CN201118630Y - 一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器 - Google Patents

一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器 Download PDF

Info

Publication number
CN201118630Y
CN201118630Y CNU2007201706421U CN200720170642U CN201118630Y CN 201118630 Y CN201118630 Y CN 201118630Y CN U2007201706421 U CNU2007201706421 U CN U2007201706421U CN 200720170642 U CN200720170642 U CN 200720170642U CN 201118630 Y CN201118630 Y CN 201118630Y
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
isolation signals
photoelectricity isolation
photoelectricity
collector electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNU2007201706421U
Other languages
English (en)
Inventor
李俊红
盛雷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SHENZHEN TIANXINGJIAN ELECTRONICS CO Ltd
Original Assignee
SHENZHEN TIANXINGJIAN ELECTRONICS CO Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SHENZHEN TIANXINGJIAN ELECTRONICS CO Ltd filed Critical SHENZHEN TIANXINGJIAN ELECTRONICS CO Ltd
Priority to CNU2007201706421U priority Critical patent/CN201118630Y/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN201118630Y publication Critical patent/CN201118630Y/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器,主机收发器包括光电隔离信号发送电路、光电隔离信号接收电路、短路保护电路、功率放大电路;从机收发器包括光电隔离信号发送电路、光电隔离信号接收电路、电平甄别电路、二四线转换电路。本实用新型实现了光电隔离两芯线传输,不区分极性,短路保护,可并联多台从机等所有宣称的功能。

Description

一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器
技术领域
本实用新型涉及通讯总线的收发装置,主要是指一种应用于主从式总线 型数据传输网络的无极性两芯线光电隔离通讯总线收发器。 背景技术
在电子测量、数据采集、自动控制领域有很多电子装置是长期安装在现 场的智能设备,这些设备需要与同类设备并联在一条通讯总线上并与上位机
系统连接起来组成一个计算机现场总线网络。如图5所示。由于总线长度可 能很长(达到1Km之长),因此各种电磁骚扰、雷击、EFT等均可能经由总线 之感应、传导至现场的智能设备,并对其构成干扰,使其程序不能正常运行、 存储的数据发生不正常的变化等等。为了减小干扰造成的损害,工业领域常 用光电隔离的方法将内部电路与信号接口隔离开来。
现有的RS485总线等形式的现场总线由于其芯片需要供电,而各从机 如给RS485接口芯片供电就需要增加一个隔离电源,这就大大增加了从机的 成本,而如果采用主机通过电源总线供电使得传输线路芯数成倍地增加为4 芯线,不但增加了线路的成本,而且增加了现场接线工作量和难度,同时给 维护带来不便。另外长距离的低压供电也使RS485芯片工作在不稳定的电压 下,影响了通讯的可靠性,使误码率显著上升。
而传统的4-20mA电流环电路尽管能实现光电隔离的远程传输,但不能 实现多个从机的并联,只能实现点对点通讯,而且要实现收发双工也需用4 芯线。同时4芯线是有极性之分的。 发明内容
本实用新型的目的是提供一种应用于主从式总线型数据传输网络的无 极性两芯线光电隔离通讯总线收发器,该总线收发器既能实现光电隔离,又能实现两芯线不分极性的连接,还能实现多从机并联的新型主从式总线接口 电路,同时该总线接口电路具有过载和短路保护功能。实现本实用新型的技术方案是:这种总线收发器包括主机收发器和从机 收发器,其中:主机收发器包括光电隔离信号发送电路、光电隔离信号接收电路、短路 保护电路、功率放大电路,其中光电隔离信号发送电路经功率放大电路和光 电隔离信号接收电路接短路保护电路,短路保护电路接光电隔离信号发送电 路,功率放大电路和光电隔离信号接收电路接两芯总线接口,光电隔离信号 接收电路接接收数据(RXD),光电隔离信号发送电路接发送数据(TXD);从机收发器包括光电隔离信号发送电路、光电隔离信号接收电路、电平 甄别电路、二四线转换电路,其中二四线转换电路分别接两芯总线接口、经光电隔离信号发送电路接(TXD')、经电平甄别电路和光电隔离信号接收电 路接(RXD')。该技术方案还包括:所述主机收发器电路中,光电耦合器(OP3)的发光二极管正极经电阻 (R11)接电源,其负极经门电路U1B、 U1A接(TXD), (OP3)的光敏三 极管集电极经电阻R9、 R8接三极管BG2基极,BG2集电极经二极管D5、 电阻R10接光电耦合器(OP4)的发光二极管负极,(OP4)的光敏三极管集 电极接U1B,将RXD接在(OP4)的光敏三极管集电极与U1B的连接处, 将总线输出端A接在BG2集电极与D5的连接处,将总线输出端B接在(OP3) 的光敏三极管发射极与地的连接处。所述从机收发器电路中,光电耦合器(OP1)的发光二极管正极经电阻 (R5)接电源,其负极接(TXD' ), (OP1)的光敏三极管集电极经电阻(R1) 接并联的二极管D1、 D2,光电耦合器(OP2)的集电极接电源和(RXD'),(OP2)的发光二极管负极接三极管BG1集电极,BG1基极经电阻R4、 R3、 稳压二极管DW—路经电阻R2接(OP2)的发光二极管正极,另一路接在(Rl)与D1、 D2之间的连接处,BG1发射极与(OP1)的光敏三极管发射 极之间接二极管D3、 D4正极,D3、 D4的负极分别接D1、 D2的正极。本实用新型具有的有益效果:① 总线上的各从机的两芯通讯线可不分极性地连接在总线上;② 总线短路不会损坏任何设备;③ 各从机均不需要给总线接口电路供电;④ 总线接口电路与各个从机内部电路完全隔离;⑤ 总线的最远传输距离在满载情况下可达1200m。 附图说明图1是本实用新型的主机收发器电路框图。 图2是本实用新型的从机收发器电路框图。 图3是图2的电路原理图。 图4是图1的电路原理图。 图5是本实用新型的工作状态示意图。 具体实施方式下面结合附图对本实用新型做进一步说明: 功能原理① 在从机收发器上用0P1、0P2两个光电耦合器实现了通讯线路与从机内 部核心电路之间的彻底电气隔离;② 在主机收发器上用0P3、0P4两个光电耦合器实现了通讯线路与主机内 部核心电路之间的彻底电气隔离;③ 在从机收发器上用Dl、 D2、 D3、 D4实现了极性转换使从机通讯线与总 线的接线可以不考虑极性任意相连;④ 在从机收发器上用稳压管DW与三极管BG1及R3、 R4、 0P1、 0P2、 Rl、 R2连成图5所示电路实现了收发共用二条线而不是各自单独用二条 线;⑤ 在主机收发器上通过0P4、 R7、 U1B、 0P3组成的反馈电路,实现了主 机收发器的过载及短路保护;⑥ 在主机收发器上通过三极管BG2、 二极管D5、 RIO、 0P4组成的如图4 所示电路实现了主机收发器共用二条线而不是各自单独用二条线;⑦ 通过主机收发器BG1的集电极开路设计,从机收发器上0P2、 BG1、 R2、 R3、 R4、 DW1组成的如图5的电路设计,这两者之间的组合实现了在 一条二芯线路上可以由一个主机收发器向多个从机收发器同时发送数 据;⑧ 通过主机收发器0P4、 RIO、 D5的限制电流方向的设计,从机上0P1、 Rl设计,这两者之间的组合实现了一条两芯线路上多个从机中任意一 个均可向主机收发器发送数据。主机收发器框图如图l所示,由光电隔离发送电路、光电隔离接收电路、 短路保护电路、信号放大电路四个部分组成。从机收发器框图如图2所示,由光电隔离发送电路、光电隔离接收电路、 电平甄别电路、二四线转换电路四个部分组成。从机收发器电路原理如图3 ,主机收发器电路原理如图4 。 工作原理当主机欲发送数据给从机,就将信号加在TXD端,TXD高电平时U1A输 出低电平,U1B输出高电平,0P3中发光二极管截止,光敏三极管截止,BG2截止总线输出端A点电平(相对B点)为大约V^3.9V (为低电平);TXD低 电平时,如A、 B未短路且从机未向主机发信号时,U1B的另一端由于0P4 的光敏三极管未导通也呈高电平,因此U1A输出低电平,0P3发光二极管导 通,光敏三极管导通,BG2导通,A点电压为V尸14.7V (为高电平)。如将从机收发器与主机收发器连接起来,当TXD低电平时,VA=14.7V, 为高电平状态时,如连接情况是A-A' , B-B',则D1、 D4导通,D2、 D3截 止,C、 D间电压Vc-VD=14. 7V-1.4V=13. 3V,如连接情况是A-B' 、 B-A',则 Dl、 D4截止,D2、 D3导通,C、 D间电压V「V。二14. 7V-1. 4V=13. 3V。可见连 接是不用考虑极性的,此时DW1 (6.2V)稳压管、BG1三极管导通、0P2的发 光二极管导通,RXD'为低电平。从机收到了与主机发出的信号同相位的信号当TXD高电平时,VA=3.9V为低电平状态,无论何种连接方式 VC-VD=3. 9V-0. 6V=3. 3V (二极管不导通时压降很小),此时DW (6. 2V稳压管) 不导通,BG1不导通、0P2截止,RXD'为高电平。从机也收到了与主机发出 的信号同相位的信号。上述为主机发送数据给从机。当从机发送数据给主机时,从机将信号加在TXD'上,当TXD'为高电 平时,0P1的发光二极管截止,光敏三极管截止,C、 D间电压维持Ve-V。二3. 3V 不变,A、 B点之间电压VA维持3.9V不变,0P4发光二极管不导通,光敏三 极管不导通,RXD呈高电平。主机收到了与从机发出的信号同相位的信号。当TXD'为低电平时,0P1的发光二极管导通,光敏三极管导通,致使 0P4的发光二极管导通,电流如图5所示。0P4光敏三极管导通,RXD为低电 平。主机也收到了与从机发出的信号同相位的信号。上述为从机发送数据给主机。由于本技术只应用于主从式系统。因此不会发生冲突。当A、 B之间短路时,0P4的发光二极管、D5组成通路导通,0P4的光敏 三极管导通,RXD端呈低电平,使U1B输出为高电平,0P3载止,BG2截止, 因此保护了 BG2在传输数据时因A、 B点短路造成过流损坏。过载的情况与 此类似不再赘述。显而易见地,0P1、 0P2将传输线路与从机其它电路实现了电气隔离.而从机一侧也无需另外的线路专门供电即可实现主一从机之间的通讯.0P3、 0P4将传输线路与主机其它线路完全隔离开。当总线上还有其它从机时如图3所示,主机发数据时所有的从机均可收 到。而同时响应的只允许有一台从机,原理与前述完全一致,不再赘述。综上所述,本实用新型实现了光电隔离两芯线传输,不区分极性,短路 保护,可并联多台从机等所有宣称的功能。本实用新型综合了 4-20mA电流环RS485总线及Meter Bus总线的优点, 避免了它们各自缺点。可以组成1个具有128个节点的主从式数据传输网络。 本实用新型所述总线可以称之为F-MBus总线,这种总线的最远传输距离在 满载情况下,以1200Bps的速率,可达1200m。

Claims (3)

1.一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器,包括主机收发器和从机收发器,其特征是 主机收发器包括光电隔离信号发送电路、光电隔离信号接收电路、短路保护电路、功率放大电路,其中光电隔离信号发送电路经功率放大电路与两芯总线接口相连,同时两芯总线接口经光电隔离信号接收电路接短路保护电路,短路保护电路接光电隔离信号发送电路,功率放大电路和光电隔离信号接收电路同时接两芯总线接口,光电隔离信号接收电路接接收数据端(RXD),光电隔离信号发送电路接数据发送端(TXD); 从机收发器包括光电隔离信号发送电路、光电隔离信号接收电路、电平甄别电路、二四线转换电路,其中二四线转换电路分别接两芯总线接口、经光电隔离信号发送电路接(TXD’)、经电平甄别电路和光电隔离信号接收电路接(RXD’)。
2. 如权利要求1所述的光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器,其 特征是所述主机收发器电路中,光电耦合器(OP3)的发光二极管正极经电 阻(R11)接电源,其负极经门电路(U1B)、 (U1A)接(TXD), (OP3)的 光敏三极管集电极经电阻(R9)、 (R8)接三极管(BG2)基极,(BG2)集 电极经二极管(D5)、电阻(R10)接光电耦合器(OP4)的发光二极管负极,(OP4)的光敏三极管集电极接(U1B), (RXD)接在(OP4)的光敏三极 管集电极与(U1B)的连接处,总线输出端(A)接在(BG2)集电极与(D5) 之间的连接处,总线输出端(B)接在(OP3)的光敏三极管发射极与地之 间的连接处。
3.如权利要求1所述的光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器,其 特征是所述从机收发器电路中,光电耦合器(OP1)的发光二极管正极经电阻(R5)接电源,其负极接(TXD'), (0P1)的光敏三极管集电极经电阻 (Rl)接并联的二极管(Dl)、 (D2),光电耦合器(OP2)的集电极接电源 和(RXD'), (OP2)的发光二极管负极接三极管(BG1)集电极,(BG1) 基极经电阻(R4)、 (R3)、稳压二极管(DW) —路经电阻(R2)接(OP2) 的发光二极管正极,另一路接在(R1)与(D1)、 (D2)之间的连接处,(BG1) 发射极与(OP1)的光敏三极管发射极以及二极管(D3)、 (D4)正极之间连 接在一起,(D3)、 (D4)的负极分别接(Dl)、 (D2)的正极。
CNU2007201706421U 2007-11-09 2007-11-09 一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器 Expired - Fee Related CN201118630Y (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2007201706421U CN201118630Y (zh) 2007-11-09 2007-11-09 一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CNU2007201706421U CN201118630Y (zh) 2007-11-09 2007-11-09 一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN201118630Y true CN201118630Y (zh) 2008-09-17

Family

ID=39993225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNU2007201706421U Expired - Fee Related CN201118630Y (zh) 2007-11-09 2007-11-09 一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN201118630Y (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101813935A (zh) * 2010-03-17 2010-08-25 南京航空航天大学 无极性现场总线系统及实现方法
CN102006287A (zh) * 2010-11-08 2011-04-06 北京交通大学 一种采用电气隔离保护措施的FlexRay网络节点
CN103227636A (zh) * 2013-03-27 2013-07-31 武汉新慧电气科技有限公司 一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块
CN106125696A (zh) * 2016-08-19 2016-11-16 深圳和而泰智能控制股份有限公司 一种使用两连接线的主从控制系统
CN110752978A (zh) * 2019-10-31 2020-02-04 广州河东科技有限公司 一种mbus通信主机电路、通信方法、装置、设备及存储介质

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101813935A (zh) * 2010-03-17 2010-08-25 南京航空航天大学 无极性现场总线系统及实现方法
CN101813935B (zh) * 2010-03-17 2011-12-14 南京航空航天大学 无极性现场总线系统及实现方法
CN102006287A (zh) * 2010-11-08 2011-04-06 北京交通大学 一种采用电气隔离保护措施的FlexRay网络节点
CN102006287B (zh) * 2010-11-08 2013-02-27 北京交通大学 一种采用电气隔离保护措施的FlexRay网络节点
CN103227636A (zh) * 2013-03-27 2013-07-31 武汉新慧电气科技有限公司 一种用于多控制器互连的高隔离直接并接半双工通信接口模块
CN106125696A (zh) * 2016-08-19 2016-11-16 深圳和而泰智能控制股份有限公司 一种使用两连接线的主从控制系统
CN110752978A (zh) * 2019-10-31 2020-02-04 广州河东科技有限公司 一种mbus通信主机电路、通信方法、装置、设备及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101282275B (zh) 远距离通讯以太网系统以及中继器
CN201118630Y (zh) 一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器
CN101813935B (zh) 无极性现场总线系统及实现方法
CN105515927A (zh) 基于以太网Cat.5布线架构的远距离串口通信系统及方法
CN104283587A (zh) 一种具有共模电流抑制能力的能量与信息时分复合传输系统
CN1319335C (zh) 实现冗余供电的以太网交换机及实现冗余供电的方法
CN106095708B (zh) 一种二线制半双工多机通讯的电流环通讯系统
CN101800647A (zh) 基于rs-485总线的光电隔离中继器
CN103400493A (zh) 有线测温系统
CN206546627U (zh) 一种用于电力仪表中的LoRa无线通讯模块
CN203618007U (zh) 一种带光口的多通道以太网电缆延长器主端
CN203847102U (zh) Can总线与485总线节点电路
CN210225405U (zh) 一种数据收发器mbus接口电路
CN208154732U (zh) 从机通信电路、从机、电器设备和主从机通信电路
CN105353683A (zh) 一种基于mbus的多功能能耗数据采集控制器
CN205749617U (zh) 智能电能表用有极性rs485与无极性rs485兼容接口电路
CN205407855U (zh) 一种基于can总线的钻井通信装置
CN104133797A (zh) 一种基于pc104总线的环境监测数据适配器
CN213957869U (zh) 一种互联网网关电路
CN108667707B (zh) 基于交流高压高频的双向高速通信装置
CN210954703U (zh) 基于边缘计算技术的模拟量信号采集功能模块及采集系统
CN102820705A (zh) 基于电力载波变电站智能宽带通信系统
CN216792729U (zh) 从站控制系统及智能控制系统
CN203827340U (zh) 一种包含电力线接口适配器的多种传输媒介的混合式网络相机
CN207835494U (zh) 一种风力发电机组中通信协议转换装置

Legal Events

Date Code Title Description
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20080917

Termination date: 20101109