CN110611574B - 一种基于电流采样的双向通信接口电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于电流采样的双向通信接口电路，包括数据发送驱动电路和数据接收驱动电路；数据发送驱动电路输出供电和发送数据信号；数据接收驱动电路将通信总线上的应答数据通过电流采样电阻转换为电压信号，并对该电压信号进行放大后，与门限电压进行比较，转换成可被控制器识别的电平信号。本发明提供的基于电流采样的双向通信接口电路基于现有供电线路，在不增加额外连线条件下，能够实现外界与产品主控系统之间的双向数据传输，实现通信功能。

Description

一种基于电流采样的双向通信接口电路
技术领域
本发明涉及一种基于电流采样的双向通信接口电路，为数据通信技术领域，可应用于各种基于电源供电线路数据通信的仪器仪表设备。
背景技术
通信技术包括无线通信和有线通信两种。有线通信因具有不受外部环境干扰、电路结构简单、通信可靠性高等优点而广泛使用。有线通信通常采用RS485/422/232等串行通信协议传输数据，有标准的集成电路作为信号驱动器，通信信号传输线上的电压保持在标准范围内，数据传输速率高、传输距离远。
在某些产品电路中，通常只有电源供电线路，但是要求电源供电线路既要能够为产品提供供电，又能够实现对产品的双向数据通信，现有基于RS485/422/232等串行通信协议传输数据的方案就无法实现，需要开发专用的接口电路。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种基于电流采样的双向通信接口电路，可基于现有供电线路实现数据通信功能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：
一种基于电流采样的双向通信接口电路，其特征是，包括数据发送驱动电路和数据接收驱动电路；
数据发送驱动电路输出供电和发送数据信号；
数据接收驱动电路将通信总线上的应答数据通过电流采样电阻转换为电压信号，并对该电压信号进行放大后，与门限电压进行比较，转换成可被控制器识别的电平信号。
进一步地，数据发送驱动电路包括逻辑非门、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管；
TXD发送数据控制线连接至逻辑非门的输入端，逻辑非门的输出端经连接至第五三极管的基极，第五三极管的发射极接地，集电极与第四三极管的集电极共接于发送/接收信号线；
TXD发送数据控制线同时连接至第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，集电极连接至第三三极管的基极，第三三极管的集电极接电源VSet，第三三极管的发射极连接至第四三极管的基极，第四三极管的发射极经第八电阻连接至电源VSet。
进一步地，第三三极管的发射极还与第一二极管的阳极连接，第一二极管阴极连接至第三三极管的基极。
进一步地，第五三极管的集电极与第三二极管的阴极连接，第三二极管阳极与第二二极管的阴极共接于发送/接收信号线，第二二极管的阳极与第四三极管的集电极连接。
进一步地，数据接收驱动电路包括放大器和比较器；
放大器将电流采样电阻两端的电压进行差分放大后输入至比较器，与参考电压进行比较后输出。
进一步地，分压电阻将设定的电压信号进行分压后作为比较器的参考电压。
本发明所达到的有益效果：
本发明提供的基于电流采样的双向通信接口电路基于现有供电线路，在不增加额外连线条件下，能够实现外界与产品主控系统之间的双向数据传输，实现通信功能。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图；
图2为本发明的数据发送驱动电路原理图；
图3为本发明的数据接收驱动电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
由图1所示，本发明一种基于电流采样的双向通信接口电路包括两部分，分别为：数据发送驱动电路1、数据接收驱动电路2。通信总线实现供电、数据发送和接收功能。其中，数据发送驱动电路1实现输出供电和数据发送，为电路主控单元的正常工作提供工作能量；数据接收驱动电路2将通信总线上的应答数据通过电流采样转换为电压信号，通过差分放大电路后，与门限电压进行比较，转换成控制器能够识别的电平信号。
具体的，由图2所示，数据发送驱动电路包括二极管D1、D2、D3，逻辑非门N4，NPN三极管Q2、Q3、Q5，PNP三极管Q4，以及电阻R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8。TXD发送数据控制线经电阻R2连接至逻辑非门N4的输入端1A，逻辑非门N4的输出端经电阻R7连接至三极管Q5的基极，三极管Q5的发射极接地，三极管Q5的集电极与二极管D3的阴极连接，二极管D3阳极与二极管D2的阴极共接于Setting信号线；TXD发送数据控制线同时经电阻R3连接至三极管Q2的基极，三极管Q2的发射极接地，集电极连接至三极管Q3的基极，三极管Q3的集电极接电源VSet，三极管Q3的发射极经电阻R6接三极管Q4的基极，三极管Q4的集电极与二极管D2的阳极连接，三极管Q4的发射极连到至数据接收驱动电路的Setting1信号线，电源VSet经电阻R8连接至数据接收驱动电路的Setting1信号线；三极管Q3的发射极还与二极管D1的阳极连接，二极管D1阴极连接至三极管Q3的基极；三极管Q3的集电极与发射极之间还设置电阻R5；三极管Q3的集电极与基极间设置电阻R4。
二极管D1用于有助于提高三极管Q4的快速打开能力，逻辑非门N4保证通信输出控制信号对三极管Q4和Q5的驱动电平不冲突，二极管D2和D3用于防止电压反向击穿，保护电路。
结合图2所示，数据发送驱动电路工作过程：当TXD发送数据控制线为高电平时，当通信接口电路输出高电平信号，高电平信号也可以为电路提供电能。当TXD控制线为高电平时，三极管Q2导通，同时三极管Q3截止，三极管Q4导通，逻辑非门N4输出低电平控制信号，使三极管Q5截止，从而Setting信号线上输出为高电平Vbat。当TXD控制线为低电平时，三极管Q2截止，同时三极管Q3导通，三极管Q4截止，逻辑非门N4输出高电平控制信号，使三极管Q5导通，从而Setting信号线上输出为低电平。
由图3所示，数据接收驱动电路包括运算放大器U1A、U1B、电阻R10、R11、R12、R13、R14、R15、R16。Setting1信号线经电阻R11连接至运算放大器U1A的反相输入端，电源VSet经电阻R12连接至运算放大器U1A的正相输入端，运算放大器U1A的输出端经电阻R14连接至运算放大器U1B的反相输入端，电阻R15和R16将电压VCC进行分压后输入到运算放大器U1B正相输入端，运算放大器U1B的输出端输出信号。
运算放大器U1A用于将电流采样电阻R8两端的电压进行差分放大，运算放大器U1B作比较器功能，电阻R15和R16将电压VCC进行分压后输入到运算放大器U1B的引脚5，构成比较器的参考电压。
结合图3所示，数据接收驱动电路电路工作过程：在数据接收时，TXD发送数据控制线为高电平，即通信接口电路输出高电平信号。当应答信号到达时，会将Setting信号线的电平拉低，从而Setting信号线上流经的电流也增大，电流采样电阻R8两端的压差也增大，经电阻R11和R12后进入到运算放大器U1A的两个输入端引脚2和引脚3，进行差分放大，放大后的信号输入到运算放大器U1B的反相输入端引脚6，与引脚5的正相输入端输入的参考电压进行比较，由引脚7输出端输出比较的结果。数据接收驱动电路通过全硬件电路构成的模拟信号处理电路，可以释放控制器资源，将信号调理后的数字信号供给控制器识别，完成数据回读。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于电流采样的双向通信接口电路，其特征是，包括数据发送驱动电路和数据接收驱动电路；
数据发送驱动电路输出供电和发送数据信号；
数据接收驱动电路将通信总线上的应答数据通过电流采样电阻转换为电压信号，并对该电压信号进行放大后，与门限电压进行比较，转换成可被控制器识别的电平信号；
数据发送驱动电路包括逻辑非门、第二三极管、第三三极管、第四三极管、第五三极管，第一二极管、第二二极管、第三二极管以及第二~第八电阻；
TXD发送数据控制线经第二电阻连接至逻辑非门的输入端，逻辑非门的输出端经第七电阻连接至第五三极管的基极，第五三极管的发射极接地，第五三极管的集电极与第三二极管的阴极连接，第三二极管阳极与第二二极管的阴极共接于发送/接收信号线；
TXD发送数据控制线同时经第三电阻连接至第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，集电极连接至第三三极管的基极，第三三极管的集电极接电源VSet，第三三极管的发射极经第六电阻连接至第四三极管的基极，；第四三极管的集电极与第二二极管的阳极连接，第四三极管的发射极连到至数据接收驱动电路的Setting1信号线，电源VSet经第八电阻连接至数据接收驱动电路的Setting1信号线；
第三三极管的发射极还与第一二极管的阳极连接，第一二极管阴极连接至第三三极管的基极；
第三三极管的集电极与发射极之间还设置第五电阻；第三三极管的集电极与基极间设置第四电阻。
2.根据权利要求1所述的一种基于电流采样的双向通信接口电路，其特征是，数据接收驱动电路包括放大器和比较器；
放大器将电流采样电阻两端的电压进行差分放大后输入至比较器，与参考电压进行比较后输出。
3.根据权利要求2所述的一种基于电流采样的双向通信接口电路，其特征是，分压电阻将设定的电压信号进行分压后作为比较器的参考电压。
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