一種掉電自動開閥的采暖室溫控制器電路設計

　　主控電路

　　本方案以MSP430F4152為例(也可以選用其他的MCU)，利用其內部的硬件UART與M-BUS電路通訊，軟件通訊協議，市場上在供熱計量領域應用最多的是CJ/T188-2004規約與EN13757規約，可以根據自身的需要添加，復位電路采用普通的RC組合方式即可。

　　測溫電路

　　本方案測溫采用的是橋路測溫，如下圖5所示，測溫元件采用的是NTC熱敏電阻，阻值選用10kΩ。測溫橋路一端采用高精度的電阻作為AD采樣的參考值，而他們的工作電壓采用的是VCC，VCC可以通過一個PNP的三極管控制導通/截止，以便進行功耗管理;AD是利用MSP430F4152內部的10-BIT的硬件數轉換模塊進行采樣，參考電壓也選用VCC;通過這種設置，可以消除VCC自身波動引起的測量誤差。

　　M-Bus通訊電路

　　暖通領域里面，為了與熱量表系統能兼容，大多數工程采用M-Bus通訊，所以，本設計里面有線遠傳通訊里面也采用此方案，具體電路如圖6所示，在M-Bus總線輸入端，加入TVS管保護;M-Bus通訊芯片采用TI的TSS721A方案;TSS721A與單片機MSP430之間的通訊用光耦隔離，由于TSS721A通訊時數據有反射，這里硬件沒有做處理，反射的數據會直接進入MSP430，因此在對MSP430進行通訊操作時，需對這些反射數據進行處理，以便保證數據通訊的正確性。

　　閥門控制電路

　　本設計選用的閥門采用的是市場常見的5V電動球閥，球閥驅動采用的是分立器件搭成的H橋驅動，如圖7所示。H橋分為兩個半橋并分開接不同的電源，Q60的E極與Vmotor相接，Q61的E極與Vpower相接;Vmotor與Vpower用一個二極管1N4007相接。C13為1F的超級電容，用于存儲掉電開閥所需的能量。

　　系統供電正常情況下，閥門動作完畢后，MCU控制閥門的控制口MOTOR_OPEN與MOTOR_CLOSE都處于低電平狀態，兩個半橋橋路都不導通，電機保持之前的狀態;當系統掉電時，Vpower電壓下降接近0V，Vmotor由于有超級電容C13而繼續存在，此時Q10會導通，從而使得Q60、Q63、Q65導通，電動球閥則開始執行自動開閥的動作，C13存儲的能量足以維持進行一次的開閥動作的時間，整個掉電自動開閥的電路不需要MCU參與，從硬件實現自動開閥。

　　市場上常用來控制閥門驅動的H橋電路的電源是合在一塊的，即Vmotor與Vpower連接在一起，而本設計將其分開，因為實際的操作過程中也有可能出現閥門正在關閥的時候掉電，此時如果H橋的電源連在一塊，則勢必會浪費存儲在C13上的能量去完成一次關閥操作，然后再執行開閥，這樣會造成能量的浪費，因此本設計將H橋分開供電，使系統有足夠的能量保證閥門的正常自動開閥。

　　參考文獻：
　　[1] TI, MSP430x41x Mixed Signal Microcontroller (Rev. J)[Z].2008-10-11
　　[2] TI,TSS721A Meter-Bus Transceiver (Rev. B)[Z].2010-11-09
　　[3] TI, MSP430x4xx Family User's Guide (Rev. J)[Z].2010-07-12
　　[4] 沈建華,楊艷琴,翟驍曙.MSP430系列16位超低功耗單片機原理與應用[M].北京:清華大學出版社,2004
　　[5] 胡大可.MSP430系列單片機C語言程序設計與開發[M].北京:北京航空航天大學出版社,2003