一種礦用rs-485隔離中繼器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種工業(yè)通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種適用于煤礦井下的RS-485通信的隔離中繼器。
【背景技術(shù)】
[0002]RS-485總線是一種用于設(shè)備互聯(lián)網(wǎng)的、經(jīng)濟(jì)型的、傳統(tǒng)的工業(yè)總線信號傳輸方式。RS-485總線是測控領(lǐng)域廣泛采用的一種現(xiàn)場總線形式，由于采用了平衡發(fā)送和差分接收的方式，可以有效地克服共模干擾，并具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率和傳輸距離。
[0003]隨著煤礦監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，由RS-485通信接口所組成的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，已被廣泛的應(yīng)用于煤礦電力、安全等監(jiān)控系統(tǒng)中。由于井下環(huán)境的特殊性，一般設(shè)備輸出的RS-485信號不能滿足煤礦井下的要求，因此需要對內(nèi)部提供的信號與對外輸出的信號進(jìn)行隔離，即采用RS-485隔離中繼器。
[0004]目前，傳統(tǒng)的RS-485隔離中繼器一般采用光耦隔離方式，該隔離中繼器主要包括非隔離485芯片、高速光耦以及隔離電源，隔離電源為光耦兩側(cè)提供隔離電源，發(fā)送、接收以及收發(fā)控制信號通過高速光耦實現(xiàn)隔離，從而實現(xiàn)了通信隔離。該方式主要缺點有電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、速率受限制等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于:克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的RS-485隔離中繼器存在的問題，提供一種簡單實用的RS-485隔離中繼器，可廣泛應(yīng)用于煤礦井下的RS-485信號隔離場合。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]一種礦用RS-485隔離中繼器，其特征在于，包括信號I端、信號2端、自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路及隔離電源，所述信號I端的發(fā)送端和信號2端接收端連接，信號I端的接收端和信號2端發(fā)送端連接，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路I連接信號I端的發(fā)送端和收發(fā)控制端，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路2連接信號2端的發(fā)送端和收發(fā)控制端，隔離電源為信號I端及信號2端提供隔離電源。該中繼器電路設(shè)計符合煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和要求，可用于煤礦井下RS-485通信。
[0008]本發(fā)明礦用RS-485隔離中繼器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果:
[0009]1.本發(fā)明具有模塊化、小體積、低功耗的特點；
[0010]2.本發(fā)明消除了與光耦相關(guān)的不確定的電流傳送比率、非線性傳送特性以及隨時間漂移和隨溫度漂移問題；
[0011]3.本發(fā)明在進(jìn)行設(shè)計時充分考慮煤礦本質(zhì)安全要求，滿足煤礦井下特殊環(huán)境對電氣設(shè)備的要求，能夠用于煤礦井下的RS-485信號隔離場合。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；
[0013]圖2為本發(fā)明信號I端及自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路I電路圖；
[0014]圖3為本發(fā)明信號2端及自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路2電路圖；
[0015]圖4為本發(fā)明隔離電源電路圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白與理解，以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。本實施例不得用于解釋對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制。
[0017]參看圖1
[0018]本實施例所述的礦用RS-485隔離中繼器，包括信號I端、信號2端、自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路及隔離電源，所述信號I端的發(fā)送端和信號2端接收端連接，信號I端的接收端和信號2端發(fā)送端連接，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路I連接信號I端的發(fā)送端和收發(fā)控制端，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路2連接信號2端的發(fā)送端和收發(fā)控制端，隔離電源為信號I端及信號2端提供隔離電源。該中繼器電路設(shè)計符合煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和要求，可用于煤礦井下RS-485通信。
[0019]參看圖2
[0020]該電路包括信號I端及自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路1，信號I端包括浪涌保護(hù)電路、防反射電阻及基于SP485構(gòu)成的RS-485通信電路，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路I包括反相器74HC1G04、電阻、電容及二極管等。
[0021]參看圖3
[0022]該電路包括信號2端及自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路2，信號2端包括浪涌保護(hù)電路、防反射電阻及基于ADM3483構(gòu)成的RS-485通信電路，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路2包括反相器74HC1G04、電阻、電容及二極管等。
[0023]參看圖4
[0024]所述隔離電源電路采用廣東金升陽公司生產(chǎn)的B0505S-1W隔離電源模塊，該電源輸入輸出均為5V隔離電源，對電源輸入端及輸出端進(jìn)行濾波處理。
[0025]中繼器工作原理如下:
[0026]中繼器分為空閑和數(shù)據(jù)傳輸兩種狀態(tài)，數(shù)據(jù)傳輸格式通常是起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位?？臻e時發(fā)送口為高電平，當(dāng)有數(shù)據(jù)時總線由高電平跳至低電平，這個低電平就作為起始位。
[0027](I)空閑狀態(tài)
[0028]當(dāng)中繼器上電啟動運行或總線上沒有數(shù)據(jù)傳送時，中繼器工作在空閑狀態(tài)，RS-485收發(fā)器U1、U2均為接收數(shù)據(jù)狀態(tài)，收發(fā)控制端DI2、R02均為高電平。
[0029](2)數(shù)據(jù)右傳
[0030]當(dāng)RS-485收發(fā)器Ul檢測到連接其A1、B1引腳總線上的差動信號有數(shù)據(jù)向左傳送時，它通過RS-485收發(fā)器Ul的RO引腳以RS-232的方式逐位接收數(shù)據(jù)，并通過RS-485收發(fā)器U2的TXD引腳以RS-232的方式逐位輸出數(shù)據(jù)。
[0031]當(dāng)差分信號變?yōu)榈碗娖?起始位)時，DI2變?yōu)榈碗娖剑珼I2除了作為數(shù)據(jù)外又經(jīng)過施密特觸發(fā)器的整形、反向后作為U2的控制信號，由于控制信號此時為高電平，表示發(fā)送允許，故U2將低電平信號通過A2、B2差分輸出。
[0032]起始位結(jié)束后，后面的數(shù)據(jù)位可能為高位，也可能為低位，分以下兩種情況說明:
[0033]I)如果是低位，根據(jù)前面分析可知，可輸出低電平。
[0034]2)如果是高位，高電平信號可以被Ul接收，但不能通過U2，因為此時DI2為高電平，則U2的收發(fā)控制信號為低電平，故U2處于接收狀態(tài)。此時由于電阻的上拉作用，U2的A2、B2差分總線上還是呈現(xiàn)為高電平信號。
[0035](3)數(shù)據(jù)左傳
[0036]當(dāng)RS-485收發(fā)器U2檢測到連接其A2、B2引腳總線上的差動信號有數(shù)據(jù)向左傳送時，它通過RS-485收發(fā)器U2的RXD引腳以RS-232的方式逐位接收數(shù)據(jù)，并通過RS-485收發(fā)器Ul的DI引腳以RS-232的方式逐位輸出數(shù)據(jù)。
[0037]當(dāng)差分信號變?yōu)榈碗娖?起始位)時，R02變?yōu)榈碗娖剑琑02除了作為數(shù)據(jù)外又經(jīng)過施密特觸發(fā)器的整形、反向后作為Ul的控制端，由于控制信號此時為高電平，表示發(fā)送允許，故Ul將低電平信號通過Al、BI差分輸出。
[0038]起始位結(jié)束后，后面的數(shù)據(jù)位可能為高位，也可能為低位，分以下兩種情況說明:
[0039]I)如果是低位，根據(jù)前面分析可知，可輸出低電平。
[0040]2)如果是高位，高電平信號可以被U2接收，但不能通過U1，因為此時R02為高電平，則Ul的收發(fā)控制信號為低電平，故Ul處于接收狀態(tài)。此時由于電阻的上拉作用，Ul的AUBl差分總線上還是呈現(xiàn)為高電平信號。
[0041]自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路作用如下:
[0042]當(dāng)自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路的輸入信號為低電平時，RC延時電路經(jīng)過二極管放電，經(jīng)過極短放電延時，輸出控制信號為高電平；當(dāng)輸入信號為高電平時，RC延時電路充電，經(jīng)過與RC乘積有關(guān)時間充電延時，輸出控制信號為低電平。因此發(fā)送器在發(fā)送高電平的時候，在短延時內(nèi)不再是處于高阻狀態(tài)，仍有驅(qū)動電流存在，這樣在一定程度上可以增加接口的抗干擾能力。
【主權(quán)項】
1.一種礦用RS-485隔離中繼器，其特征在于，包括信號I端、信號2端、自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路及隔離電源，所述信號I端的發(fā)送端和信號2端接收端連接，信號I端的接收端和信號2端發(fā)送端連接，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路I連接信號I端的發(fā)送端和收發(fā)控制端，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路2連接信號2端的發(fā)送端和收發(fā)控制端，隔離電源為信號I端及信號2端提供隔離電源。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的礦用RS-485隔離中繼器，其特征在于，所述信號I端采用非隔離的485芯片，所述信號2端采用隔離485芯片ADM2483。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦用RS-485隔離中繼器，其特征在于，包括信號1端、信號2端、自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路及隔離電源，所述信號1端的發(fā)送端和信號2端接收端連接，信號1端的接收端和信號2端發(fā)送端連接，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路1連接信號1端的發(fā)送端和收發(fā)控制端，自動收發(fā)轉(zhuǎn)換電路2連接信號2端的發(fā)送端和收發(fā)控制端，隔離電源為信號1端及信號2端提供隔離電源。該中繼器電路設(shè)計符合煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)規(guī)范和要求，可用于煤礦井下RS-485通信。
【IPC分類】H04L12-02
【公開號】CN104683116
【申請?zhí)枴緾N201510126478
【發(fā)明人】吳淼, 劉希高, 劉志民, 呂一鳴, 周游, 張金濤, 羅婉婉, 李旭, 郝建生, 馬昭, 王學(xué)成, 王傳武
【申請人】中國礦業(yè)大學(xué)(北京)
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2015年3月23日