CN201222744Y - 一种现场总线隔离传输装置 - Google Patents
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Abstract
一种现场总线隔离传输装置，包括第一总线识别与驱动电路、第二总线识别与驱动电路、控制电路、光电耦合电路、第一隔离电源电路、第二隔离电源电路；其特点是：所述第一隔离电源电路的输入端连接总线电源，所述第一隔离电源电路的输出端与控制电路、光电耦合电路的第一电源输入端、第一总线识别与驱动电路的电源输入端连接；所述第二隔离电源电路的输入端连接总线电源，第二隔离电源电路的输出端与第二总线识别与驱动电路的电源输入端、光电耦合电路的第二电源输入端连接；本实用新型具有电气隔离和双向传输及透明的按位竞争传输功能，使用简便、可靠，可广泛应用于多个电子设备之间控制信号进行传输中，而且成本低，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉及信号传输装置，具体涉及一种现场总线隔离传输装置。
背景技术
在井下的一个电气系统中，多个电子设备之间通过现场总线方式进行通讯，这些电子设备相互之间分布较远，采用分布供电。“分布供电”使各个电子设备之间的电气参考点信号地不一致，为此，需要把信号总线与总线电源的电气进行隔离。而由于分布较远使各个电子设备间的通讯信号的衰减很大，通讯不稳定性差等情况。目前，在矿井下环境中使用的隔离传输装置存在着如下几点缺陷：实现复杂，需要消耗较多的系统资源；没有提供可靠高效的通讯协议，数据的错误检测和出错重发完全靠用户编制的软件实现，网络的错误处理能力不强。其结果是，在实际井下使用中需经常更换隔离传输装置。
实用新型内容
针对现有技术存在的隔离传输装置通讯不稳定的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种可靠性高、电路简单的一种现场总线隔离传输装置
为了解决上述技术问题，根据本实用新型的一个技术方案，提供一种现场总线隔离传输装置，包括第一总线识别与驱动电路、第二总线识别与驱动电路、控制电路、光电耦合电路、第一隔离电源电路、第二隔离电源电路；其特点是：
所述第一隔离电源电路的输入端连接总线电源，所述第一隔离电源电路的输出端与控制电路、光电耦合电路的第一电源输入端、第一总线识别与驱动电路的电源输入端连接；
所述第二隔离电源电路的输入端连接总线电源，第二隔离电源电路的输出端与第二总线识别与驱动电路的电源输入端、光电耦合电路的第二电源输入端连接；
所述第一总线识别与驱动电路的输入输出端连接总线，所述第一总线识别与驱动电路的识别信号输出端连接控制电路的识别信号输入端和光电耦合电路的第一识别信号输入端，所述第一总线识别与驱动电路的控制信号输入端连接控制电路的第二控制信号输出端，所述第一总线识别与驱动电路的驱动信号输入端连接光电耦合电路的第二驱动信号输出端；
所述第二总线识别与驱动电路的输入输出端连接总线，所述第二总线识别与驱动电路的识别信号输出端连接光电耦合电路的第二识别信号输入端，所述第二总线识别与驱动电路的控制信号输入端连接光电耦合电路的控制信号输出端，所述第二总线识别与驱动电路的驱动信号输入端连接光电耦合电路的第一驱动信号输出端；
所述控制电路的第二控制信号输出端连接所述第一总线识别与驱动电路的控制信号输入端，所述控制电路的第一控制信号输出端连接光电耦合电路的控制信号输入端，所述控制电路的识别信号输入端连接所述第一总线识别与驱动电路的识别信号输出端，所述控制电路的驱动信号输入端连接光电耦合电路的第二驱动信号输出端。
根据本实用新型所述的一种现场总线隔离传输装置的一个优选方案，所述控制电路包括第一显性延时电路、第二显性延时电路、第一触发电路和第二触发电路；其中，第一显性延时电路的输入端连接第一总线识别与驱动电路的识别信号输出端，第一显性延时电路的输出端连接第一触发电路的输入端，第一触发电路的输出端连接光电耦合电路的控制信号输入端；第二显性延时电路的输入端连接光电耦合电路的第二驱动信号输出端，第二显性延时电路的输出端连接第二触发电路，第二触发电路的输出端连接所述第一总线识别与驱动电路的控制信号输入端。
根据本实用新型所述的一种现场总线隔离传输装置的一个优选方案，所述光电耦合电路包括三个光电耦合集成电路。
根据本实用新型所述的一种现场总线隔离传输装置的一个优选方案，所述第一总线识别与驱动电路由集成电路U5、电容C9、C10、C11、C15、电阻R10、R11、二极管D3、D4构成，其中，集成电路U5的3脚接电源VCC，并通过电容C11接地，集成电路U5的6脚、7脚连接信号总线，集成电路U5的4脚输出识别信号到控制电路和光电耦合电路，集成电路U5的8脚连接控制电路，接收控制电路输出的控制信号，集成电路U5的1脚连接光电耦合电路，接收光电耦合电路输出的驱动信号，集成电路U5的2脚接地，同时在集成电路U5的6脚、7脚之间连接电阻R11、R10，并且电阻R11、R10的连接节点通过电容C15接地，集成电路U5的6脚通过电容C9接地，集成电路U5的7脚通过电容C10接地，二极管D3与电容C10并联，二极管D4与电容C9并联。
根据本实用新型所述的一种现场总线隔离传输装置的一个优选方案，所述控制电路由集成电路U1、U2、电阻R5、R6、R9、电容C6、C7、C1、C2构成，其中，集成电路U1的1脚、6脚连接，并输出控制信号到光电耦合电路，集成电路U1的3脚、4脚连接，并输出控制信号到第一总线识别与驱动电路，集成电路U1的2脚、14脚连接，并通过电容C2接地，集成电路U1的13脚连接集成电路U2的2脚并与光电耦合电路连接，接收光电耦合电路输出的驱动信号，集成电路U1的12脚连接集成电路U2的4脚，集成电路U1的10脚连接集成电路U2的12脚，集成电路U1的9脚、集成电路U2的10脚同时与第一总线识别与驱动电路连接，接收第一总线识别与驱动电路输出的识别信号，并且集成电路U1的9脚和集成电路U2的10脚通过电阻R9接电源VCC，集成电路U1的5脚、8脚连接，并通过电容C1接地；集成电路U2的7脚通过电阻R5接电源VCC，并通过电容C6接地，集成电路U2的9脚、1脚、14脚接地，集成电路U2的11脚、3脚接电源VCC，集成电路U2的15脚通过电容C7接地。
本实用新型所述的一种现场总线隔离传输装置的有益效果是：本实用新型具有电气隔离和双向传输及透明的按位竞争传输功能，消耗和占用的系统资源少，能够提供可靠的通信协议，数据纠错和网络的错误处理能力强，使用简便、可靠，可广泛应用于多个电子设备之间控制信号进行传输中，而且成本低，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型所述的一种现场总线隔离传输装置的原理框图。
图2是本实用新型所述的一种现场总线隔离传输装置的电路原理图。
具体实施方式
参见图1，本实用新型所述的一种现场总线隔离传输装置，由第一总线识别与驱动电路1、第二总线识别与驱动电路2、控制电路3、光电耦合电路4、第一隔离电源电路5、第二隔离电源电路6构成；其中，所述第一隔离电源电路5的输入端连接总线电源V1，所述第一隔离电源电路5的输出端与控制电路3、光电耦合电路4的第一电源输入端、第一总线识别与驱动电路1的电源输入端连接；所述第二隔离电源电路6的输入端连接总线电源V2，第二隔离电源电路6的输出端与第二总线识别与驱动电路2的电源输入端、光电耦合电路4的第二电源输入端连接；所述第一总线识别与驱动电路1的输入输出端连接总线A，所述第一总线识别与驱动电路1的识别信号输出端连接控制电路3的识别信号输入端和光电耦合电路4的第一识别信号输入端，所述第一总线识别与驱动电路1的控制信号输入端连接控制电路3的第二控制信号输出端，所述第一总线识别与驱动电路1的驱动信号输入端连接光电耦合电路4的第二驱动信号输出端；所述第二总线识别与驱动电路2的输入输出端连接总线B，所述第二总线识别与驱动电路2的识别信号输出端连接光电耦合电路4的第二识别信号输入端，所述第二总线识别与驱动电路2的控制信号输入端连接光电耦合电路4的控制信号输出端，所述第二总线识别与驱动电路2的驱动信号输入端连接光电耦合电路4的第一驱动信号输出端；所述控制电路3的第一控制信号输出端连接光电耦合电路4的控制信号输入端，所述控制电路3的驱动信号输入端连接光电耦合电路4的第二驱动信号输出端。
所述总线电源V1和总线电源V2分别经过第一隔离电源电路5和第二隔离电源电路6变换，产生相互隔离的工作电源VCC和VCC2。其中工作电源VCC给控制电路3、第一总线识别与驱动电路1和光光电耦合电路4提供工作电源，工作电源VCC2给第二总线识别与驱动电路2和光电耦合电路4提供工作电源，因此使总线电源与信号总线的电气隔离开。
所述信号总线A经第一总线识别与驱动电路1识别后产生识别信号，一路输入到控制电路3的第一识别信号输入端，一路经过光电耦合电路4耦合后作为驱动信号输入第二总线识别与驱动电路2，同时控制电路3将收到的识别信号转换成控制信号，通过光电耦合电路4输入到第二总线识别与驱动电路2，第二总线识别与驱动电路2在驱动信号和控制信号的控制下，驱动到总线B上。
同样，信号总线B，经第二总线识别与驱动电路2识别后产生识别信号输出到光电耦合电路4，经过光电耦合电路4的耦合后，一路输入到控制电路3，一路作为驱动信号输入到第一总线识别与驱动电路1，同时，控制电路3将驱动信号转换成控制信号输入到第一总线识别与驱动电路1，第一总线识别与驱动电路1在控制信号和驱动信号的控制下，驱动到总线A上。
参见图2，所述第一隔离电源电路5由集成电路U8、电容C22、C18、C20、电阻R16、二极管D1构成，总线电源V1的正端通过二极管D1输入到集成电路U8的1脚，总线电源V1的负端连接集成电路U8的2脚，同时在集成电路U8的1脚、2脚之间并联电容C18，集成电路U8的2脚、4脚之间并联电容C22，集成电路U8的6脚、4脚之间并联电阻R16、电容C20，集成电路U8的4脚接地，集成电路U8的6脚输出+5V电压。
所述第一隔离电源电路6由集成电路U9、电容C23、C19、C21、电阻R17、二极管D2构成，总线电源V2输入到集成电路U9的1脚、2脚，集成电路U9的6脚输出+5V电压。
第一总线识别与驱动电路1由集成电路U5、电容C9、C10、C11、C15、电阻R10、R11、二极管D3、D4构成，其中，集成电路U5的3脚接电源VCC，并通过电容C11接地，集成电路U5的6脚、7脚连接信号总线A，集成电路U5的4脚输出识别信号到控制电路3和光电耦合电路4，集成电路U5的8脚连接控制电路3，接收控制电路3输出的控制信号，集成电路U5的1脚连接光电耦合电路4，接收光电耦合电路4输出的驱动信号，集成电路U5的2脚接地，同时在集成电路U5的6脚、7脚之间连接电阻R11、R10，并且电阻R11、R10的连接节点通过电容C15接地，集成电路U5的6脚通过电容C9接地，集成电路U5的7脚通过电容C10接地，二极管D3与电容C10并联，二极管D4与电容C9并联。
第二总线识别与驱动电路2由集成电路U6、电容C12、C13、C14、C16、电阻R12、R13、二极管D5、D6构成，其中，集成电路U6的3脚接电源VCC2，并通过电容C14接地，集成电路U6的6脚、7脚连接信号总线B，集成电路U6的4脚输出识别信号到光电耦合电路4，集成电路U6的8脚连接光电耦合电路4，接收光电耦合电路4输出的控制信号，集成电路U6的1脚连接光电耦合电路4，接收光电耦合电路4输出的驱动信号，集成电路U6的2脚接地，同时在集成电路U6的6脚、7脚之间连接电阻R12、R13，并且电阻R12、R13的连接节点通过电容C16接地，集成电路U6的6脚通过电容C13接地，集成电路U6的7脚通过电容C12接地，二极管D5与电容C13并联，二极管D6与电容C12并联。
所述控制电路3包括第一显性延时电路7、第二显性延时电路8、第一触发电路9和第二触发电路10；其中，第一显性延时电路7的输入端连接第一总线识别与驱动电路1的识别信号输出端，第一显性延时电路7的输出端连接第一触发电路9的输入端，第一触发电路9的输出端连接光电耦合电路4的控制信号输入端；第二显性延时电路8的输入端连接光电耦合电路4的第二驱动信号输出端，第二显性延时电路8的输出端连接第二触发电路10，第二触发电路10的输出端连接所述第一总线识别与驱动电路1的控制信号输入端。
具体控制电路3可以由集成电路U1、U2、电阻R5、R6、R9、电容C6、C7、C1、C2构成，其中，集成电路U1的8脚、9脚、10脚、集成电路U2的6脚、7脚、9脚～12脚、电阻R5、R9、电容C6构成第一显性延时电路7；集成电路U1的12脚、13脚、14脚、集成电路U2的14脚、15脚、1脚～4脚、电阻R6、电容C7构成第二显性延时电路8；集成电路U1的1脚、5脚、6脚构成第一触发电路9；集成电路U1的2脚、3脚、4脚构成第二触发电路10；其中，集成电路U1的1脚、6脚连接，并输出控制信号到光电耦合电路4，集成电路U1的3脚、4脚连接，并输出控制信号到第一总线识别与驱动电路1，集成电路U1的2脚、14脚连接，并通过电容C2接地，集成电路U1的13脚连接集成电路U2的2脚并与光电耦合电路4连接，接收光电耦合电路4输出的驱动信号，集成电路U1的12脚连接集成电路U2的4脚，集成电路U1的10脚连接集成电路U2的12脚，集成电路U1的9脚、集成电路U2的10脚同时与第一总线识别与驱动电路1连接，接收第一总线识别与驱动电路1输出的识别信号，并且集成电路U1的9脚和集成电路U2的10脚通过电阻R9接电源VCC，集成电路U1的5脚、8脚连接，并通过电容C1接地；集成电路U2的7脚通过电阻R5接电源VCC，并通过电容C6接地，集成电路U2的9脚、1脚、14脚接地，集成电路U2的11脚、3脚接电源VCC，集成电路U2的15脚通过电容C7接地。
光电耦合电路4由集成电路U3、U4、U7、电阻R3、R4、R7、R8、R14、R15、电容C5、C8、C17构成，其中，集成电路U3的2脚通过电阻R3接电源VCC，集成电路U3的3脚连接控制电路3，接收控制电路3输出的控制信号，集成电路U3的7脚、8脚接电源VCC2，并通过电容C5接地，集成电路U3的6脚输出控制信号到第二总线识别与驱动电路2，并通过电阻R4接电源VCC2，集成电路U3的5脚接地；集成电路U4的2脚通过电阻R7接电源VCC，集成电路U4的3脚连接第一总线识别与驱动电路1，接收第一总线识别与驱动电路1输出的识别信号，集成电路U4的8脚接电源VCC2，并通过电容C8接地，集成电路U4的6脚输出驱动信号到第二总线识别与驱动电路2，并通过电阻R8接电源VCC2，集成电路U4的5脚接地；集成电路U7的2脚通过电阻R14接电源VCC，集成电路U7的3脚连接第二总线识别与驱动电路2，接收第二总线识别与驱动电路2输出的识别信号，集成电路U7的7脚、8脚接电源VCC，并通过电容C17接地，集成电路U7的6脚输出驱动信号到第一总线识别与驱动电路1，并通过电阻R15接电源VCC，集成电路U7的5脚接地。
本实用新型所述的一种现场总线隔离传输装置工作过程如下：
当有信号从总线A往总线B传输时，集成电路U5的脚6、7接收总线A的差分信号并转换成识别信号，通过集成电路U5的4脚输出，输出的识别信号分成两路，一路输入到集成电路U4的3脚，通过集成电路U4的6脚传送至集成电路U6的1脚，一路接至集成电路U2的10脚和集成电路U1的9脚，在通过显性延时电路后，并通过集成电路U1的1脚和6脚输出触发控制信号，显性延时电路延长控制信号使显性信号完全传送。具体的工作原理是当总线输入为显性时，控制信号使集成电路U6转换发送开启信号，显性信号顺利传输；当总线输入转为隐性后，控制信号的延时使集成电路U6转换发送向后延时一段时间后关闭，这样能保证显性信号完全通过，并在整个过程中输入端的收发器的转换发送始终被控制信号关闭。
当有信号从总线B往总线A传输时也是同样的过程。整个电路左右两端电气上完全隔离，信号在这里得到整理放大后继续向前传输。
Claims (5)
1、一种现场总线隔离传输装置，包括第一总线识别与驱动电路(1)、第二总线识别与驱动电路(2)、控制电路(3)、光电耦合电路(4)、第一隔离电源电路(5)、第二隔离电源电路(6)；其特征在于：
所述第一隔离电源电路(5)的输入端连接总线电源(V1)，所述第一隔离电源电路(5)的输出端与控制电路(3)、光电耦合电路(4)的第一电源输入端、第一总线识别与驱动电路(1)的电源输入端连接；
所述第二隔离电源电路(6)的输入端连接总线电源(V2)，第二隔离电源电路(6)的输出端与第二总线识别与驱动电路(2)的电源输入端、光电耦合电路(4)的第二电源输入端连接；
所述第一总线识别与驱动电路(1)的输入输出端连接总线(A)，所述第一总线识别与驱动电路(1)的识别信号输出端连接控制电路(3)的识别信号输入端和光电耦合电路(4)的第一识别信号输入端，所述第一总线识别与驱动电路(1)的控制信号输入端连接控制电路(3)的第二控制信号输出端，所述第一总线识别与驱动电路(1)的驱动信号输入端连接光电耦合电路(4)的第二驱动信号输出端；
所述第二总线识别与驱动电路(2)的输入输出端连接总线(B)，所述第二总线识别与驱动电路(2)的识别信号输出端连接光电耦合电路(4)的第二识别信号输入端，所述第二总线识别与驱动电路(2)的控制信号输入端连接光电耦合电路(4)的控制信号输出端，所述第二总线识别与驱动电路(2)的驱动信号输入端连接光电耦合电路(4)的第一驱动信号输出端；
所述控制电路(3)的第二控制信号输出端连接所述第一总线识别与驱动电路(1)的控制信号输入端，所述控制电路(3)的第一控制信号输出端连接光电耦合电路(4)的控制信号输入端，所述控制电路(3)的识别信号输入端连接所述第一总线识别与驱动电路(1)的识别信号输出端，所述控制电路(3)的驱动信号输入端连接光电耦合电路(4)的第二驱动信号输出端。
2、根据权利要求1所述的一种现场总线隔离传输装置，其特征在于：所述控制电路(3)包括第一显性延时电路(7)、第二显性延时电路(8)、第一触发电路(9)和第二触发电路(10)；其中，第一显性延时电路(7)的输入端连接第一总线识别与驱动电路(1)的识别信号输出端，第一显性延时电路(7)的输出端连接第一触发电路(9)的输入端，第一触发电路(9)的输出端连接光电耦合电路(4)的控制信号输入端；第二显性延时电路(8)的输入端连接光电耦合电路(4)的第二驱动信号输出端，第二显性延时电路(8)的输出端连接第二触发电路(10)，第二触发电路(10)的输出端连接所述第一总线识别与驱动电路(1)的控制信号输入端。
3、根据权利要求2所述的一种现场总线隔离传输装置，其特征在于：所述光电耦合电路(4)包括三个光电耦合集成电路(U3、U4、U7)。
4、根据权利要求1或2或3所述的一种现场总线隔离传输装置，其特征在于：所述第一总线识别与驱动电路(1)由集成电路U5、电容C9、C10、C11、C15、电阻R10、R11、二极管D3、D4构成，其中，集成电路U5的3脚接电源VCC，并通过电容C11接地，集成电路U5的6脚、7脚连接信号总线A，集成电路U5的4脚输出识别信号到控制电路(3)和光电耦合电路(4)，集成电路U5的8脚连接控制电路(3)，接收控制电路(3)输出的控制信号，集成电路U5的1脚连接光电耦合电路(4)，接收光电耦合电路(4)输出的驱动信号，集成电路U5的2脚接地，同时在集成电路U5的6脚、7脚之间连接电阻R11、R10，并且电阻R11、R10的连接节点通过电容C15接地，集成电路U5的6脚通过电容C9接地，集成电路U5的7脚通过电容C10接地，二极管D 3与电容C10并联，二极管D4与电容C9并联。
5、根据权利要求4所述的一种现场总线隔离传输装置，其特征在于：所述控制电路(3)由集成电路U1、U2、电阻R5、R6、R9、电容C6、C7、C1、C2构成，其中，集成电路U1的1脚、6脚连接，并输出控制信号到光电耦合电路(4)，集成电路U1的3脚、4脚连接，并输出控制信号到第一总线识别与驱动电路(1)，集成电路U1的2脚、14脚连接，并通过电容C2接地，集成电路U1的13脚连接集成电路U2的2脚并与光电耦合电路(4)连接，接收光电耦合电路(4)输出的驱动信号，集成电路U1的12脚连接集成电路U2的4脚，集成电路U1的10脚连接集成电路U2的12脚，集成电路U1的9脚、集成电路U2的10脚同时与第一总线识别与驱动电路(1)连接，接收第一总线识别与驱动电路(1)输出的识别信号，并且集成电路U1的9脚和集成电路U2的10脚通过电阻R9接电源VCC，集成电路U1的5脚、8脚连接，并通过电容C1接地；集成电路U2的7脚通过电阻R5接电源VCC，并通过电容C6接地，集成电路U2的9脚、1脚、14脚接地，集成电路U2的11脚、3脚接电源VCC，集成电路U2的15脚通过电容C7接地。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: SICHUAN AEROSPACE ELECTRO + HYDRAULIC CONTROL CO., Free format text: FORMER OWNER: CHONGQING SPACEFLIGHT INDUSTRIAL COMPANY Effective date: 20121219 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 400039 DADUKOU, CHONGQING TO: 611731 CHENGDU, SICHUAN PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20121219 Address after: All 611731 Chengdu Road, Sichuan high tech Zone West Park No. 18 Patentee after: SICHUAN AEROSPACE ELECTRO & HYDRAULIC CONTROL CO., LTD. Address before: High tech Zone Chongqing City Yuzhou road 400039 No. 60 Patentee before: Chongqing Aerospace Industry Co., Ltd. |
|
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20090415 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |