CN107888471A - 一种电气隔离式usb‑rs485转换器 - Google Patents

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王明功
刘秀立
曾新武
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    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
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    • G06F13/382—Information transfer, e.g. on bus using universal interface adapter
    • G06F13/385—Information transfer, e.g. on bus using universal interface adapter for adaptation of a particular data processing system to different peripheral devices

Abstract

本发明公开了一种电气隔离式USB‑RS485转换器，所述转换器包括依次连接的USB插头模块、USB转TTL模块、光电隔离模块、TTL转RS485模块、RS485总线接口模块，还包括有电源隔离模块，该电源隔离模块的低压电源输入端与所述USB转TTL模块的电源端以及光电隔离模块的输入侧的电源端连接，电源隔离模块的高压电源输入端与所述RS485总线接口模块的电源端以及光电隔离模块的输出侧的电源端连接。本发明提供的USB‑RS485转换器具有通信速率高、安全可靠性好等优点。

Description

一种电气隔离式USB-RS485转换器
技术领域
本发明涉及一种USB-RS485转换器，尤其涉及一种电气隔离式USB-RS485转换器。
背景技术
目前为止大多数工业测量控制仪表都配有RS485总线接口用于测量数据的读取及控制参数的设置，成品的测量仪表通讯接口都与一次侧的强电采取了电气隔离措施以保证后端的采集设备及相关工作人员的人身安全，但是在仪表的生产过程中及成套设备的运行调试过程中难免存在着以下几个问题：
（1）接线错误：工控仪表有很多都是和高压或大电流的测量联系在一起，在生产调试运行的过程中很容易出现接线错误的情况，例如将高压接到了通讯接口或者在调试设备的过程中通讯线的接头不小心碰到了强电侧等，一旦出现这种情况，轻者烧坏通讯测试设备，重者造成人员触电事故。（2）产品电气隔离强度不够或者绝缘被破坏。市面难免存在着电气隔离设计不合格的产品，或者产品老化以及在雷雨天气导致通讯端口对强电侧的绝缘被破坏，在这种情况下工作人员去调试设备将会带来很严重的后果。
发明内容
为克服现有技术的不足及存在的问题，本发明提供一种电气隔离式USB-RS485转换器，该USB-RS485转换器具有通信速率高、安全可靠性好等优点。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种电气隔离式USB-RS485转换器，所述转换器包括依次连接的USB插头模块、USB转TTL模块、光电隔离模块、TTL转RS485模块、RS485总线接口模块，还包括有电源隔离模块，该电源隔离模块的低压电源输入端与所述USB转TTL模块的电源端以及光电隔离模块的输入侧的电源端连接，电源隔离模块的高压电源输入端与所述RS485总线接口模块的电源端以及光电隔离模块的输出侧的电源端连接。
进一步地，所述TTL转RS485模块与RS485总线接口模块之间连接有RS485输出保护模块。
优选地，所述RS485输出保护模块由串联连接的TVS管与自恢复保险管组成。
进一步地，所述转换器还包括有工作状态指示模块，该工作状态指示模块与所述USB转TTL模块以及光电隔离模块均连接。
较佳地，所述USB转TTL模块中的数据电平转换芯片为CH341；所述光电隔离模块中的隔离器件为高速光耦。
本发明提供的电气隔离式USB-RS485转换器，其采用数据电平转换芯片CH341作为转换器的主控芯片，该主控芯片可以将USB数据转换为TTL电平数据并带有收发数据控制引脚，可以直接控制TTL转RS485模块的收发使能，让TTL转RS485模块有更强的驱动能力；同时通过电源隔离模块与光电隔离模块可有效将采集设备侧与工控仪表侧的电源或数据信号进行电气隔离，有效提高了转换器的安全可靠性；且还通过设置RS485输出保护模块来降低RS485总线接口模块的故障率，从而有效避免转换器因接错线或误碰高压侧导致的损坏。
附图说明
图1是本发明实施例中所述电气隔离式USB-RS485转换器的电路结构示意框图。
图2是本发明实施例中所述电气隔离式USB-RS485转换器的具体电路结构原理图。
具体实施方式
为了便于本领域技术人员的理解，以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述。
如附图1所示，一种电气隔离式USB-RS485转换器，所述转换器包括依次连接的USB插头模块、USB转TTL模块、光电隔离模块、TTL转RS485模块、RS485总线接口模块，还包括有电源隔离模块，该电源隔离模块的低压电源输入端与所述USB转TTL模块的电源端以及光电隔离模块的输入侧的电源端连接，电源隔离模块的高压电源输入端与所述RS485总线接口模块的电源端以及光电隔离模块的输出侧的电源端连接。
作为优选的实施例，所述TTL转RS485模块与RS485总线接口模块之间连接有RS485输出保护模块，利用该RS485输出保护模块，可有效降低RS485总线接口模块的故障率，从而有效避免转换器因接错线或误碰高压侧导致的损坏。
作为优选的实施例，所述转换器还包括有工作状态指示模块，该工作状态指示模块与所述USB转TTL模块以及光电隔离模块均连接。利用所述工作状态指示模块，可指示数据的收发过程，让转换器的工作状态一目了然。
如附图2所示，在其中一个优选的实施例中，所述USB转TTL模块中的数据电平转换芯片为CH341，该数据电平转换芯片可以将USB数据转换为TTL电平数据并带有收发数据控制引脚，可以直接控制TTL转RS485模块的收发使能，让TTL转RS485模块有更强的驱动能力；所述电源隔离模块的芯片型号优选为NKE0505；所述光电隔离模块中的隔离器件优选为高速光耦，利用高速光耦组成的光电隔离模块，可将设备侧与工控仪表侧的数据信号进行电气隔离，其具有隔离电压高，通讯速率高以及通讯可靠性好等优点。另外，所述RS485输出保护模块优选由串联连接的TVS管（图2中的元件符号为TVS1与TVS2）与自恢复保险管（图2中的元件符号为PPTC1与PPTC2）组成。
此外，所述TTL转RS485模块中的数据转换芯片为可根据具体需要选择，该TTL转RS485模块与电源隔离模块为现有技术可实现的功能模块，在此不再详述。
与现有技术相比，本发明实施例提供的电气隔离式USB-RS485转换器，其采用数据电平转换芯片CH341作为转换器的主控芯片，该主控芯片可以将USB数据转换为TTL电平数据并带有收发数据控制引脚，可以直接控制TTL转RS485模块的收发使能，让TTL转RS485模块有更强的驱动能力，具体；同时通过电源隔离模块与光电隔离模块可有效将采集设备侧与工控仪表侧的电源或数据信号进行电气隔离，有效提高了转换器的安全可靠性；且还通过设置RS485输出保护模块来降低RS485总线接口模块的故障率，从而有效避免转换器因接错线或误碰高压侧导致的损坏。
上述实施例为本发明的较佳的实现方式，并非是对本发明的限定，在不脱离本发明的发明构思的前提下，任何显而易见的替换均在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电气隔离式USB-RS485转换器，其特征在于：所述转换器包括依次连接的USB插头模块、USB转TTL模块、光电隔离模块、TTL转RS485模块、RS485总线接口模块，还包括有电源隔离模块，该电源隔离模块的低压电源输入端与所述USB转TTL模块的电源端以及光电隔离模块的输入侧的电源端连接，电源隔离模块的高压电源输入端与所述RS485总线接口模块的电源端以及光电隔离模块的输出侧的电源端连接。
2.根据权利要求1所述的转换器，其特征在于：所述TTL转RS485模块与RS485总线接口模块之间连接有RS485输出保护模块。
3.根据权利要求2所述的转换器，其特征在于：所述RS485输出保护模块由串联连接的TVS管与自恢复保险管组成。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的转换器，其特征在于：所述转换器还包括有工作状态指示模块，该工作状态指示模块与所述USB转TTL模块以及光电隔离模块均连接。
5.根据权利要求4所述的转换器，其特征在于：所述USB转TTL模块中的数据电平转换芯片为CH341。
6.根据权利要求4所述的转换器，其特征在于：所述光电隔离模块中的隔离器件为高速光耦。
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