CN201515309U - 一种通信与电源电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种通信与电源电路。传统的通信与电源电路的电源存在干扰，影响工作可靠性。本实用新型包括RS232通信接口部分、转换电路部分、获取电压电路部分和供电电路部分。RS232通信接口部分采用九芯插座。转换电路部分包括第一运算放大器，四个电阻以及一个开关二极管和NPN型三极管。获取电压电路部分包括四个开关二极管和两个滤波电容。供电电路部分包括四个电阻和一个运算放大器、PNP型三极管、发光二极管。本实用新型输出电压可靠，具有较强的抗干扰性。本实用新型采用的元器件成熟可靠、成本低廉、来源丰富。
Description
技术领域
本实用新型属于工业控制技术领域，涉及一种电路，具体涉及一种排水管网检测装置的通信与电源电路。
背景技术
随着城市的飞速发展，城市排水已成为制约城市快速发展的瓶颈之一。城市排水主要针对城市现有排水设施，通过排水系统管网模型和实时监测数据，整体优化排水系统运行，提高泵站网络的综合运行效率、节能降耗，提高城市的预洪、防洪能力。因此，排水管网的检测装置是十分重要的。
传统的通信与电源电路的电源由供电电源提供，需要插座以及更多的连接线路，不便应用在特殊场合中。同时由于供电电源在工作过程中，有强干扰源、射频干扰和电磁干扰的存在，会影响排水管网检测装置系统的工作可靠性。
发明内容
本实用新型的目的就是针对现有技术的不足，提供一种功率小、抗干扰性强、外界供电由通信线提供的排水管网检测装置的通信与电源电路。
本实用新型包括RS232通信接口部分、转换电路部分、获取电压电路部分和供电电路部分。
RS232通信接口部分采用行业通用的九芯插座DB9。
转换电路部分包括接收部分转换电路和发送部分转换电路。其中
接收部分转换电路包括第一运算放大器U301A和第一电阻R301。第一运算放大器U301A的同向输入端作为低电压输出端VREF，反向输入端与第一电阻R301的一端连接，第一电阻R301的另一端与CPU的串口信号端CPU_TXD连接，第一运算放大器U301A的输出端与九芯插座DB9的第2引脚连接。
发送部分转换电路包括第二电阻R302、第三电阻R303、第四电阻R304、第一开关二极管D301、NPN型三极管Q301。NPN型三极管Q301的集电极与CPU的串口信号端CPU_RXD以及第四电阻R304的一端连接，第四电阻R304的另一端作为高电压输出端VDC，NPN型三极管Q301的基极、第一开关二极管D301的负极、第三电阻R303的一端均与第二电阻R302的一端连接，第三电阻R303的另一端、第一开关二极管D301的正极、NPN型三极管Q301的发射极接地，第二电阻R302的另一端与九芯插座DB9的第3引脚连接。
获取电压电路部分包括第二开关二极管D302、第三开关二极管D303、第四开关二极管D304、第五开关二极管D305以及第一滤波电容CB301、第二滤波电容CB302。第三开关二极管D303的正极、第四开关二极管D304的负极均与九芯插座DB9的第3引脚连接，第二开关二极管D302的正极与九芯插座DB9的第4引脚连接，第五开关二极管D305的负极与九芯插座DB9的第7引脚连接；第二开关二极管D302的负极、第三开关二极管D303的负极、第一滤波电容CB301的正极连接，作为正电压VP2输出；第四开关二极管D304的正极、第五开关二极管D305的正极、第二滤波电容CB302的负极连接，作为负电压VEE输出；第一滤波电容CB301的负极和第二滤波电容CB302的正极接地。
供电电路部分包括第二运算放大器U301B、PNP型三极管Q302、发光二极管LED301、第五电阻R305、第六电阻R306、第七电阻R307、第八电阻R308。VP2给第二运算放大器U301B提供正电压，VEE给第二运算放大器U301B提供负电压。PNP型三极管Q302的发射极与获取电压电路的正电压输出连接，PNP型三极管Q302的基极与第五电阻R305的一端连接，第五电阻R305的另一端与第二运算放大器U301B的输出端连接，PNP型三极管Q302的集电极、第六电阻R306的一端、第八电阻R308的一端均与第四电阻R304的另一端连接，第八电阻R308的另一端、发光二极管LED301的正极、第二运算放大器U301B的反向输入端均与第一运算放大器U301A的同向输入端连接，发光二极管LED301的负极接地；第六电阻R306的另一端、第七电阻R307的一端均与第二运算放大器U301B的同向输入端连接，第七电阻R307的另一端接地。
本实用新型的外界供电由通信线提供而不是由供电电源提供，不需要插座以及更多的连接线路，可以在特殊场合中使用。供电电路部分的电压VREF是发光管LED301工作时产生的压降，不容易受电源波动、环境变化等因素的影响，输出电压VDC平稳可靠，具有较强的抗干扰性。电路中选取了较大的电阻器，具有较低的功耗。本实用新型采用的元器件成熟可靠、成本低廉、来源丰富。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，一种通信与电源电路包括RS232通信接口部分、转换电路部分、获取电压电路部分和供电电路部分。
RS232通信接口部分采用行业通用的九芯插座DB9，其中只使用了第2、3、4、7和5这5个引脚，其他引脚悬空。其中第2引脚(232_RXD)为系统向外发送RS232信号的引脚，第3引脚(232_TXD)为系统从外界接收RS232信号的引脚，第4引脚(232_DTR)为外界向系统提供正电压(+7～+15V)，第7引脚(232RTS)为外界向系统提供负电压(-7V～-15V)，第5引脚接地。
转换电路部分将“-5V～-15V为逻辑1，+5V～+15V为逻辑0”的RS232通信协议和“+3V以上电平代表逻辑1，0V～+0.7V代表逻辑0”的普通串口协议进行转换，包括接收部分转换电路和发送部分转换电路。
其中接收部分转换电路包括第一运算放大器U301A和第一电阻R301。第一运算放大器U301A的同向输入端作为低电压输出端VREF，反向输入端与第一电阻R301的一端连接，第一电阻R301的另一端与CPU的串口信号端CPU_TXD连接，第一运算放大器U301A的输出端与九芯插座DB9的第2引脚(232_RXD)连接。当CPU的串口信号端CPU_TXD发送正电平(约为VDC，3.3V左右，逻辑1)时候，则第一运算放大器U301A的反向输入端的电压高于同向输入端，所以输出端(232_RXD)输出约为VEE(至少-7V)，产生RS232通信中的逻辑1电平。当CPU的串口信号端CPU_TXD发送0电平(0.3V～0.7V，逻辑0)时候，则第一运算放大器U301A的反向输入端的电压低于同向输入端，所以输出端(232RXD)输出约为VP2(至少+7V)，产生RS232通信中的逻辑0电平。
发送部分转换电路包括第二电阻R302、第三电阻R303、第四电阻R304、第一开关二极管D301、NPN型三极管Q301。NPN型三极管Q301的集电极与CPU的串口信号端CPU_RXD以及第四电阻R304的一端连接，第四电阻R304的另一端作为高电压输出端VDC，NPN型三极管Q301的基极、第一开关二极管D301的负极、第三电阻R303的一端均与第二电阻R302的一端连接，第三电阻R303的另一端、第一开关二极管D301的正极、NPN型三极管Q301的发射极接地，第二电阻R302的另一端与九芯插座DB9的第3引脚(232_TXD)连接。当232_TXD端为负电平(逻辑1)时候，集电极和发射机之间处于开路状态，NPN型三极管Q301截止，则连接到CPU的信号端CPU_RXD为VDC(大约3.3V，逻辑1)。反之当232_TXD端为正电平(逻辑0)时候，NPN型三极管Q301饱和导通，集电极和发射机之间电压约为0.3V左右，则连接到CPU的信号端CPU_RXD为0.3V左右(逻辑0)。其中，第一开关二极管D301保护NPN型三极管Q301的发射结不会被232_TXD的负电压击穿。
获取电压电路部分主要是为了获取第二运算放大器U301B的工作电压，获取电压电路包括第二开关二极管D302、第三开关二极管D303、第四开关二极管D304、第五开关二极管D305以及第一滤波电容CB301、第二滤波电容CB302。第三开关二极管D303的正极、第四开关二极管D304的负极均与九芯插座DB9的第3引脚(232_TXD)连接，第二开关二极管D302的正极与九芯插座DB9的第4引脚(232_DTR)连接，第五开关二极管D305的负极与九芯插座DB9的第7引脚(232_RTS)连接；第二开关二极管D302的负极、第三开关二极管D303的负极、第一滤波电容CB301的正极连接，作为正电压VP2输出；第四开关二极管D304的正极、第五开关二极管D305的正极、第二滤波电容CB302的负极连接，作为负电压VEE输出；第一滤波电容CB301的负极和第二滤波电容CB302的正极接地。
系统工作时，232_RTS稳定在-7～-15V之间，因此可以为VEE提供一个负电压。同理，工作时，232_DTR稳定在+7～+15V之间，为VP2提供一个稳定的正电压。232_TXD工作时主要维持在-7～-15V之间，在发送数据位逻辑0的期间，其值为+7～+15V之间。所以可以分别为VEE和VP2提供各自所需要的电压。其中第二开关二极管D302、第三开关二极管D303、第四开关二极管D304、第五开关二极管D305是防止232接口电平发生变化时候影响VEE和VP2而设定的保证电流单向流动的二极管。第一滤波电容CB301和第二滤波电容CB302分别为VEE和VP2提供滤波作用。
供电电路部分包括第二运算放大器U301B、PNP型三极管Q302、发光二极管LED301、第五电阻R305、第六电阻R306、第七电阻R307、第八电阻R308。VP2给第二运算放大器U301B提供正电压，VEE给第二运算放大器U301B提供负电压。PNP型三极管Q302的发射极与获取电压电路的高电压输出连接(即连接电压VP2)，PNP型三极管Q302的基极与第五电阻R305的一端连接，第五电阻R305的另一端与第二运算放大器U301B的输出端连接，PNP型三极管Q302的集电极、第六电阻R306的一端、第八电阻R308的一端均与第四电阻R304的另一端连接(即连接电压VDC)，第八电阻R308的另一端、发光二极管LED301的正极、第二运算放大器U301B的反向输入端均与第一运算放大器U301A的同向输入端连接(即连接电压VREF)，发光二极管LED301的负极接地；第六电阻R306的另一端、第七电阻R307的一端均与第二运算放大器U301B的同向输入端连接，第七电阻R307的另一端接地。
VREF是发光管LED301工作时产生的压降，大约为+1.6V～+1.7V。这个压降比较稳定，不容易受电源波动、环境变化等因素的影响。第二运算放大器U301B的反向输入端接VREF，同向输入端接目标电压VDC经分压后的电压(VDC的二分之一)。如果VDC由平稳状态向下波动，则第二运算放大器U301B的输出端电压也下降，使得PNP型三极管Q302的基极电流增大。如此导致PNP型三极管Q302的发射极和集电极之间电压下降，则迫使VDC上升到规定的电压(2倍的VREF)。反之，VDC由平稳状态向上波动，则第二运算放大器U301B的输出端电压上升，使得PNP型三极管Q302的基极电流减小。如此导致PNP型三极管Q302的发射极和集电极之间电压增大，则迫使VDC下降到规定的电压(2倍的VREF)。该电路的输出电压VDC平稳可靠，几乎不受VP2的影响，具有较强的抗干扰性能，适应范围广泛，且由于电路中选取了较大的电阻器，使得自身功耗比较低。
Claims (1)
1.一种通信与电源电路，包括RS232通信接口部分、转换电路部分、获取电压电路部分和供电电路部分，其特征在于：
所述的RS232通信接口部分采用九芯插座DB9；
所述的转换电路部分包括接收部分转换电路和发送部分转换电路，其中：
接收部分转换电路包括第一运算放大器U301A和第一电阻R301；第一运算放大器U301A的同向输入端作为低电压输出端VREF，反向输入端与第一电阻R301的一端连接，第一电阻R301的另一端与CPU的串口信号端CPU_TXD连接，第一运算放大器U301A的输出端与九芯插座DB9的第2引脚连接；
发送部分转换电路包括第二电阻R302、第三电阻R303、第四电阻R304、第一开关二极管D301、NPN型三极管Q301；NPN型三极管Q301的集电极与CPU的串口信号端CPU_RXD以及第四电阻R304的一端连接，第四电阻R304的另一端作为高电压输出端VDC，NPN型三极管Q301的基极、第一开关二极管D301的负极、第三电阻R303的一端均与第二电阻R302的一端连接，第三电阻R303的另一端、第一开关二极管D301的正极、NPN型三极管Q301的发射极接地，第二电阻R302的另一端与九芯插座DB9的第3引脚连接；
获取电压电路部分包括第二开关二极管D302、第三开关二极管D303、第四开关二极管D304、第五开关二极管D305以及第一滤波电容CB301、第二滤波电容CB302；第三开关二极管D303的正极、第四开关二极管D304的负极均与九芯插座DB9的第3引脚连接，第二开关二极管D302的正极与九芯插座DB9的第4引脚连接，第五开关二极管D305的负极与九芯插座DB9的第7引脚连接；第二开关二极管D302的负极、第三开关二极管D303的负极、第一滤波电容CB301的正极连接，作为正电压VP2输出；第四开关二极管D304的正极、第五开关二极管D305的正极、第二滤波电容CB302的负极连接，作为负电压VEE输出；第一滤波电容CB301的负极和第二滤波电容CB302的正极接地；
供电电路部分包括第二运算放大器U301B、PNP型三极管Q302、发光二极管LED301、第五电阻R305、第六电阻R306、第七电阻R307、第八电阻R308；正电压VP2给第二运算放大器U301B提供正电压，负电压VEE给第二运算放大器U301B提供负电压；PNP型三极管Q302的发射极与获取电压电路的正电压输出连接，PNP型三极管Q302的基极与第五电阻R305的一端连接，第五电阻R305的另一端与第二运算放大器U301B的输出端连接，PNP型三极管Q302的集电极、第六电阻R306的一端、第八电阻R308的一端均与第四电阻R304的另一端连接，第八电阻R308的另一端、发光二极管LED301的正极、第二运算放大器U301B的反向输入端均与第一运算放大器U301A的同向输入端连接，发光二极管LED301的负极接地；第六电阻R306的另一端、第七电阻R307的一端均与第二运算放大器U301B的同向输入端连接，第七电阻R307的另一端接地。
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| CN110344759A (zh) * | 2019-07-02 | 2019-10-18 | 毛宗原 | 一种柔性浅表定心的打桩装置的移动平台车监测系统 |
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