一种用于冷链的mbus抗干扰装置
技术领域
1.本发明涉及冷链mbus设备技术领域，具体涉及一种用于冷链的mbus抗干扰装置。
背景技术：2.mbus总线通信技术具有无极性、可多级级联的特性，对传输线的要求较低，被广泛的应用在轻负载的远程抄表系统中，如水表、电表以及燃气表等。主站发送为电压方式，即主站通过改变总线电压值来实现对从站进行数据传输，静默状态为“1”，当总线电压产生12v的压降时，则表示主站对从站发送了数据“0”；从站则为电流方式，即从站则通过改变电流的大小来实现与主站之间的通信，静默时总线电流小于等于1.5ma，为状态“1”，若想发送数据“0”时，则需要增大总线电流11-20ma。
3.在进行冷链行业环境参数安全探测时，采用mbus总线进行数据传输是一种简单、方便的通信方案。由于mbus总线技术是来源于远程抄表这样的应用场所，其缺点主要体现在对高负载系统的不适应性，大电流的干扰会导致通信信噪比和可靠性降低，因此对远程负载的功率限制比较严格，一般要求静默状态下远程从站的电流消耗不超过3ma，远程从站只有数据采集功能，在限定的从站个数下，mbus总线静默电流一般可以忽略；但是当从站数量超过限定值时，从站静默电流的叠加会导致mbus总线静态电流增大，mbus总线静态电流的增大可能导致从站向主站发送数据时，mbus总线的电压变化过小，造成数据发送失败。
4.在冷链行业中，由于远程报警装置、远程从站显示模块等高耗电单元的存在，会导致远程从站的静默电流较大（≥200ma），此时，传统的mbus总线通信技术已经不能完全适应工业生产现场的需求，必须从软件机制和硬件电路两方面进行技术改进，实现总线静态电流的自适应检测、比较，提高mbus总线技术的可靠性、适应性。
技术实现要素：5.对于现有技术中所存在的问题，本发明提供的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，利用电流自适应电路能够实时的检测mbus总线的静态电流并根据该静态电流调整从站向mbus总线通信时的参考电压，实现主站收数据前对参考电压的修正；利用通信干扰抑制电路可以补偿从站在向mbus总线通信时的电流幅值，特别是从站处于高负载状态时，使从站向mbus总线上的发送电流保持不变；电流自适应电路和通信干扰抑制电路共同作用，提高了从站通信时的可靠性和抗干扰性。
6.为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种用于冷链的mbus抗干扰装置，包括：mbus总线，所述mbus总线上耦合有一个主站和若干从站；电流自适应电路，所述电流自适应电路与所述mbus总线耦合，所述电流自适应电路能够根据所述mbus总线的静态电流调整所述从站向所述mbus总线通信时的参考电压；通信干扰抑制电路，所述通信干扰抑制电路分别与所述mbus总线和所述从站耦合，所述通信干扰抑制电路能够使所述从站向所述mbus总线通信时所述mbus总线的电流增
幅保持稳定。
7.作为一种优选的技术方案，所述电流自适应电路包括主站接收电路、电压跟随电路、pwm电路和信号比较电路，所述主站接收电路的输入端与所述mbus总线耦合，所述电压跟随电路的输入端与所述主站接收电路的输出端耦合，所述pwm电路的输出端和所述电压跟随电路的输出端均与所述信号比较电路的输入端耦合，所述信号比较电路的输出端与所述主站的输入端耦合。
8.作为一种优选的技术方案，所述主站接收电路包括总线测量电阻和电流检测放大组件，所述总线测量电阻串联于所述mbus总线上，所述电流检测放大组件的输入端分别与所述总线测量电阻的两端耦合，所述电流检测放大组件的输出端与所述电压跟随电路的输入端耦合。
9.作为一种优选的技术方案，所述电流检测放大组件设为电流传感器。
10.作为一种优选的技术方案，所述pwm电路与所述信号比较电路之间设有滤波电路，所述pwm电路的输出端与所述滤波电路耦合，所述滤波电路的输出端与所述信号比较电路耦合。
11.作为一种优选的技术方案，所述信号比较电路设为数据表，所述滤波电路的输出端和所述电压跟随电路的输出端均与所述数据表的输入端耦合，所述数据表的输出端与所述主站的输入端耦合。
12.作为一种优选的技术方案，所述通信干扰抑制电路包括从站发送电路和电流源补偿电路。
13.作为一种优选的技术方案，所述从站发送电路包括依次耦合的电源端、并联电阻、第一三极管和第二三极管，所述第二三极管的输出端为信号输出端。
14.作为一种优选的技术方案，所述电流源补偿电路包括模转换集成芯片，所述模转换集成芯片的输出端耦合有比较器，所述比较器的输出端与所述mbus总线耦合。
15.作为一种优选的技术方案，所述比较器与所述mbus总线之间耦合有三极管。
16.本发明的有益效果表现在：本发明利用电流自适应电路能够实时的检测mbus总线的静态电流并根据该静态电流调整从站向mbus总线通信时的参考电压，实现主站收数据前对参考电压的修正；利用通信干扰抑制电路可以补偿从站在向mbus总线通信时的电流幅值，特别是从站处于高负载状态时，使从站向mbus总线上的发送电流保持不变；电流自适应电路和通信干扰抑制电路共同作用，提高了从站通信时的可靠性和抗干扰性。
附图说明
17.图1为本发明一种用于冷链的mbus抗干扰装置中主站接收电路的电路图；图2为本发明一种用于冷链的mbus抗干扰装置中电压跟随电路的电路图；图3为本发明一种用于冷链的mbus抗干扰装置中信号比较电路的电路图；图4为本发明一种用于冷链的mbus抗干扰装置中滤波电路的电路图；图5为本发明一种用于冷链的mbus抗干扰装置中从站发送电路的电路图；图6为本发明一种用于冷链的mbus抗干扰装置中电流源补偿电路的电路图。
具体实施方式
18.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
19.请参照图1-图6，为本发明一种用于冷链的mbus抗干扰装置的一种实施例，包括：mbus总线，mbus总线上耦合有一个主站和若干从站，主站与从站通过mbus总线实现通信；电流自适应电路，电流自适应电路与mbus总线耦合，电流自适应电路能够根据mbus总线的静态电流调整从站向mbus总线通信时的参考电压，电流自适应电路实时的检测mbus总线上的静态电流，并根据该静态电流调整从站向mbus总线通信时的参考电压，实现主站收数据前对参考电压的修正；通信干扰抑制电路，通信干扰抑制电路分别与mbus总线和从站耦合，通信干扰抑制电路能够使从站向mbus总线通信时mbus总线的电流增幅保持稳定，可以补偿从站在向mbus总线通信时的电流，特别是从站处于高负载状态时，使从站向mbus总线上的发送电流保持不变。
20.在本实施例中，请参照图1-图4，电流自适应电路包括主站接收电路、电压跟随电路、pwm电路和信号比较电路，主站接收电路的输入端与mbus总线耦合，主站接收电路用于实时检测mbus总线的静态电流，并输出放大的电压信号；电压跟随电路的输入端与主站接收电路的输出端耦合，电压跟随电路接收放大的电压信号，并提升电压信号的输出阻抗；pwm电路的输出端和电压跟随电路的输出端均与信号比较电路的输入端耦合，pwm电路用于输出一个比较值，信号比较电路通过比较电压信号和比较值后可以输出稳定的发送信号；信号比较电路的输出端与主站的输入端耦合，主站可以接收该稳定的发送信号。
21.在前述实施例的基础上，请参照图1和图2，主站接收电路包括总线测量电阻（r_mea）和电流检测放大组件（ina168），总线测量电阻（r_mea）串联于mbus总线上，电流检测放大组件（ina168）的输入端分别与总线测量电阻（r_mea）的两端耦合，电流检测放大组件（ina168）用于检测总线测量电阻（r_mea）上的实时电流并在输出端（current_mea）处输出放大的电压信号；具体的，电流检测放大组件优选的设为信号为ina168的电流传感器；电流检测放大组件（ina168）的输出端（current_mea）与电压跟随电路的输入端耦合。
22.在前述实施例的基础上，请参照图4，pwm电路与信号比较电路之间设有滤波电路，pwm电路的输出端（mcu_pwm）与滤波电路耦合；具体的，滤波电路可以包括两个滤波电容（c11和c12）实现对pwm电路的比较值进行滤波；滤波电路的输出端（current_ref）与信号比较电路耦合。
23.在前述实施例的基础上，请参照图2和图3，信号比较电路优选的设为数据表（tlv3201），滤波电路的输出端（current_ref）和电压跟随电路的输出端（mcu_ad0）均与数据表（tlv3201）的输入端耦合，数据表（tlv3201）的输出端与主站的输入端耦合，主站可以接收数据表（tlv3201）发出的稳定的发送信号；具体的，数据表的型号优选的设为tlv3201，主站设为单片机，单片机通过串口接收引脚与数据表（tlv3201）耦合。
24.在本实施例中，请参照图5和图6，通信干扰抑制电路包括从站发送电路和电流源补偿电路，从站发送电路可以提高发送电流的方便性，并降低功率；电流源补偿电路对从站发送数据时的总线电流减少幅值进行补偿，使得总线电流能够达到设计数值，保证了数据传输的可靠性。
25.在前述实施例的基础上，请参照图5，从站发送电路包括依次耦合的电源端（vdd+）、并联电阻（r4和r5）、第一三极管（q2）和第二三极管（q1），第二三极管（q1）的输出端为信号输出端，第一三极管（q2）相较于传统的光耦的开关速度更快，方便发送电流；并联电阻（r4和r5）可以降低功率。
26.在前述实施例的基础上，请参照图6，电流源补偿电路包括模转换集成芯片，模转换集成芯片的输出端耦合有比较器，比较器的输出端与mbus总线耦合，模转换集成芯片可以对从站发送数据时mbus总线的电流减少幅值进行补偿，使得mbus总线的电流能够达到设计数值，保证了数据传输的可靠性；具体的，模转换集成芯片的型号优选的设为dac0808；在本实施例中，电流源补偿电路能够补偿最大44.7ma的电流；进一步的，比较器与mbus总线之间耦合有三极管（q3和q4）。
27.本发明的具体运行方式如下：在主站发送命令完成后，等待2ms起到mbus总线的电流恢复平稳，通过电流检测放大组件（ina168）对mbus总线电流进行10倍放大，经过电压跟随电路后输出mcu_ad0，经单片机模数转换后，取四次采样求平均值得总线电流检测值mv。设定从站发送电流为ma，考虑电压比较的可靠性，取电压偏移量mv，比较器前端的参考电压设为mv；单片机系统8位pwm寄存器的计数范围0~255对应参考电压的范围0~5000mv，设置pwm寄存器计数值，经低通滤波后就可获得比较器的新参考电压，实现在接收数据前对参考电压的校正，提高通信的可靠性。
28.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
技术特征：1.一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，包括：mbus总线，所述mbus总线上耦合有一个主站和若干从站；电流自适应电路，所述电流自适应电路与所述mbus总线耦合，所述电流自适应电路能够根据所述mbus总线的静态电流调整所述从站向所述mbus总线通信时的参考电压；通信干扰抑制电路，所述通信干扰抑制电路分别与所述mbus总线和所述从站耦合，所述通信干扰抑制电路能够使所述从站向所述mbus总线通信时所述mbus总线的电流增幅保持稳定。2.根据权利要求1所述的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，所述电流自适应电路包括主站接收电路、电压跟随电路、pwm电路和信号比较电路，所述主站接收电路的输入端与所述mbus总线耦合，所述电压跟随电路的输入端与所述主站接收电路的输出端耦合，所述pwm电路的输出端和所述电压跟随电路的输出端均与所述信号比较电路的输入端耦合，所述信号比较电路的输出端与所述主站的输入端耦合。3.根据权利要求2所述的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，所述主站接收电路包括总线测量电阻和电流检测放大组件，所述总线测量电阻串联于所述mbus总线上，所述电流检测放大组件的输入端分别与所述总线测量电阻的两端耦合，所述电流检测放大组件的输出端与所述电压跟随电路的输入端耦合。4.根据权利要求3所述的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，所述电流检测放大组件设为电流传感器。5.根据权利要求2所述的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，所述pwm电路与所述信号比较电路之间设有滤波电路，所述pwm电路的输出端与所述滤波电路耦合，所述滤波电路的输出端与所述信号比较电路耦合。6.根据权利要求5所述的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，所述信号比较电路设为数据表，所述滤波电路的输出端和所述电压跟随电路的输出端均与所述数据表的输入端耦合，所述数据表的输出端与所述主站的输入端耦合。7.根据权利要求1所述的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，所述通信干扰抑制电路包括从站发送电路和电流源补偿电路。8.根据权利要求7所述的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，所述从站发送电路包括依次耦合的电源端、并联电阻、第一三极管和第二三极管，所述第二三极管的输出端为信号输出端。9.根据权利要求7所述的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，所述电流源补偿电路包括模转换集成芯片，所述模转换集成芯片的输出端耦合有比较器，所述比较器的输出端与所述mbus总线耦合。10.根据权利要求9所述的一种用于冷链的mbus抗干扰装置，其特征是，所述比较器与所述mbus总线之间耦合有三极管。
技术总结本发明公开了一种用于冷链的MBUS抗干扰装置，它属于冷链MBUS设备技术领域，包括：MBUS总线，耦合有一个主站和若干从站；电流自适应电路，与MBUS总线耦合，够根据MBUS总线的静态电流调整从站向MBUS总线通信时的参考电压；通信干扰抑制电路，分别与MBUS总线和从站耦合，能够使从站向MBUS总线通信时MBUS总线的电流增幅保持稳定；本发明利用电流自适应电路能够实时的检测MBUS总线的静态电流并根据该静态电流调整从站向MBUS总线通信时的参考电压，实现主站收数据前对参考电压的修正；利用通信干扰抑制电路可以补偿从站在向MBUS总线通信时的电流幅值，使从站向MBUS总线上的发送电流保持不变；电流自适应电路和通信干扰抑制电路共同作用，提高了从站通信时的可靠性和抗干扰性。性。性。
技术研发人员：谷善茂 周福来 王京宽 刘乐甜
受保护的技术使用者：潍坊学院
技术研发日：2022.07.22
技术公布日：2022/11/1
