准产生的标准电压上，从发射极输出一个输出电阻很低的电压，从而构成恒压源；所述的低通滤波电路由一个低阻值的电阻和一个电容串联而成；所述的射极跟随器的发射极与低通滤波电路的电阻连接。 本专利技术首先由一个高耐压、低静态电流的恒压源电路将仪表总线电压降低到略高于单片机系统所需电源电压的水平，但是单纯地降低休眠状态消耗的电流势必造成从机在休眠和激活状态之间切换时电流的跳变，而这种跳变有可能引起仪表总线上行调制信号的混乱；所以，本专利技术还设置了 一个低通滤波电路，让这个由恒压源电路产生的电压通过一个内阻较小的RC滤波器，这个滤波器的转折频率将大大低于仪表总线通讯的波特率，从而避开上行调制的带宽。 本专利技术与现有技术解决方案相比，在不增加单个从机成本的基础上大幅度的降低了从机处于休眠状态下的电流消耗，这样在降低了总体能耗的同时能够大幅扩充现有仪表总线网络的从机个数，增加仪表总线网络节点。特别适合于水表、气表等功耗较低的仪表总线系统，具有良好的推广价值。附图说明 图1为本专利技术所述的仪表总线从机原理框图。 图2为本专利技术电路图。 图3为基于恒流源的传统仪表总线从机电源电路图。具体实施例方式下面提供具体的实施方式及实施例对本专利技术做进一步的说明，但其不用于限制本专利技术。 如前所述，仪表总线中的从机通过电流调制的方式向主机传送信息。这正是传统电路采用恒流源构建从机电源的主要原因恒流源电路总是持续地从总线上吸取相同的电流，这样系统激活或其它动作引起的电流变化就不会和上行电流调制引起的电流混淆，从而干扰正常的上行通信了。但恒流源电路有着以下弊病不论从机的单片机系统是否需要，总是从总线上吸收恒定的电流。而且电源系统必须能够为激活状态的从机提供足够的电流，所以该恒流源电路从总线吸收电流的大小必须由激活状态下所需的电流决定。 本专利技术使用恒压源代替传统的由恒流源构成的电源电路，恒压源电路可以只从仪表总线上吸取单片机系统所需的电流在激活状态时提供较大的电流，在从机休眠时只从总线上吸收此时所需的少量电流。所以本专利技术所公开的从机电源电路能够大大降低休眠状态下从机所消耗的电流。由于整个仪表总线网络中除一台主机外，其余都是从机，且同一时刻只有一台从机被激活，所以本专利技术能够极大的降低整个仪表总线网络的功耗。但采用恒压源代替传统的恒流源电源电路后，从机系统激活或其它动作引起的电流变化将直接体现在总线上，和上行电流调制的引起的电流变化相互混淆。为了避免这种影响，可以使从机系统工作引起的电流变化的频带，偏离电流上行调制通信所占用的频带。本专利技术使用无源低通滤波电路达到上述目的。 图1所示的系统框图阐释了本专利技术的设计思路，图中的各个方框是仪表总线从机电路中和本专利技术相关的几个部分，左上方的方框是恒压源电路，右上方的方框是无源低通滤波器，下方的方框为从机中用于消费量测量和通信的单片机系统。其中可能引起总线上电流变化的是下方的单片机系统。为了避免电流变化的混淆，本专利技术将其分为两个部分供电上行电流调制系统直接从仪表总线上吸取用于通信的电流；而其他部分则要在本专利技术所公开的恒流源和低通滤波电路之后才能得到电流。这样不但能够使上行电流调制系统能够产生所需波本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种仪表总线从机的低功耗电源电路，其特征在于由一个高耐压、低静态电流的恒压源电路和一个低通滤波电路构成，所述的恒压源电路是由两只接成达林顿形式的三极管作为射极跟随器，这个射极跟随器的基极连接到一个由电压基准产生的标准电压上，从发射极输出一个输出电阻很低的电压，从而构成恒压源；所述的低通滤波电路由一个低阻值的电阻和一个电容串联而成；所述的射极跟随器的发射极与低通滤波电路的电阻连接。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：何乐生，王威廉，杨敏，李世军，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]
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