專利名稱：一種浮地設(shè)備接口隔離裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及浮地設(shè)備，更確切地說是涉及一種浮地設(shè)備接口隔離裝置。
背景技術(shù)：
浮地設(shè)備是指設(shè)備的參考地沒有和大地直接連接的設(shè)備。比如，帶天線的無線固定電話和無線調(diào)制解調(diào)器都是浮地設(shè)備。
現(xiàn)有技術(shù)中，浮地設(shè)備通過串行接口通訊電纜與其它設(shè)備直接相連。以帶有RS-232接口的浮地設(shè)備與通用串行總線(USB)接口設(shè)備相連為例，其中，RS-232是由電子工業(yè)協(xié)會(EIA)定義的串行數(shù)據(jù)通訊接口的電子與電纜鏈接特性的標(biāo)準(zhǔn)，是指數(shù)據(jù)終端設(shè)備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設(shè)備(DCE)之間串行二進制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。
如圖1所示，浮地設(shè)備通過RS-232接口與數(shù)字邏輯轉(zhuǎn)換電路相連，數(shù)字邏輯轉(zhuǎn)換電路再通過USB接口與USB接口設(shè)備相連。其中，數(shù)字邏輯轉(zhuǎn)換電路將浮地設(shè)備RS-232接口輸出的RS-232邏輯電平信號轉(zhuǎn)換成USB接口邏輯電平信號，使浮地設(shè)備從RS-232接口輸出的RS-232串行數(shù)據(jù)為USB接口所識別；數(shù)字邏輯轉(zhuǎn)換電路還將USB接口邏輯電平信號轉(zhuǎn)換成RS-232邏輯電平信號，使USB接口設(shè)備輸出的信號為RS-232接口所識別。
由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中，當(dāng)使用普通的串行數(shù)據(jù)通訊電纜直接連接浮地設(shè)備的接口電路和計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備的接口電路時，其中的數(shù)字邏輯轉(zhuǎn)換電路可以位于浮地設(shè)備和計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備的任意一側(cè)，如果因為雷擊或者其它原因使浮地設(shè)備的地電位上升，由于普通的串行數(shù)據(jù)通訊電纜無隔離作用，就會導(dǎo)致與浮地設(shè)備相連的設(shè)備外殼的電位隨之升高，也就可能對接觸到金屬外殼的人員造成人身傷害，因此，使用普通的串行數(shù)據(jù)通訊電纜直接連接浮地設(shè)備和計算機或其它有接地金屬外殼的設(shè)備就不能達到設(shè)備的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型的主要目的在于提供一種浮地設(shè)備接口隔離裝置，實現(xiàn)浮地設(shè)備與通訊設(shè)備之間的信號和地線隔離，達到設(shè)備的安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)要求。
為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種浮地設(shè)備接口隔離裝置，該裝置包括浮地設(shè)備接口電路、為浮地設(shè)備接口電路供電的浮地設(shè)備側(cè)電源、終端設(shè)備接口電路及為終端設(shè)備接口電路供電的終端設(shè)備側(cè)電源，該裝置關(guān)鍵在于還包括接口隔離電路，其連接在浮地設(shè)備接口電路和終端設(shè)備接口電路之間；所述接口隔離電路同時與為其供電的浮地設(shè)備側(cè)電源和為其供電終端設(shè)備側(cè)電源相連。
上述方案中，所述浮地設(shè)備接口電路可以包括接口連接器和接口電平轉(zhuǎn)換電路；所述接口連接器與浮地設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊接口相連；所述浮地設(shè)備側(cè)電源與對數(shù)據(jù)進行邏輯電平轉(zhuǎn)換的接口電平轉(zhuǎn)換電路相連；所述接口電平轉(zhuǎn)換電路連接在接口隔離電路和接口連接器之間。其中，所述浮地設(shè)備側(cè)電源可以為從接口連接器取出的電源，或為單獨的外接電源。
另外，所述浮地設(shè)備接口電路可以為與浮地設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊接口和接口隔離電路分別相連的接口連接器。
其中，所述接口連接器可以為RS-232接口連接器，或TTL接口連接器。
上述方案中，所述終端設(shè)備接口電路可以包括數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器和終端接口連接器；所述終端設(shè)備側(cè)電源與對數(shù)據(jù)進行電平轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器相連；所述終端接口連接器與有接地金屬外殼的設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊接口相連；所述數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器連接在接口隔離電路和終端接口連接器之間。其中，所述終端設(shè)備側(cè)電源為從接口連接器取出的電源，或為單獨的外接電源。
上述方案中，所述接口連接器可以為RS-232接口連接器或USB接口連接器。所述接口隔離電路為光耦合隔離電路。
可見，該實用新型可以很好地實現(xiàn)浮地設(shè)備與通訊設(shè)備之間的信號和地線隔離，這樣，不僅可以防止通訊時的共模干擾和噪音干擾，而且，當(dāng)一端的浮地設(shè)備因雷電和強電導(dǎo)致電位上升時，另一端的通訊設(shè)備因為與之隔離而不會有電位變化，因此，可以防止設(shè)備因為電位差而損壞，也可以避免對與設(shè)備直接接觸的人員造成人身傷害。同時，通過選擇不同隔離電壓的光耦隔離器件，還可以達到不同等級的安規(guī)要求。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)RS-232接口的浮地設(shè)備與USB接口設(shè)備的連接關(guān)系示意圖；圖2為本實用新型連接RS-232接口和USB接口的浮地設(shè)備接口隔離裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3為本實用新型連接RS-232接口和USB接口的浮地設(shè)備接口隔離裝置的電路原理圖；圖4為本實用新型連接TTL接口和RS-232接口的浮地設(shè)備接口隔離裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖5為本實用新型連接TTL接口和RS-232接口的浮地設(shè)備接口隔離裝置的電路原理圖。
具體實施方式
為使本實用新型的目的、技術(shù)方案以及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例，對本實用新型進一步詳細說明。
本實用新型為一種浮地設(shè)備接口隔離裝置，該裝置包括浮地設(shè)備接口電路及其供電電源、接口隔離電路和終端設(shè)備接口電路及其供電電源。其中，浮地設(shè)備接口電路可以包括接口連接器和接口電平轉(zhuǎn)換電路；終端設(shè)備接口電路可以包括接口連接器和數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器。接口電平轉(zhuǎn)換電路和數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器都是用于進行邏輯電平轉(zhuǎn)換的單元，其區(qū)別在于進行轉(zhuǎn)換的邏輯電平可以不同。本實用新型中，與浮地設(shè)備相連的計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備可以稱為終端設(shè)備，相應(yīng)的，與浮地設(shè)備接口電路通過接口隔離電路相連的計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備的接口電路就是所述的終端設(shè)備接口電路。
本實用新型中，浮地設(shè)備可以通過如下類型串行數(shù)據(jù)通訊接口和其它設(shè)備進行數(shù)據(jù)通訊RS-232接口、USB接口、RS-422接口、RS-485接口、V35接口、IEEE 1394接口等。本實用新型提供的這種浮地設(shè)備接口隔離裝置可以對上述串行數(shù)據(jù)通訊接口中的一種類型接口與另一種類型接口進行隔離，也可以對同一種類型的接口進行隔離。
下面以RS-232接口和USB接口隔離為例說明本實用新型的實現(xiàn)方案。本實施例中，浮地設(shè)備接口電路中的接口連接器為RS-232接口連接器，終端設(shè)備接口電路中的接口連接器為USB接口連接器，接口隔離電路為光耦合隔離電路。
圖2為連接RS-232接口和USB接口的浮地設(shè)備接口隔離裝置的結(jié)構(gòu)原理圖，包括RS-232接口連接器201、電源202、接口電平轉(zhuǎn)換電路203、光耦合隔離電路204、數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器205、電源206和USB接口連接器207。本實施例中，與浮地設(shè)備相連的RS-232接口是一種非標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口，其接口引腳的信號內(nèi)容和用途與標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口相同，但從該接口輸出的電平信號是一種晶體管-晶體管邏輯電平(TTL)信號，也是一種串行數(shù)據(jù)。采用非標(biāo)準(zhǔn)RS-232接口主要是為了節(jié)約成本。
其中，RS-232接口連接器201與浮地設(shè)備的RS-232接口相連；電源202從RS-232接口連接器201取得，用于為接口電平轉(zhuǎn)換電路203和光耦合隔離電路204分別供電；接口電平轉(zhuǎn)換電路203用于轉(zhuǎn)換信號的邏輯電平，即將電平邏輯反相，比如，可以將邏輯為“1”、電壓為2～5V的TTL電平信號轉(zhuǎn)換成邏輯為“0”、電壓為0～0.8V的TTL電平信號。本實施例中，由于RS-232接口連接器201和數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器205的信號電平邏輯不一致，所以采用接口電平邏輯轉(zhuǎn)換電路203將與其連接的兩端的設(shè)備的信號電平邏輯變?yōu)橐恢?。如果通過光耦合隔離電路204連接的兩個電路的信號電平邏輯是一致的，則接口電平轉(zhuǎn)換電路203可以省略。
光耦合隔離電路204通過光耦合傳輸數(shù)據(jù)，并對浮地設(shè)備和計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備的串行數(shù)據(jù)進行隔離；數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器205用于對RS-232串行數(shù)據(jù)和USB接口格式的串行數(shù)據(jù)進行控制和轉(zhuǎn)化；電源206從USB接口連接器207取得，用于為數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器205和光耦合隔離電路204分別供電；USB接口連接器207與具有USB接口的計算機或其它有接地金屬外殼的設(shè)備相連。這里，上述電源也可以由外接電源提供。
如圖2所示，當(dāng)浮地設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，浮地設(shè)備通過RS-232接口連接器201將TTL電平的RS-232串行數(shù)據(jù)發(fā)送給接口電平轉(zhuǎn)換電路203，接口電平轉(zhuǎn)換電路203對收到的TTL電平的RS-232串行數(shù)據(jù)的進行轉(zhuǎn)換，并發(fā)送給光耦合隔離電路204。光耦合隔離電路204通過光耦合將TTL電平數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器205，數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器205將收到的TTL電平的RS-232串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為USB接口邏輯電平的串行數(shù)據(jù)，并輸出給USB接口連接器207。然后，USB接口設(shè)備通過與其相連的USB接口連接器207接收USB接口邏輯電平的串行數(shù)據(jù)。
當(dāng)USB接口設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，USB接口設(shè)備通過與USB接口相連USB接口連接器207將USB接口邏輯電平的串行數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器205，數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器205將USB接口邏輯電平的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為TTL電平的RS-232串行數(shù)據(jù)，并發(fā)送給光耦合隔離電路204。光耦合隔離電路204通過光耦合將收到的RS-232串行數(shù)據(jù)傳輸給接口電平轉(zhuǎn)換電路203，接口電平轉(zhuǎn)換電路203將收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成需要的TTL電平的RS-232串行數(shù)據(jù)，并輸出給RS-232接口連接器201。然后，浮地設(shè)備通過RS-232接口連接器201接收RS-232串行數(shù)據(jù)。這樣，既實現(xiàn)了通訊設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊，同時也實現(xiàn)了通訊設(shè)備之間信號和地線的隔離。
圖3為本實用新型連接RS-232接口和USB接口的浮地設(shè)備接口隔離裝置的電路原理圖。其中，一端的RS-232接口連接器U1連接浮地設(shè)備的RS-232接口。RS-232接口連接器U1的接收數(shù)據(jù)信號線RS_TD和接收控制信號線RS_RTS通過上拉電阻與RS-232接口連接器U1的接口電源DVDD相連，RS-232接口連接器U1的發(fā)送數(shù)據(jù)信號線RS_TD和發(fā)送控制信號線RS_RTS與接口電平轉(zhuǎn)換電路U2和U3分別相連，接口電平轉(zhuǎn)換電路U2和U3的輸出端與光耦合隔離電路U5的接收端相連。RS-232接口連接器U1的接收數(shù)據(jù)信號線RS_RD和接收控制信號線RS_CTS通過上拉電阻與RS-232接口連接器U1的接口電源DVDD相連，RS-232接口連接器U1的接收數(shù)據(jù)信號線RS_RD和接收控制信號線RS_CTS與接口電平轉(zhuǎn)換電路U21和U31分別相連，接口電平轉(zhuǎn)換電路U21和U31的接收端與光耦合隔離電路U4的發(fā)送端相連。從RS-232接口連接器U1輸出接口電源DVDD經(jīng)過上拉電阻給光耦合隔離電路U4、U5供電。D為浮地設(shè)備側(cè)信號的公共參考點，G為計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備的信號的公共參考點，G為公共地。
光耦合隔離電路U5的輸出端與數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U6的接收端CTS_N和SIN/IR_SIN相連。光耦合隔離電路U4的接收端與數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U6的發(fā)射端RTS_N和SOUT/IR_SOUT相連。數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U6的信號線DM和DP通過上拉電阻與USB接口連接器U7的信號線DM和DP相連，其中，DM和DP分別為USB接口連接器U7的數(shù)據(jù)信號的負極和正極。從USB接口連接器U7取出+5V電壓，為數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U6供電。USB接口連接器U7與帶有USB接口的計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備相連。
在本實施例中，RS-232接口連接器U1為普通的DB9串口連接器，接口電平轉(zhuǎn)換電路U2、U3、U21、U31為型號為PMBT4401的NPN三極管，光耦合隔離電路U4、U5為型號為HCPL-0531的光耦隔離器，數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U6為型號為TUSD3410的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器，USB接口連接器U7為普通的USB-A接口連接器。
如圖3所示，當(dāng)浮地設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，浮地設(shè)備通過RS-232接口連接器U1的發(fā)送數(shù)據(jù)信號線RS_TD和發(fā)送控制信號線RS_RTS將RS-232串行數(shù)據(jù)分別發(fā)送給接口電平轉(zhuǎn)換電路U2、U3，接口電平邏輯轉(zhuǎn)換電路U2、U3將RS-232接口連接器U1輸出的TTL電平的RS-232串行數(shù)據(jù)變成需要的邏輯電平數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)給光耦合隔離電路U5。光耦合隔離電路U5通過光耦合將收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)給數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U6的接收端CTS_N和SIN/IR_SIN，數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U6將收到的RS-232串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為USB接口邏輯電平的串行數(shù)據(jù)，相應(yīng)的，通過信號線DM和DP將電平轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)信號發(fā)送給USB接口連接器U7。通過USB接口連接器U7，USB接口設(shè)備接收數(shù)據(jù)。
當(dāng)USB接口設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，USB接口設(shè)備通過USB接口連接器U7的信號線DM和DP將USB接口邏輯電平串行數(shù)據(jù)發(fā)送給數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U6，數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U6將收到的USB接口邏輯電平的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為需要的邏輯電平的RS-232串行數(shù)據(jù)，相應(yīng)的，通過輸出端RTS_N和SOUT/IR_SOUT將轉(zhuǎn)換后的電平信號發(fā)送到光耦合隔離電路U4。光耦合隔離電路U4通過光耦合將收到的信號轉(zhuǎn)發(fā)給口電平轉(zhuǎn)換電路U31和U21的接收端，接口電平邏輯轉(zhuǎn)換電路U31和U21將收到的邏輯電平數(shù)據(jù)變成需要的邏輯電平的RS-232串行數(shù)據(jù)，并轉(zhuǎn)發(fā)到RS-232接口連接器U1的接收數(shù)據(jù)信號線RS_RD和接收控制信號線RS_CTS。浮地設(shè)備通過RS-232接口連接器U1接收數(shù)據(jù)。
下面再以TTL接口和RS-232接口隔離為例說明本實用新型的實現(xiàn)方案。本實施例中，浮地設(shè)備接口電路僅包含接口連接器，浮地設(shè)備接口電路中的接口連接器為TTL接口連接器，終端設(shè)備接口電路中的接口連接器為RS-232接口連接器，接口隔離電路為光耦合隔離電路，終端設(shè)備接口電路中的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器為RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器。
圖4為連接TTL接口和RS-232接口的浮地設(shè)備接口隔離裝置的結(jié)構(gòu)原理圖，包括TTL接口連接器401、電源402、光耦合隔離電路404、RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器405、電源406和RS-232接口連接器407。本實施例中，RS-232接口為標(biāo)準(zhǔn)的RS-232接口，從該接口輸出的信號是RS-232差分電平格式的串行信號。
其中，TTL接口連接器401與浮地設(shè)備的TTL接口相連；電源402從RS-232接口連接器401取得，用于為光耦合隔離電路404供電；光耦合隔離電路404用于通過光耦合傳輸數(shù)據(jù)，并對浮地設(shè)備和計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備的串行數(shù)據(jù)進行隔離；RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器405是一種TTL電平與RS-232電平的轉(zhuǎn)換電路，用于對RS-232差分電平格式的串行數(shù)據(jù)和TTL電平數(shù)據(jù)進行控制和轉(zhuǎn)化；電源406從RS-232接口連接器407取得，用于為RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器405和光耦合隔離電路404分別供電；RS-232接口連接器407與具有RS-232接口的計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備相連。這里，上述電源也可以由外接電源提供。
如圖4所示，當(dāng)浮地設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，浮地設(shè)備通過TTL接口連接器401將TTL接口電平數(shù)據(jù)發(fā)送給光耦合隔離電路404。光耦合隔離電路404通過光耦合將TTL電平數(shù)據(jù)傳輸給RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器405，RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器405將TTL電平數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為RS-232差分電平格式的串行數(shù)據(jù)，并輸出給RS-232接口連接器407。其中，為RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器405供電的電源406從RS-232接口連接器407取得。然后，RS-232接口連接器407將RS-232格式的串行數(shù)據(jù)發(fā)送給與其相連的具有RS-232接口的計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備。
當(dāng)具有RS-232接口的計算機或其它有接地金屬外殼的設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，RS-232接口設(shè)備通過RS-232接口連接器407將RS-232差分電平格式的串行數(shù)據(jù)發(fā)送給RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器405，RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器405將RS-232差分電平格式的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為TTL電平數(shù)據(jù)，并發(fā)送給光耦合隔離電路404。光耦合隔離電路404通過光耦合將TTL電平數(shù)據(jù)傳輸給TTL接口連接器401。浮地設(shè)備通過TTL接口連接器401接收數(shù)據(jù)。這樣，就實現(xiàn)了通訊設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通訊，同時也實現(xiàn)了通訊設(shè)備之間信號和地線的隔離。
圖5為本實用新型連接TTL接口和RS-232接口的浮地設(shè)備接口隔離裝置的電路原理圖。其中，一端的TTL電平接口連接器U8連接浮地設(shè)備，TTL電平接口連接器U8的發(fā)送數(shù)據(jù)信號線TTL_TD和發(fā)送控制信號線TTL_RTS與光耦合隔離電路U9相連。TTL電平接口連接器U8的接收數(shù)據(jù)信號線TTL_RD和接收控制信號線TTL_CTS經(jīng)過上拉電阻與TTL電平接口連接器U8接口電源DVDD相連，TTL電平接口連接器U8的接收數(shù)據(jù)信號線TTL_RD和接收控制信號線TTL_CTS與光耦合隔離電路U10相連。從TTL電平接口連接器U8輸出接口電源DVDD給光耦合隔離電路U9、U10供電。
光耦合隔離電路U9的輸出端與RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11的接收端T1IN和T2IN相連，光耦合隔離電路U10的接收端與RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11的輸出端R1OUT和R2OUT相連。電源U12從RS-232接口連接器U13的控制信號RS_RTS和控制信號RS_DTR取得電源，控制信號RS_RTS和控制信號RS_DTR經(jīng)過整流二極管后連接到電源U12的輸入端IN，電源U12將輸入端IN的電壓變換為+5V電壓VDD，經(jīng)過輸出端OUT給RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11供電。由于控制信號RS_RTS和RS_DTR是RS-232差分電平輸出，所以這兩個信號能夠為RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11提供一定的電源功率。
RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11通過RS-232接口連接器U13與計算機或其他有接地金屬外殼設(shè)備相連。RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11的接收端R1IN和R2IN與RS-232接口連接器U13的發(fā)送數(shù)據(jù)信號線TTL_TD和發(fā)送控制信號線TTL_RTS分別相連，RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11的輸出端T1OUT和T2OUT與RS-232接口連接器U13的接收數(shù)據(jù)信號線RS_RD和接收控制信號線RS_CTS分別相連，RS-232接口連接器U13與具有RS-232接口的計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備相連。
在本實施例中，TTL接口連接器U8為普通的DB9串口連接器，光耦合隔離電路U9、U10為型號為HCPL-0531的光耦隔離器，RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11為型號為MAX3232E的RS-232接口收送器，電源U12為型號為LP2985的DC-DC電壓調(diào)整器，RS-232接口連接器U13為普通的DB9串口連接器。
如圖5所示，當(dāng)浮地設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，浮地設(shè)備通過TTL電平接口連接器U8發(fā)送TTL電平數(shù)據(jù)，TTL電平接口連接器U8通過發(fā)送數(shù)據(jù)信號線TTL_TD和發(fā)送控制信號線TTL_RTS將收到的數(shù)據(jù)發(fā)送到光耦合隔離電路U9的接收端。光耦合隔離電路U9通過光耦合將收到的數(shù)據(jù)和控制信號轉(zhuǎn)發(fā)到RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11的接收端T1IN和T2IN，RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11將接收到的TTL電平數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為RS-232差分電平數(shù)據(jù)，相應(yīng)地，通過發(fā)送端T1OUT和T2OUT將RS-232差分電平數(shù)據(jù)發(fā)送到RS-232接口連接器U13的接收數(shù)據(jù)信號線RS_RD和接收控制信號線RS_CTS。計算機或其它有接地金屬外殼的設(shè)備，通過RS-232接口連接器U13接收數(shù)據(jù)。
當(dāng)計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)時，計算機或其它設(shè)備通過RS-232接口連接器U13的發(fā)送數(shù)據(jù)信號線TTL_TD和發(fā)送控制信號線TTL_RTS將數(shù)據(jù)信號和控制信號發(fā)送給RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11的接收端R1IN和R2IN，RS-232數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器U11將收到的RS-232差分電平格式的串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為TTL接口電平數(shù)據(jù)，相應(yīng)地，通過輸出端R1OUT和R2OUT將TTL接口電平數(shù)據(jù)發(fā)送給光耦合隔離電路U10的接收端。光耦合隔離電路U10通過光耦合將收到的TTL電平數(shù)據(jù)傳輸?shù)絋TL電平接口連接器U8的接收數(shù)據(jù)信號線TTL_RD和接收控制信號線TTL_CTS。通過TTL電平接口連接器U8，浮地設(shè)備接收計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備發(fā)送來的數(shù)據(jù)。
本實用新型可以位于浮地設(shè)備內(nèi)部的接口側(cè)，還可以位于連接浮地設(shè)備和計算機或其它設(shè)備的串行數(shù)據(jù)通訊電纜上。
由此可見，如上所述的浮地設(shè)備接口隔離裝置，可以在浮地設(shè)備和計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)，同時也可以實現(xiàn)浮地設(shè)備和另一端的計算機或其它有接地金屬外殼設(shè)備的串行數(shù)據(jù)的隔離。也就是說，當(dāng)一端的浮地設(shè)備因雷電和強電導(dǎo)致電位上升時，另一端的通訊設(shè)備因為與之隔離而不會有電位變化，因此可以避免造成人身傷害。同時，通過選擇不同隔離電壓的光耦隔離器件，還可以達到不同等級的安規(guī)要求。
以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種浮地設(shè)備接口隔離裝置，包括浮地設(shè)備接口電路、為浮地設(shè)備接口電路供電的浮地設(shè)備側(cè)電源、終端設(shè)備接口電路及為終端設(shè)備接口電路供電的終端設(shè)備側(cè)電源，其特征在于，該裝置還包括接口隔離電路，其連接在浮地設(shè)備接口電路和終端設(shè)備接口電路之間；所述接口隔離電路同時與為其供電的浮地設(shè)備側(cè)電源和為其供電終端設(shè)備側(cè)電源相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述浮地設(shè)備接口電路包括接口連接器和接口電平轉(zhuǎn)換電路；所述接口連接器與浮地設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊接口相連；所述浮地設(shè)備側(cè)電源與對數(shù)據(jù)進行邏輯電平轉(zhuǎn)換的接口電平轉(zhuǎn)換電路相連；所述接口電平轉(zhuǎn)換電路連接在接口隔離電路和接口連接器之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述浮地設(shè)備側(cè)電源為從接口連接器取出的電源，或為單獨的外接電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述浮地設(shè)備接口電路為與浮地設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊接口和接口隔離電路分別相連的接口連接器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的裝置，其特征在于，所述接口連接器為RS-232接口連接器，或TTL接口連接器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述終端設(shè)備接口電路包括數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器和終端接口連接器；所述終端設(shè)備側(cè)電源與對數(shù)據(jù)進行電平轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器相連；所述終端接口連接器與有接地金屬外殼的設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊接口相連；所述數(shù)據(jù)接收和發(fā)送控制器連接在接口隔離電路和終端接口連接器之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的裝置，其特征在于，所述終端設(shè)備側(cè)電源為從接口連接器取出的電源，或為單獨的外接電源。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述接口連接器為RS-232接口連接器，或USB接口連接器。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、4、6或8所述的裝置，其特征在于，所述接口隔離電路為光耦合隔離電路。
專利摘要本實用新型公開了一種浮地設(shè)備接口隔離裝置，該裝置包括浮地設(shè)備接口電路、為浮地設(shè)備接口電路供電的浮地設(shè)備側(cè)電源、終端設(shè)備接口電路、為終端設(shè)備接口電路供電的終端設(shè)備側(cè)電源和連接在浮地設(shè)備接口電路和終端設(shè)備接口電路之間的接口隔離電路。該實用新型可以很好地實現(xiàn)浮地設(shè)備與通訊設(shè)備之間的信號和地線隔離，當(dāng)一端的浮地設(shè)備因雷電和強電導(dǎo)致電位上升時，另一端的通訊設(shè)備因為與之隔離而不會有電位變化，可以避免造成人身傷害。同時，通過選擇不同隔離電壓的光耦隔離器件，還可以達到不同等級的安規(guī)要求。
文檔編號H04L29/00GK2706976SQ20042005982
公開日2005年6月29日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者曾德新, 牛彥凱, 何海平 申請人:華為技術(shù)有限公司