專利名稱：一種用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及串行通訊領(lǐng)域，具體涉及一種用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊。
背景技術(shù)：
隨著多微機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用和微機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，通信功能越來越顯得重要。串行數(shù)據(jù)通信可以構(gòu)成總線型通信網(wǎng)絡(luò)，從而將多臺(tái)控制系統(tǒng)連接成一個(gè)分布式數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)。RS-485是典型的雙向、半雙工通信協(xié)議，符 合真正多點(diǎn)通信網(wǎng)絡(luò)要求，由于性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、組網(wǎng)容易，多站互連時(shí)可節(jié)省信號(hào)線，便于高速、遠(yuǎn)距離傳送。RS-485在具有以上優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，也存在一些不足，如RS-485傳輸需要兩個(gè)終端電阻，如果漏接終端電阻，則通信不可靠；RS_485差分鏈接傳輸不能采用并接的方法，現(xiàn)場(chǎng)接線方式受到限制；RS-485最多接入設(shè)備數(shù)目為32個(gè)；RS-485隔離電壓只有1500VDC。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊，用于建立一個(gè)相對(duì)經(jīng)濟(jì)、高傳輸速率的通信平臺(tái)，同時(shí)具有傳輸距離遠(yuǎn)、現(xiàn)場(chǎng)多點(diǎn)通信組網(wǎng)、高隔離、可以直接并接、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的:一種用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊，該模塊包括向外輸出TTL電平信號(hào)的輸出端RX、接收外部TTL電平信號(hào)的輸入端TX、控制電路的地線AGND、隔離的通信信號(hào)線D10、隔離的信號(hào)電源線V+、隔離的信號(hào)地線GND、向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl和接收外部信號(hào)的隔離光耦0C2 ；
所述的向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl用于對(duì)隔離的通信信號(hào)線上的電平信號(hào)進(jìn)行處理；接收外部信號(hào)的隔離光耦0C2用于接收內(nèi)部控制器發(fā)送的信號(hào)，并轉(zhuǎn)換成隔離的通信信號(hào)線上的電平信號(hào)；
向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的集電極接向外輸出電平信號(hào)的輸出端RX，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的基極接控制電路的電源VCC，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的發(fā)射極接控制電路的地線AGND，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl中的發(fā)光二極管的陽極經(jīng)限流電阻Rl接隔離的信號(hào)電源線V+，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的發(fā)光二極管反向并聯(lián)一個(gè)二極管D1，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl中的發(fā)光二極管的陰極連接到接收外部信號(hào)的隔離光耦0C2的集電極；
接收外部信號(hào)的光耦0C2的集電極接隔離的通信信號(hào)線D10，接收外部信號(hào)的光耦0C2的發(fā)射極接隔離的信號(hào)地線GND，信號(hào)線DIO和地線GND之間并聯(lián)反向的二極管D2和瞬態(tài)抑制二極管Tl，接收外部信號(hào)的光耦0C2中的發(fā)光二極管的陽極接到控制電路的電源VCC，接收外部信號(hào)的光耦0C2中的發(fā)光二極管的陰極連接到接收外部TTL電平信號(hào)的輸入端TX，接收外部信號(hào)的光耦0C2的發(fā)光二極管反向并聯(lián)一個(gè)二極管D3。在上述技術(shù)方案中，所述控制電路的電源VCC為直流電壓5V，或者為直流電壓
3.3V，所述隔離的信號(hào)電源線V+的電壓最高可以到+24V。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊具有以下優(yōu)點(diǎn):
(I)解決了當(dāng)前總線型網(wǎng)絡(luò)中串口通信遠(yuǎn)距離傳輸需要終端電阻，傳輸線上的電壓等級(jí)低，容易受到干擾導(dǎo)致通信失敗的問題，從而可以確保正常通信。( 2 )保證在通信的時(shí)候傳輸信號(hào)線和控制電路本身高隔離，保護(hù)了控制電路本身，對(duì)于串口通訊的可靠性具有很好的提升作用。(3)通信接口模塊在控制器每發(fā)送完一次數(shù)據(jù)后，會(huì)返回一次控制器自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，保證了數(shù)據(jù)的正確性。(4)模塊結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳輸數(shù)據(jù)線只有一根，所需元件少，成本低。(5)外部接入設(shè)備的數(shù)目不受限制，可以直接并接在控制電路的收發(fā)端，使用簡(jiǎn)單方便。
(6)最高傳輸速率隨著選擇的光I禹的電流傳輸比增大,可以向上提升。(7)具有隔離的數(shù)據(jù)接口。(8)相對(duì)于隔離的信號(hào)地最高可達(dá)+24V的隔離的信號(hào)電源供電。


圖1為本發(fā)明用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊的電路連接圖。圖2為多個(gè)控制器要通過本發(fā)明提供的高隔離半雙工通信方式相互通信的連線示意圖。
具體實(shí)施例方式為了使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與貢獻(xiàn)易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。如圖1所示，本實(shí)施例提供一種用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊，該模塊包括向外輸出TTL電平信號(hào)的輸出端RX、接收外部TTL電平信號(hào)的輸入端ΤΧ、控制電路的地線AGND、隔離的通信信號(hào)線D10、隔離的信號(hào)電源線V+、隔離的信號(hào)地線GND、向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl和接收外部信號(hào)的隔離光耦0C2。向外輸出信號(hào)的隔離光I禹OCl的集電極接向外輸出電平信號(hào)的輸出端RX,向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的基極接控制電路的電源VCC，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的發(fā)射極接控制電路的地線AGND，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl中的發(fā)光二極管的陽極經(jīng)限流電阻Rl接隔離的信號(hào)電源線V+,向外輸出信號(hào)的隔離光I禹OCl的發(fā)光二極管外反向并聯(lián)一個(gè)二極管D1，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl中的發(fā)光二極管的陰極連接到接收外部信號(hào)的隔離光耦0C2的集電極；
接收外部信號(hào)的光耦0C2的集電極接隔離的通信信號(hào)線D10，接收外部信號(hào)的光耦0C2的發(fā)射極接隔離的信號(hào)地線GND，信號(hào)線DIO和地線GND之間并聯(lián)反向的二極管D2和瞬態(tài)抑制二極管Tl，接收外部信號(hào)的光耦0C2中的發(fā)光二極管的陽極接到控制電路的電源VCC，接收外部信號(hào)的光耦0C2中的發(fā)光二極管的陰極連接到接收外部TTL電平信號(hào)的輸入端TX，接收外部信號(hào)的光耦0C2的發(fā)光二極管外反向并聯(lián)一個(gè)二極管D3。正常工作的時(shí)候，在通信線路上外加隔離的+5V或者+24V電源到V+和GND之間。VCC上加控制電路的工作電源，控制電路的地AGND與通信線路上的隔離地GND不能連接在一起，從而保證充分的隔離。當(dāng)控制器從TX管腳發(fā)送數(shù)據(jù)給光耦0C2的時(shí)候，TX管腳為低電平則光耦內(nèi)部的發(fā)光二極管導(dǎo)通，光耦0C2的集電極輸出低電平到信號(hào)線D10;TX腳為高電平則光耦內(nèi)部的發(fā)光二極管不導(dǎo)通，光耦0C2的集電極輸出高電平到信號(hào)線D10。當(dāng)光耦OCl從隔離的信號(hào)線DIO上收到數(shù)據(jù)的時(shí)候，信號(hào)線DIO為低電平則光耦OCl內(nèi)部的發(fā)光二極管導(dǎo)通，光耦的集電極輸出低電平到RX管腳；信號(hào)線DIO為高電平則光耦OCl內(nèi)部的發(fā)光二極管不導(dǎo)通，光耦OCl的集電極輸出高電平到RX管腳。在隔離的信 號(hào)線上沒有數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)候，DIO則一直是高電平。控制器向外部發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，數(shù)據(jù)經(jīng)過光耦0C2會(huì)通過信號(hào)線DIO返回到光耦0C1，從而每發(fā)送一次數(shù)據(jù)，控制器本身會(huì)收到自己發(fā)送的數(shù)據(jù)，確保了數(shù)據(jù)的正確性。如圖2所示，為多個(gè)控制器要通過本發(fā)明提供的高隔離半雙工通信方式相互通信的連線。將通信接口模塊ICl、IC2、IC3、IC4的V+、D10、GND分別連接在一起，RX端，TX端分別連接到各自的控制器上。在隔離的通訊總線上外加隔離的電源到V+和GND之間。每一個(gè)通信接口模塊發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)候，在總線上的每個(gè)其他的模塊都會(huì)收到數(shù)據(jù)，自身也會(huì)收到數(shù)據(jù)進(jìn)行校核。最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)質(zhì)和范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊，其特征是:該模塊包括向外輸出TTL電平信號(hào)的輸出端RX、接收外部TTL電平信號(hào)的輸入端TX、控制電路的地線AGND、隔離的通信信號(hào)線DIO、隔離的信號(hào)電源線V+、隔離的信號(hào)地線GND、向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl和接收外部信號(hào)的隔離光耦0C2 ； 向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的集電極接向外輸出電平信號(hào)的輸出端RX，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的基極接控制電路的電源VCC，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的發(fā)射極接控制電路的地線AGND，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl中的發(fā)光二極管的陽極經(jīng)限流電阻Rl接隔離的信號(hào)電源線V+，向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl的發(fā)光二極管反向并聯(lián)一個(gè)二極管Dl,向外輸出信號(hào)的隔離光耦OCl中的發(fā)光二極管的陰極連接到接收外部信號(hào)的隔離光耦0C2的集電極； 接收外部信號(hào)的光耦0C2的集電極接隔離的通信信號(hào)線D10，接收外部信號(hào)的光耦0C2的發(fā)射極接隔離的信號(hào)地線GND，信號(hào)線DIO和地線GND之間并聯(lián)反向的二極管D2和瞬態(tài)抑制二極管Tl，接收外部信號(hào)的光耦0C2中的發(fā)光二極管的陽極接到控制電路的電源VCC，接收外部信號(hào)的光耦0C2中的發(fā)光二極管的陰極連接到接收外部TTL電平信號(hào)的輸入端TX，接收外部信號(hào)的光耦0C2的發(fā)光二極管反向并聯(lián)一個(gè)二極管D3。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊，其特征是:所述控制電路的電源VCC為直流電壓5V，或者為直流電壓3.3V，所述隔離的信號(hào)電源線V+的電壓最高可以 到+24V。
全文摘要
本發(fā)明涉及串行通訊領(lǐng)域，提供一種用于多控制器互連的高隔離直接并接半雙工通信接口模塊，包括向外輸出TTL電平信號(hào)的輸出端RX、接收外部TTL電平信號(hào)的輸入端TX、控制電路的地線AGND、隔離的通信信號(hào)線DIO、隔離的信號(hào)電源線V+、隔離的信號(hào)地線GND、向外輸出信號(hào)的隔離光耦OC1和接收外部信號(hào)的隔離光耦OC2；本發(fā)明通信接口模塊用于建立一個(gè)相對(duì)經(jīng)濟(jì)、高傳輸速率的通信平臺(tái)，該平臺(tái)同時(shí)具有傳輸距離遠(yuǎn)、現(xiàn)場(chǎng)多點(diǎn)通信組網(wǎng)、高隔離、可以直接并接、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H03K19/14GK103227636SQ201310101730
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月27日
發(fā)明者戴強(qiáng)晟, 章萍華, 魏征, 程蘭芬, 左文平, 謝睿, 王少榮 申請(qǐng)人:武漢新慧電氣科技有限公司, 上海華群實(shí)業(yè)股份有限公司