CN201601670U - 单总线远距离双向通讯电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种单总线远距离双向通讯电路，其特征在于：设置有控制电路，该控制电路的输出端连接有第一输入电路的下行口和接收电路的上行口；该控制电路由第二三极管、第三三极管和第五电阻组成，该第五电阻的一端为控制信号输入RTS端，第五电阻另一端接所述第三三极管的基极，该第三三极管的发射极接地，集电极接所述第二三极管的基极，该第二三极管的发射极接地，该第二三极管的集电极为所述控制电路的输出端。其显著效果是：具有单总线单/双向通讯功能，能稳定可靠地进行远距离传输，功耗低，使用方便安全，无需隔离，抗干扰力强，误码率低，成本低廉。
Description
技术领域
本实用新型属于一种通讯装置，具体而言是一种井下的单总线远距离双向通讯电路。
背景技术
在煤矿安全监控系统中，能快速、准确无误的把瓦斯、CO等重要环境参数信息、设备运转信息及人员位置信息等井下各种重要信息，传输到井下监控分站及地面调度中心，为煤矿安全生产提供重要的安全保障。因此，通讯技术起着关键性作用。
目前，我国煤矿煤矿综合自动化水平程度不断提高，同时使井下的工作环境变的越来越复杂；特别是电磁干扰系统，给数据通讯质量带来了严峻的考验。井下安全监控设备采集各类传感器多数采用频率型及电流型信号的方式，此方式的弊端是：抗干扰性差，距离短。
也有部分采用485通讯方式，此方式的弊端是：双线双向通讯，通讯芯片易损坏；井下电磁干扰环境使其通讯的质量的可靠性和稳定性受到严峻的挑战。
现有技术的显著缺点是：没有一种完好的通讯模式，在保持原有的井下通讯线路，既能克服抗干扰性差，距离短的缺点，又能克服通讯芯片易损坏的缺点。
因此，迫切需要采用低成本单总线双向通信方式，
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种单总线远距离双向通讯电路，能够实现低成本的单总线双向通信方式，保持原有的井下通讯线路，既能克服抗干扰性差，距离短的缺点，又能克服通讯芯片易损坏的缺点。
该装置具有单总线单/双向通讯功能，能稳定可靠地进行远距离传输，功耗低，使用方便安全，无需隔离，抗干扰力强，误码率低，成本低廉。
为达以上目的，本实用新型提供一种单总线远距离双向通讯电路，其特征在于：设置有控制电路，该控制电路的输出端连接有第一输入电路的下行口和接收电路的上行口；
该控制电路由第二三极管、第三三极管和第五电阻组成，该第五电阻的一端为控制信号输入RTS端，第五电阻另一端接所述第三三极管的基极，该第三三极管的发射极接地，集电极接所述第二三极管的基极，该第二三极管的发射极接地，该第二三极管的集电极为所述控制电路的输出端。
控制信号RTS为高电平时，第三三极管导通，第二三极管截止，控制电路的控制端为高电平，第一输入电路的下行口被高电平封闭，无法工作，接收电路下行口接收单一TELCOM数据传输线传来的上行数据。
控制信号RTS为低电平时，第三三极管截止，第二三极管导通，控制电路的控制端为低电平，接收电路下行口被低电平封闭，无法工作，第一输入电路的下行口向单一TELCOM数据传输线下传数据。
控制电路接收控制信号输入RTS端的控制指令，既能控制第一输入电路的下行口，又能同时控制接收电路的上行口，当第一输入电路向单线下传数据时，接收电路停止工作；当接收电路接收单线上传的数据时，第一输入电路停止工作。实现了低成本的单总线双向通信。
所述第一输入电路设置有第七电阻，该第七电阻的一端为输入信号TXD端，第七电阻的另一端接第六三极管的基极，该第六三极管的发射极接地，该第六三极管的集电极经第十电阻接电源，该第六三极管的集电极还接第五三极管的基极，该第五三极管的发射极接地，该第五三极管的集电极串第六电阻后接电源过滤电路，该第五三极管的集电极还串第四电阻后，接第一三极管的基极，该第一三极管为PNP型，该第一三极管的发射极串第一电阻后接所述电源过滤电路，该第一三极管的集电极接所述控制电路的输出端。
输入信号TXD端为0时，第六三极管截止，第五三极管导通，第一三极管导通，第一输入电路的下行口反向输出1。
所述电源过滤电路设置有电感，该电感的第一端接外部电源，该电感的第二端串第三电容后接地，该电感的第二端接所述第一电阻和所述第六电阻。
还设置有第二输入电路，该第二输入电路设置有第八电阻，该第八电阻的前端接所述输入信号TXD端，该第八电阻的后端接所述第二三极管的基极。
输入信号TXD端为1时，第二三极管导通，第一输入电路的下行口反向输出0。
输入信号TXD端为1时，第一输入电路同样可以经下行口反向输出0，但第一三极管和第二三极管配合工作，可以提高输入电路向远程传输信号的功率和抗干扰能力，增强整个电路的稳定性。
所述接收电路设置有第四三极管，该第四三极管的基极为所述接收电路的上行口，该第四三极管的发射极接地，集电极串第九电阻后接电源，该电源与地之间串接有第二电容，所述第四三极管的集电极为数据输出RXD端。
接收电路的上行口收到信号为1时，第四三极管导通，数据输出RXD端反向输出0。
接收电路的上行口收到信号为0时，第四三极管导通，数据输出RXD端反向输出1。
所述接收电路与所述控制电路之间设置有过压保护电路，该过压保护电路包括第二稳压管，该第二稳压管的阴极接所述控制电路的输出端，该第二稳压管的阳极串第三电阻后接所述第四三极管的基极，该第四三极管的基极与地之间串接有第四电容。
过压保护电路保护接收电路不被尖峰电压冲击，同时可以提高接收电路的抗干扰能力。
所述控制电路的控制端还连接有滤波电路，该滤波电路由第一瞬态抑制二极管、第二电阻和第一电容组成，其中第一瞬态抑制二极管的阴极接所述控制电路的控制端，阳极接地，所述第二电阻和第一电容分别并接在该中第一瞬态抑制二极管的两端。
滤波电路具有保护电路，总线阻抗匹配，及提高通讯电路的抗干扰能力。
本实用新型还需结合控制器MCU使用，本实用新型的控制信号输入RTS端、输入信号TXD端及输出信号RXD输出端分别与所述控制器MCU的TXD、RTS输出端口及RXD接收端口对应连接。
本实用新型属于通信终端，且既可用于主叫通信终端，也可以用于被叫通信终端；可用于单主叫通信终端-单被叫通信终端，也可用于单主叫通信终端-多被叫通信终端。主/被叫通信终端通过单根数据通信线通信。
本实用新型可根据通信数据处理要求配置各种级别的所述控制器MCU。
所述反相放大信号经滤波电路稳压和过滤掉过高频等处理后通过所述数据传输线传给接收端通讯终端。通讯终端发送信号时，发送端的所述接收电路也同时接收到信号，此时，所述控制器MCU将该收到的信号过滤掉。
根据以上所述工作原理及核心思想，本实用新型还可以通过对部分电路进行更改以达到相同的效果，例如，将起滤波作用的部分更换作T型滤波匹配电路，等等，皆在本实用新型涵盖范围之内。
本实用新型的显著效果是：提供了一种单总线远距离双向通讯电路，利用模拟器件就能够实现低成本的单总线双向通信，其结构简单，成本低廉。能保持原有的井下通讯线路，既能克服抗干扰性差，距离短的缺点，又能克服通讯芯片易损坏的缺点。能稳定可靠地进行远距离传输，功耗低，使用方便安全，无需隔离，抗干扰力强，误码率低，成本低廉。
本实用新型正好采用了基于通信技术、及低功耗MCU控制技术，并对通讯接收、发送状态进行相应的控制。解决了安全监控系统采集数据传输面临的困境。
附图说明。
图1是本实用新型的电路图；
图2是本实用新型的工作关系图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，一种单总线远距离双向通讯电路，设置有控制电路1，该控制电路1的输出端连接有第一输入电路2的下行口和接收电路3的上行口；
该控制电路1由第二三极管Q2、第三三极管Q3和第五电阻R5组成，该第五电阻R5的一端为控制信号输入RTS端，第五电阻R5另一端接所述第三三极管Q3的基极，该第三三极管Q3的发射极接地，集电极接所述第二三极管Q2的基极，该第二三极管Q2的发射极接地，该第二三极管Q2的集电极为所述控制电路1的输出端。
所述第一输入电路2设置有第七电阻R7，该第七电阻R7的一端为输入信号TXD端，第七电阻R7的另一端接第六三极管Q6的基极，该第六三极管Q6的发射极接地，该第六三极管Q6的集电极经第十电阻R10接电源VCC，该第六三极管Q6的集电极还接第五三极管Q5的基极，该第五三极管Q5的发射极接地，该第五三极管Q5的集电极串第六电阻R6后接电源过滤电路，该第五三极管Q5的集电极还串第四电阻R4后，接第一三极管Q1的基极，该第一三极管Q1为PNP型，该第一三极管Q1的发射极串第一电阻R1后接所述电源过滤电路，该第一三极管Q1的集电极接所述控制电路1的输出端。
所述电源过滤电路设置有电感L1，该电感L1的第一端接外部电源VIN，该电感L1的第二端串第三电容C3后接地，该电感L1的第二端接所述第一电阻R1和所述第六电阻R6。
还设置有第二输入电路4，该第二输入电路4设置有第八电阻R8，该第八电阻R8的前端接所述输入信号TXD端，该第八电阻R8的后端接所述第二三极管Q2的基极。
所述接收电路3设置有第四三极管Q4，该第四三极管Q4的基极为所述接收电路3的上行口，该第四三极管Q4的发射极接地，集电极串第九电阻R9后接电源VCC，该电源VCC与地之间串接有第二电容C2，所述第四三极管Q4的集电极为数据输出RXD端。
所述接收电路3与所述控制电路1之间设置有过压保护电路5，该过压保护电路5包括第二稳压管D2，该第二稳压管D2的阴极接所述控制电路1的输出端，该第二稳压管D2的阳极串第三电阻R3后接所述第四三极管Q4的基极，该第四三极管Q4的基极与地之间串接有第四电容C4。
所述控制电路1的控制端还连接有滤波电路6，该滤波电路6由第一瞬态抑制二极管D1、第二电阻R2和第一电容C1组成，其中第一瞬态抑制二极管D1的阴极接所述控制电路1的控制端，阳极接地，所述第二电阻R2和第一电容C1分别并接在该中第一瞬态抑制二极管D1的两端。
本实用新型的工作原理：
在两个或多个远程数据通讯设备进行相互通信时，每台远程数据通讯设备控制器MCU上都连接一套单总线远距离双向通讯电路，控制器MCU为单总线远距离双向通讯电路提供工作电源VCC，并设置下传端口与第一、第二输入电路的输入信号TXD端连接，设置接收端口与接收电路3的数据输出RXD端连接，设置指令控制端与控制信号输入RTS端连接。
当控制器MCU需要接收外部数据时，其指令控制端置1，控制信号RTS为高电平时，第三三极管Q3导通，第二三极管Q2截止，控制电路1的控制端为高电平，第一输入电路2的下行口被高电平封闭，无法工作，接收电路3下行口接收单一TELCOM数据传输线传来的上行数据。
当控制器MCU需要向外传输数据时，其指令控制端置0，控制信号RTS为低电平时，第三三极管Q3截止，第二三极管Q2导通，控制电路1的控制端为低电平，接收电路3下行口被低电平封闭，无法工作，第一输入电路2的下行口向单一TELCOM数据传输线下传数据。
控制器MCU外传数据时，其下传端口输出0、1信号给输入信号TXD端。
输入信号TXD端为0时，第六三极管Q6截止，第五三极管Q5导通，第一三极管Q1导通，第一输入电路2的下行口反向输出1。
输入信号TXD端为1时，第二三极管Q2导通，第一输入电路2的下行口反向输出0。
输入信号TXD端为1时，第一输入电路2同样可以经下行口反向输出0，但第一三极管Q1和第二三极管Q2配合工作，可以提高输入电路向远程传输信号的功率抗干扰能力，增强整个电路的稳定性。
控制器MCU接收数据时：
接收电路3的上行口收到信号为1时，第四三极管Q4导通，数据输出RXD端反向输出0。
接收电路3的上行口收到信号为0时，第四三极管Q4截止，数据输出RXD端反向输出1。
如图1所示，本实用新型可以实现一对一。一对多，多对多的通讯连接，各控制器MCU间确定相互的通讯协议，明确所指定的目标地址、起始语句和结束语句就能实现准确可靠的远程通讯，这些和控制器MCU都是成熟技术。
本实用新型还可以通过对部分电路进行更改以达到相同的效果，例如，将起滤波作用的部分更换作T型滤波匹配电路，等等，皆在本实用新型涵盖范围之内。
Claims (7)
1.一种单总线远距离双向通讯电路，其特征在于：设置有控制电路(1)，该控制电路(1)的输出端连接有第一输入电路(2)的下行口和接收电路(3)的上行口；
该控制电路(1)由第二三极管(Q2)、第三三极管(Q3)和第五电阻(R5)组成，该第五电阻(R5)的一端为控制信号输入RTS端，第五电阻(R5)另一端接所述第三三极管(Q3)的基极，该第三三极管(Q3)的发射极接地，集电极接所述第二三极管(Q2)的基极，该第二三极管(Q2)的发射极接地，该第二三极管(Q2)的集电极为所述控制电路(1)的输出端。
2.根据权利要求1所述的单总线远距离双向通讯电路，其特征在于：所述第一输入电路(2)设置有第七电阻(R7)，该第七电阻(R7)的一端为输入信号TXD端，第七电阻(R7)的另一端接第六三极管(Q6)的基极，该第六三极管(Q6)的发射极接地，该第六三极管(Q6)的集电极经第十电阻(R10)接电源(VCC)，该第六三极管(Q6)的集电极还接第五三极管(Q5)的基极，该第五三极管(Q5)的发射极接地，该第五三极管(Q5)的集电极串第六电阻(R6)后接电源过滤电路，该第五三极管(Q5)的集电极还串第四电阻(R4)后，接第一三极管(Q1)的基极，该第一三极管(Q1)为PNP型，该第一三极管(Q1)的发射极串第一电阻(R1)后接所述电源过滤电路，该第一三极管(Q1)的集电极接所述控制电路(1)的输出端。
3.根据权利要求2所述的单总线远距离双向通讯电路，其特征在于：所述电源过滤电路设置有电感(L1)，该电感(L1)的第一端接外部电源(VIN)，该电感(L1)的第二端串第三电容(C3)后接地，该电感(L1)的第二端接所述第一电阻(R1)和所述第六电阻(R6)。
4.根据权利要求2所述的单总线远距离双向通讯电路，其特征在于：还设置有第二输入电路(4)，该第二输入电路(4)设置有第八电阻(R8)，该第八电阻(R8)的前端接所述输入信号TXD端，该第八电阻(R8)的后端接所述第二三极管(Q2)的基极。
5.根据权利要求1所述的单总线远距离双向通讯电路，其特征在于：所述接收电路(3)设置有第四三极管(Q4)，该第四三极管(Q4)的基极为所述接收电路(3)的上行口，该第四三极管(Q4)的发射极接地，集电极串第九电阻(R9)后接电源(VCC)，该电源(VCC)与地之间串接有第二电容(C2)，所述第四三极管(Q4)的集电极为数据输出RXD端。
6.根据权利要求5所述的单总线远距离双向通讯电路，其特征在于：所述接收电路(3)与所述控制电路(1)之间设置有过压保护电路(5)，该过压保护电路(5)包括第二稳压管(D2)，该第二稳压管(D2)的阴极接所述控制电路(1)的输出端，该第二稳压管(D2)的阳极串第三电阻(R3)后接所述第四三极管(Q4)的基极，该第四三极管(Q4)的基极与地之间串接有第四电容(C4)。
7.根据权利要求1所述的单总线远距离双向通讯电路，其特征在于：所述控制电路(1)的控制端还连接有滤波电路(6)，该滤波电路(6)由第一瞬态抑制二极管(D1)、第二电阻(R2)和第一电容(C1)组成，其中第一瞬态抑制二极管(D1)的阴极接所述控制电路(1)的控制端，阳极接地，所述第二电阻(R2)和第一电容(C1)分别并接在该中第一瞬态抑制二极管(D1)的两端。
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