CN112634602B - 一种具有波形整形功能的rs-485电路 - Google Patents
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Abstract
一种具有波形整形功能的RS‑485电路，包括RS‑485芯片U1、光耦D1、光耦D2、光耦D4、三极管Q1、电阻R2、电阻R3和电阻R4、三极管Q2、电阻R10、电阻R11和电阻R13；光耦D2的副边集电极与DVDD相连，经电阻R2与三极管Q1的集电极相连后连接到M_RS485_RXD；光耦D2的副边发射极经电阻R3与三极管Q1的基极相连，且经电阻R4与三极管Q1的发射极相连后接地；光耦D1的副边集电极与485侧电源VCC相连，且经电阻R10连接三极管Q2的集电极后，连接RS‑485芯片U1的接收管脚4脚；光耦D1的副边发射极经电阻R11与三极管Q2的基极相连，光耦D1的副边发射极经电阻R13与三极管Q2的发射极相连后接地。其优点是：其电能表光耦收发端延时≤18μs，大大提高了电能表通讯成功率，提升了485通讯电路的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于抄表系统技术领域，具体涉及一种具有波形整形功能的RS-485电路。
背景技术
远程抄表主要分为两类，一类是基于电力线载波的抄表系统，其优点是布线少、成本低；但由于信号和强电在同一根线上传输，传输过程中不可避免地存在强电场的干扰，信号的可靠性受到影响，而且随着传输距离的增大，信号的衰减较快，影响了抄表数据的可靠性；另一类是基于电阻RS-485的抄表系统，传统的485电路，整形前电能表光耦收发端延时较长。如图2所示，包括RS-485芯片U1，功能为485信号收发，RS-485芯片U1的1脚为接收输出端，2脚为接收输出使能脚，3脚为发送输出使能脚，4脚为发送输入端；还包括光耦D1、光耦D2、光耦D4，起到光电隔离作用；光耦D2的原边正极通过电阻R7与485侧电源VCC相连，光耦D2的原边负极与RS-485芯片U1的1脚相连，光耦D2的副边集电极通过电阻R1上拉到主系统电源，同时连接主系统的接收管脚，光耦D2的副边发射极接地；光耦D4的原边正极通过电阻R8与主系统电源相连，光耦D4的原边负极与主系统的使能管脚相连，光耦D4的副边集电极与485侧电源VCC相连，光耦D4的副边发射极通过电阻R12接地，同时连接RS-485芯片U1的2脚；光耦D1的原边正极通过电阻R14与主系统电源相连，光耦D1的原边负极与主系统的发送管脚相连，光耦D1的副边集电极通过电阻R15上拉到485侧电源VCC，光耦D1的副边发射极接地；电阻R7和电阻R14为上拉电阻，电阻R12为下拉电阻，作用是稳定端口的电平，有效减少电能表的功耗，并使电能表的功耗稳定在一定值。由于光耦导通/关断的延时时间较长，通讯成功率存在一定的影响，而且，通讯速率通常只能在9600bps以下，无法满足一些通讯速率要求较高的应用场景。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种可以满足高通讯速率要求的具有波形整形功能的RS-485电路。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种具有波形整形功能的RS-485电路，包括RS-485芯片U1、光耦D1、光耦D2、光耦D4，RS-485芯片U1的1脚为接收输出端，2脚为接收输出使能脚，3脚为发送输出使能脚，4脚为发送输入端；
光耦D2的原边正极通过电阻R7与485侧电源VCC相连，光耦D2的原边负极与RS-485芯片U1的1脚相连；
光耦D4的原边正极通过电阻R8与主系统电源DVDD相连，光耦D4的原边负极与主系统的使能管脚M_RS485_DE/RE相连；光耦D4的副边集电极与485侧电源VCC相连，光耦D4的副边发射极连接RS-485芯片U1的2、3脚，且经电阻R12接地；
光耦D1的原边正极经电阻R14与主系统电源DVDD相连，光耦D1的原边负极与主系统的发送管脚M_RS485_TXD相连；
其特征在于：还包括：三极管Q1、电阻R2、电阻R3和电阻R4组成发送端整形电路，三极管Q2、电阻R10、电阻R11和电阻R13组成接收端整形电路；
光耦D2的副边集电极与主系统电源DVDD相连，且连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极相连后连接到主系统的接收管脚M_RS485_RXD；光耦D2的副边发射极经电阻R3与三极管Q1的基极相连，且经电阻R4与三极管Q1的发射极相连后接地；
光耦D1的副边集电极与485侧电源VCC相连，且经电阻R10连接三极管Q2的集电极后，连接RS-485芯片U1的接收管脚4脚；光耦D1的副边发射极经电阻R11与三极管Q2的基极相连，光耦D1的副边发射极经电阻R13与三极管Q2的发射极相连后接地。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的电能表光耦收发端延时≤18μs，大大提高了电能表通讯成功率，提升了485通讯电路的可靠性。测试整形前后光耦导通/关断的延时时间，结果如下：
| 下降沿 | 上升沿 | |
| 整形前 | 8μs | 32μs |
| 整形后 | 3.2μs | 10.4μs |
现有技术中的RS-485电路，由于光耦导通/关断的延时时间较长，通讯成功率存在一定的影响，而且，通讯速率通常只能在9600bps以下，无法满足一些通讯速率要求较高的应用场景；而本发明能有效地降低收发端延时时间，根据测试结果，本发明能够在成本增加极小的情况下，将通讯速率提高到19200bps以上，能够适用一些高速通讯的应用场景，提高了485通讯的成功率和电能表的可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例的电路图；
图2是现有技术的RS-485电路的电路图。
具体实施方式
下面结合附图实施例，对本发明做进一步描述：
实施例1
如图1所示，一种具有波形整形功能的RS-485电路，包括RS-485芯片U1、光耦D1、光耦D2、光耦D4；RS-485芯片U1 功能为485信号收发，作为光耦的光耦D1、光耦D2、光耦D4，它们起到光电隔离作用；RS-485芯片U1的1脚为接收输出端，2脚为接收输出使能脚，3脚为发送输出使能脚，4脚为发送输入端，5脚为地，6、7脚分别为485通讯信号管脚、8脚为电源脚；
还包括：三极管Q1、电阻R2、电阻R3和电阻R4组成发送端整形电路，三极管Q2、电阻R10、电阻R11和电阻R13组成接收端整形电路；
光耦D2的原边正极通过电阻R7与485侧电源VCC相连，光耦D2的原边负极与RS-485芯片U1的1脚相连；光耦D2的副边集电极与主系统电源DVDD相连，且连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极相连后连接到主系统的接收管脚M_RS485_RXD；光耦D2的副边发射极经电阻R3与三极管Q1的基极相连，且经电阻R4与三极管Q1的发射极相连后接地；
光耦D4的原边正极通过电阻R8与主系统电源DVDD相连，光耦D4的原边负极与主系统的使能管脚M_RS485_DE/RE相连；光耦D4的副边集电极与485侧电源VCC相连，光耦D4的副边发射极连接RS-485芯片U1的2、3脚，且经电阻R12接地；
光耦D1的原边正极经电阻R14与主系统电源DVDD相连，光耦D1的原边负极与主系统的发送管脚M_RS485_TXD相连；光耦D1的副边集电极与485侧电源VCC相连，且经电阻R10连接三极管Q2的集电极后，连接RS-485芯片U1的接收管脚4脚；光耦D1的副边发射极经电阻R11与三极管Q2的基极相连，光耦D1的副边发射极经电阻R13与三极管Q2的发射极相连后接地。
电阻R7和电阻R14为上拉电阻，电阻R12为下拉电阻；它们的作用是稳定端口的电平，有效减少电能表的功耗，并使电能表的功耗稳定在一定值。
本发明的工作原理如下：
如图1所示，RS-485芯片U1通过发送脚1脚发出通信信号，当为高电平时，光耦光耦D2关断，光耦D2副边集电极为高电平，当RS-485芯片U1的1脚发出低电平时，光耦光耦D2副边集电极与发射极导通，集电极变为低电平；当再次发出高电平时，光耦D2副边集电极变为高电平，实现高低电平通信；由于光耦的特性，副边的高低电平变换不能实时跟踪原边的变换，导通时的下降沿和关断时的上升沿均有较大的延时，因此，不加整形电路的458光耦隔离电路，通讯速率通常只能在9600bps以下。
增加整形电路之后，当RS-485芯片U1的1脚发出低电平时，光耦光耦D2副边集电极与发射极导通，主系统电源电压加到发射极上，驱动三极管Q1导通，主系统接收管脚M_RS485_RXD迅速被拉到低电平，当RS-485芯片U1的1脚再次发出高电平时，光耦D2副边集电极与发射极关断，发射极通过电阻电阻R4快速放电，使得三极管Q1基极电压迅速降低，会加速三极管Q1的关断，主系统接收管脚电平迅速拉高，起到减小延时时间的作用。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (1)
1.一种具有波形整形功能的RS-485电路，包括RS-485芯片U1、光耦D1、光耦D2、光耦D4，RS-485芯片U1的1脚为接收输出端，2脚为接收输出使能脚，3脚为发送输出使能脚，4脚为发送输入端；
光耦D2的原边正极通过电阻R7与485侧电源VCC相连，光耦D2的原边负极与RS-485芯片U1的1脚相连；
光耦D4的原边正极通过电阻R8与主系统电源DVDD相连，光耦D4的原边负极与主系统的使能管脚M_RS485_DE/RE相连；光耦D4的副边集电极与485侧电源VCC相连，光耦D4的副边发射极连接RS-485芯片U1的2脚、3脚，且经电阻R12接地；
光耦D1的原边正极经电阻R14与主系统电源DVDD相连，光耦D1的原边负极与主系统的发送管脚M_RS485_TXD相连；
其特征在于：还包括：三极管Q1、电阻R2、电阻R3和电阻R4组成发送端整形电路，三极管Q2、电阻R10、电阻R11和电阻R13组成接收端整形电路；
光耦D2的副边集电极与主系统电源DVDD相连，且连接电阻R2的一端，电阻R2的另一端与三极管Q1的集电极相连后连接到主系统的接收管脚M_RS485_RXD；光耦D2的副边发射极经电阻R3与三极管Q1的基极相连，且经电阻R4与三极管Q1的发射极相连后接地；
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