CN201821098U - RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构。这种电路结构，由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、长0长1计数比较锁存控制电路、继电器驱动电路组成，实现RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换。当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接反时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，通过继电器驱动电路，驱动双刀双掷继电器切换开关，把RS-485或Profibus外部输入电路的正负极进行反接，实现正确的极性输入。当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接法是正确时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，使继电器不动作，保证正常的通信。
Description
技术领域
本实用新型是RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构，其技术领域涉及RS-485或Profibus的信号通信，是一种信号极性自动识别与切换技术的电路结构。这种电路可以应用在任何RS-485类的差分信号通信上，使差分信号通信免除信号极性容易接反的困扰。
背景技术
RS-485采用差分信号负逻辑，+2V～+6V表示“0”，-6V～-2V表示“1”。
RS-485标准最初由电子工业协会(EIA)于1983年制订并发布，后由TIA通讯工业协会修订后命名为TIA/EIA-485-A。
工程师还是习惯地称之为RS-485。RS-485由RS-422发展而来，后者是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点，RS-422定义了一种平衡通信接口，将传输速率提高到10Mbps，传输距离延长到4000英尺，即1219米(速率低于100kbps时)，并允许在一条平衡线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范，为扩展应用范围，随后又为其增加了多点、双向通信能力，即允许多个发送器连接到同一条总线上，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围，这就是后来的EIARS-485标准。
RS-485是一个电气接口规范，它只规定了平衡驱动器和接收器的电特性，而没有规定接插件、传输电缆和通信协议。RS-485标准定义了一个基于单对平衡线的多点、双向(半双工)通信链路，是一种极为经济、并具有相当高噪声抑制、传输速率、传输距离和宽共模范围的通信平台。RS-485接口的主要特点如下：
平衡传输
多点通信
驱动器输出电压(带载)：≥|1.5V|
接收器输入门限：±200mV
-7V至+12V总线共模范围
最大输入电流：1.0mA/-0.8mA(12Vin/-7Vin)
最大总线负载：32个单位负载(UL)
最大传输速率：10Mbps
最大电缆长度：4000英尺(即1219米)
Profibus现场总线技术已被列为IEC61158国际标准，是世界上应用最广泛的现场总线技术，由Profibus-FMS、Profibus-PA和Profibus-DP等3部分组成。
其中Profibus-DP是一种高速(数据传输速率9.6kb/s～12Mb/s)、经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I/O之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求。
Proftbus-PA用于过程控制，用IEC1158-2标准，传输速率为31.25kb/s，提供本质安全特性，适用于安全性要求较高以及由总线供电的场合。
Profibus-FMS主要解决车间级通信问题，完成中等传输速率的循环或非循环数据交换任务。
现有RS-485或Profibus接口电路的弊端：由于是差分信号，各个公司对A、B信号的定义不尽相同，容易导致信号极性接反。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服上述现有RS-485或Profibus接口电路的弊端，这种电路结构，由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、长0长1计数比较锁存控制电路、继电器驱动电路组成，实现RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换。当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接反时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，通过继电器驱动电路，驱动双刀双掷继电器切换开关，把RS-485或Profibus外部输入电路的正负极进行反接，实现正确的极性输入。当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接法是正确时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，使继电器不动作，保证正常的通信。
本实用新型的目的是通过以下技术方案达到的：
如图3所示，长0长1计数比较电路，当RX信号为0时，长0计数器根据时钟计数，和RS-485的最低波特率(30bps)的8bit×4倍以上时间比较(定时为1s，这是RS-485最低波特率不可能出现的逻辑0的情况)，如果出现则表明是信号接反，如果是Profibus，最低波特率是9600，比较时间为3ms。如果RX信号为1时，长1计数器根据时钟计数，如果达到同样的比较值，表明是信号极性接法正确时的信号空闲。
长0长1计数比较锁存控制电路的输入信号是RS-485或Profibus接口芯片的TTL信号的RX，长0长1计数比较锁存控制电路的时钟频率应至少应大于RS-485或Profibus最大波特率的4倍，通常选择8倍，但不限于8倍，普通RS-485的最高波特率为115.2k，时钟频率可选1M，Profibus的最高波特率为12M，时钟频率可选100M。
长0长1计数比较电路的输出结果控制D触发器的prn和clrn脚，如果有长0，使D触发器输出1并锁存，切换继电器；如果有长1，使D触发器输出0并锁存，不切换继电器。如果不是空闲信号，而是数据信号，则长0长1计数比较电路都不会有输出，所以不会改变锁存值，保证RS-485或Profibus信号的正常传输。
本实用新型的优点：实现了RS-485或Profibus信号极性的自动识别，通过控制电路自动切换继电器电路，实现RS-485或Profibus信号自动反转，节省了线缆连接排查的成本。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图，由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、长0长1计数比较锁存控制电路、继电器驱动电路组成。双刀双掷继电器用于切换信号极性，RS-485或Profibus接口芯片把RS-485电平转换为TTL电平，输出的RX-TTL信号为TTL电平，用于逻辑判断。继电器驱动电路一般用三极管电路组成，使TTL信号进行功率放大以驱动继电器线圈。长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别。
图2是本实用新型采用的双刀双掷继电器，常闭开关是表示RS-485的信号极性连接正确时的信号通道。当信号极性接反时，控制线圈使开关动作，常开的开关闭合，实现了信号的自动反转。
图3表示长0长1计数比较锁存控制电路，当RX信号为0时，长0计数器根据时钟计数，如果达到比较值，表明信号接反。如果RX信号为1时，长1计数器根据时钟计数，如果达到同样的比较值，表明是信号极性接法正确时的信号空闲。长0长1计数比较电路的输出结果控制D触发器的prn和clrn脚，如果有长0，使D触发器输出1并锁存，切换继电器；如果有长1，使D触发器输出0并锁存，不切换继电器。如果不是空闲信号，而是数据信号，则长0长1计数比较电路都不会有输出。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
参考图1可知，整个电路的实现由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、长0长1计数比较锁存控制电路、继电器驱动电路组成。常闭开关是表示RS-485的信号极性连接正确时的信号通道。常开开关是表示RS-485的信号极性连接错误时的信号反转通道。
参考图3可知，长0长1计数器，RX-TTL输入为计数器的使能信号，信号跳变则计数器清零，下一个长0长1信号来时重新计数，计数器时钟频率应至少应大于RS-485或Profibus最大波特率的4倍，通常选择8倍，但不限于8倍，普通RS-485的最高波特率为115.2k，时钟频率可选1M，Profibus的最高波特率为12M，时钟频率可选100M。比较器，如果是RS-485信号，计数器与1024×1024(约1s)相比较，如果达到比较值，这计数器保持数据不再计数，输出一个锁存脉冲给D触发器。长0长1计数比较电路的输出结果控制D触发器的prn和clrn脚，如果有长0，使D触发器输出1并锁存，切换继电器；如果有长1，使D触发器输出0并锁存，不切换继电器。如果不是空闲信号，而是数据信号，则长0长1计数比较电路都不会有输出。
Claims (4)
1.RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构，其特征在于：这种电路结构，由双刀双掷继电器、RS-485或Profibus接口芯片、长0长1计数比较锁存控制电路、继电器驱动电路组成，实现RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换，当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接反时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，通过继电器驱动电路，驱动双刀双掷继电器切换开关，把RS-485或Profibus外部输入电路的正负极进行反接，实现正确的极性输入，当RS-485或Profibus外部输入电路的正负极性接法是正确时，长0长1计数比较锁存控制电路对信号极性进行自动识别，使继电器不动作，保证正常的通信。
2.根据权利要求1所述的RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构，其特征还在于：长0长1计数比较锁存控制电路的输入信号是RS-485或Profibus接口芯片的TTL信号的RX，长0长1计数比较锁存控制电路的时钟频率应至少应大于RS-485或Profibus最大波特率的4倍，普通RS-485的最高波特率为115.2k，时钟频率可选1M，Profibus的最高波特率为12M，时钟频率可选100M。
3.根据权利要求1所述的RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构，其特征还在于：长0长1计数比较电路，当RX信号为0时，长0计数器根据时钟计数，和RS-485的最低波特率30bps的8bit×4倍以上时间比较，定时为1s，如果出现则表明是信号接反，如果是Profibus，最低波特率是9600，比较时间为3ms，如果RX信号为1时，长1计数器根据时钟计数，如果达到同样的比较值，表明是信号极性接法正确时的信号空闲。
4.根据权利要求1所述的RS-485或Profibus信号极性自动识别与切换技术的电路结构，其特征还在于：长0长1计数比较电路的输出结果控制D触发器的prn和clrn脚，如果有长0，使D触发器输出1并锁存，切换继电器；如果有长1，使D触发器输出0并锁存，不切换继电器，如果不是空闲信号，而是数据信号，则长0长1计数比较电路都不会有输出，所以不会改变锁存值，保证RS-485或Profibus信号的正常传输。
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: RS-485 or Profibus signal polarity automatic identification and switching technology Effective date of registration: 20140522 Granted publication date: 20110504 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Maiwe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990000395 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |
Date of cancellation: 20150525 Granted publication date: 20110504 Pledgee: Wuhan rural commercial bank Limited by Share Ltd Optics Valley branch Pledgor: Wuhan Maiwe Optoelectronics Technology Co., Ltd. Registration number: 2014990000395 |
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| PLDC | Enforcement, change and cancellation of contracts on pledge of patent right or utility model | ||
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Granted publication date: 20110504 Termination date: 20150428 |
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| EXPY | Termination of patent right or utility model |