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 PDFInfo
- 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
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 claims abstract description 40
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims description 38
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 abstract description 13
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 238000013461 design Methods 0.000 description 4
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- APTZNLHMIGJTEW-UHFFFAOYSA-N pyraflufen-ethyl Chemical compound C1=C(Cl)C(OCC(=O)OCC)=CC(C=2C(=C(OC(F)F)N(C)N=2)Cl)=C1F APTZNLHMIGJTEW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000011664 signaling Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Small-Scale Networks (AREA)
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
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一路经电阻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OP1、OP2两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OP3、OP4两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D1、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、OP1、OP2、R1、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OP4、R7、U1B、OP3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、R10、OP4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OP2、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OP4、R10、D5的限制电流方向的设计，从机上OP1、R1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1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，OP3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VA＝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OP4的光敏三极管未导通也呈高电平，因此U1A输出低电平，OP3发光二极管导通，光敏三极管导通，BG2导通，A点电压为VA＝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D1、D4截止，D2、D3导通，C、D间电压VC-VD＝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、OP2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、OP2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，OP1的发光二极管截止，光敏三极管截止，C、D间电压维持VC-VD＝3.3V不变，A、B点之间电压VA维持3.9V不变，OP4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，OP1的发光二极管导通，光敏三极管导通，致使OP4的发光二极管导通，电流如图5所示。OP4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，OP4的发光二极管、D5组成通路导通，OP4的光敏三极管导通，RXD端呈低电平，使U1B输出为高电平，OP3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，OP1、OP2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-从机之间的通讯.
OP3、OP4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’)，(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)一路经电阻(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(D1)、(D2)的正极。
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 (9)
| 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 |
| CN108534298A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-09-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 从机通信电路、从机、电器设备、主从机通信电路和方法 |
| CN109450762A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-08 | 苏州路之遥科技股份有限公司 | 一种具有监测功能的单总线通讯信号隔离电路 |
| CN109743052A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-10 | 曼瑞德智能系统(上海)股份有限公司 | 一种实现自检的隔离通讯电路 |
| 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 |
| CN115361250A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-11-18 | 北京京仪北方仪器仪表有限公司 | 一种基于分立元件的mbus电路 |
-
2007
- 2007-11-09 CN CNU2007201706421U patent/CN201118630Y/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| 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 |
| CN108534298A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-09-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 从机通信电路、从机、电器设备、主从机通信电路和方法 |
| CN108534298B (zh) * | 2018-05-03 | 2023-11-14 | 珠海格力电器股份有限公司 | 从机通信电路、从机、电器设备、主从机通信电路和方法 |
| CN109450762A (zh) * | 2018-12-20 | 2019-03-08 | 苏州路之遥科技股份有限公司 | 一种具有监测功能的单总线通讯信号隔离电路 |
| CN109450762B (zh) * | 2018-12-20 | 2024-05-10 | 苏州路之遥科技股份有限公司 | 一种具有监测功能的单总线通讯信号隔离电路 |
| CN109743052A (zh) * | 2019-03-04 | 2019-05-10 | 曼瑞德智能系统(上海)股份有限公司 | 一种实现自检的隔离通讯电路 |
| CN109743052B (zh) * | 2019-03-04 | 2024-04-30 | 曼瑞德智能系统(上海)股份有限公司 | 一种实现自检的隔离通讯电路 |
| 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 |
| CN115361250A (zh) * | 2022-07-13 | 2022-11-18 | 北京京仪北方仪器仪表有限公司 | 一种基于分立元件的mbus电路 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN201118630Y (zh) | 一种光电隔离的无极性两芯线通讯总线收发器 | |
| CN208834295U (zh) | 一种232与485总线隔离转换模块 | |
| CN110045709A (zh) | 一种基于EtherCAT工业级远程IO模块 | |
| CN106095708B (zh) | 一种二线制半双工多机通讯的电流环通讯系统 | |
| 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 | |
| CN101800647A (zh) | 基于rs-485总线的光电隔离中继器 | |
| CN203847102U (zh) | Can总线与485总线节点电路 | |
| CN105353683A (zh) | 一种基于mbus的多功能能耗数据采集控制器 | |
| 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 | |
| CN205749617U (zh) | 智能电能表用有极性rs485与无极性rs485兼容接口电路 | |
| CN212274951U (zh) | 一种基于poe供电与通讯的一体式磁编码器 | |
| CN202904869U (zh) | 一种带有中继功能的rs485总线接口 | |
| CN210167853U (zh) | 配电自动化终端 | |
| CN203618007U (zh) | 一种带光口的多通道以太网电缆延长器主端 | |
| CN213957869U (zh) | 一种互联网网关电路 | |
| CN208597085U (zh) | 太阳能系统 | |
| CN206546627U (zh) | 一种用于电力仪表中的LoRa无线通讯模块 | |
| CN108667707B (zh) | 基于交流高压高频的双向高速通信装置 | |
| CN210867650U (zh) | 将模拟、数字量信号集成采集的组合功能模块及采集系统 | |
| CN212163392U (zh) | 一种基于地温监测的双向通信系统 | |
| CN210225405U (zh) | 一种数据收发器mbus接口电路 | |
| CN210327619U (zh) | 一种物联网网关及物联网系统 | |
| CN210466075U (zh) | 一种衣架吊挂系统信息采集及控制装置 | |
| CN207835494U (zh) | 一种风力发电机组中通信协议转换装置 | |
| CN107966936A (zh) | 一种rs485通信电路 |
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 |