CN203057176U

CN203057176U - Rs-485有源总线隔离驱动器

Info

Publication number: CN203057176U
Application number: CN2012206774661U
Authority: CN
Inventors: 张丹; 孙永斌; 沈杰; 刘伟
Original assignee: Dandong Huatong Measurement & Control Co Ltd
Current assignee: Dandong Huatong Measurement & Control Co Ltd
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2013-07-10
Anticipated expiration: 2022-12-11

Abstract

一种RS-485有源总线隔离驱动器，通讯接口连接热敏电阻一端,另一端连接MAX1487RS-485收发器，MAX1487RS-485收发器连接74HC04六反相器，74HC04六反相器连接H11L1光电耦合器,另一组MAX1487RS-485收发器按相同方式连接另一组H11L1光电耦合器,在MAX1487RS-485收发器连接SA5.0CA双向二极管的负端，双向二极管连接热敏电阻的一端,另一端连接通讯接口。本实用新型具有简单的结构、零延时智能收发、通信速度快、抗干扰能力强、操作简单，无需握手信号和改动连接设备的软硬件就可以直接使用。广泛用于工业过程控制、分布数据采集等场合，特别适合电力系统自动化、交通控制等部门以及智能建筑这样的新兴产业。具有广阔的市场前景，良好的经济效益。

Description

RS-485有源总线隔离驱动器

技术领域

本实用新型涉及一种RS485通讯接口装置，具体说涉及一种RS-485有源总线隔离驱动器。

背景技术

在数据通信、计算机网络以及分布式工业控制系统中，经常采用串行通信来交换数据和信息。标准RS-485作为一种多点、差分数据传输的电气规范现已成为业界应用最为广泛的标准通信接口之一。这种通信接口允许在简单的一对双绞线上进行多点、双向通信、它所具有的噪声抑制能力、数据传输速率、电缆长度及可靠性是其他标准无法比拟的。正因为这样，许多不同领域都采用RS-485作为数据传输链路。这项标准得到广泛接受的另外一个原因是它的通用性。RS-485标准只对接口的电气特性做出规定，而不涉及接插件、电缆或协议，在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。

RS-485是一种平衡传送的串行接口标准，比最早的采用非平衡方式传送的RS-232串行接口标准在电气指标上有了大幅度的提高。由于RS-485总线通讯距离远，抗干扰能力强，结构简单，可靠性高，广泛应用于多机远距离通信系统中。其最大传输距离在数据传输速率为100kbps时为120m，传输速率为10kbps时为1.2km，传输速率降为300bps时可超过4km。最大传输距离的增加是以牺牲数据传输速率为代价的。

目前市场上大部分通讯接口是不带光电隔离的，使用不带光电隔离的RS-485通讯接口是很危险的，因为万一碰到雷击等高压打到通信线路上，会造成通讯设备的启停、某个终端的通信故障而使整个系统的通讯产生不良影响，甚至整个通信系统瘫痪。

随着智能建筑的飞速发展，智能建筑中各终端设备间的通信显得越来越重要，通讯的准确性、可靠性、快速性，将直接影响整个智能建筑系统的工作特性。

发明内容

针对现有的RS-485通讯接口所存在的问题，本实用新型提供一种在保证传输速度和传输距离的情况下，超过现有RS-485的可靠通讯距离，实现RS-485转RS-485信号的光电隔离，增加RS-485通讯接口的可靠性和安全性的RS-485有源总线隔离驱动器。

解决上述技术问题所采取的具体技术措施是：一种RS-485有源总线隔离驱动器，其特征是：本装置主要器件由MAX1487 RS-485收发器、74HC04六反相器及H11L1光电耦合器组成，其电路连接关系是：1#通讯接口Ａ1连接1#热敏电阻BK1一端, 1#热敏电阻BK1另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的6脚A并连接1#SA5.0CA双向二极管D1的负端，1#SA5.0CA双向二极管D1的正端连接+5G,1#47K上拉电阻Ｒ7一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的6脚A，1#47K上拉电阻Ｒ7另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的8脚VCC并连接到+5，1#通讯接口B1连接2#热敏电阻BK2一端, 2#热敏电阻BK2另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的7脚B并连接2#SA5.0CA双向二极管D2的负端，2#SA5.0CA双向二极管D2的正端连接+5G,2#47K下拉电阻Ｒ5一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的7脚Ｂ，2#47K下拉电阻Ｒ5另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的5脚GND并连接到+5G，1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的3脚DE和2脚RE连接1#74HC04六反相器U1的12脚和1脚，1#74HC04六反相器U1的2脚连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的4脚DI，1#74HC04六反相器U1的13脚连接1#H11L1光电耦合器Ｕ3的4脚并连接1#300欧姆上拉电阻R1的一端，1#300欧姆上拉电阻R1的另一端连接1#H11L1光电耦合器Ｕ3的6脚并连接+5，1#H11L1光电耦合器Ｕ3的1脚连接1#10K限流电阻Ｒ3的－端，1#10K限流电阻Ｒ3的另－端连接VCC，1#H11L1光电耦合器Ｕ3的2脚连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的1脚RO上并连接2#10K上拉电阻R10的一端，2#10K上拉电阻R10的另一端连接VCC，1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的1脚RO连接3#10K上拉电阻R9并连接2# H11L1光电耦合器Ｕ4的2脚，3#10K上拉电阻R9另一端连接+5，2#H11L1光电耦合器Ｕ4的1脚连接4#10K限流电阻R4的一端，4#10K限流电阻R4另一端连接+5，2#H11L1光电耦合器Ｕ4的4脚连接2#300欧姆上拉电阻Ｒ2的一端并连接2#74HC04六反相器U2的13脚，2#300欧姆上拉电阻Ｒ2另－端连接2# H11L1光电耦合器Ｕ4的6脚并连接VCC, 2#74HC04六反相器U2的12脚连接其1脚并连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的2脚RE和3脚DE，2#74HC04六反相器U2的2脚连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的4脚DI， 3#47Ｋ下拉电阻Ｒ6的一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的7脚B，3#47K下拉电阻Ｒ6另一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的5脚GND并连接到GND，4#47Ｋ上拉电阻Ｒ8一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的6脚A，4#47K上拉电阻Ｒ8另一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的8脚VCC并连接VCC，4#热敏电阻BK4一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的6脚A并连接4#SA5.0CA双向二极管D4的负端，4#SA5.0CA双向二极管D4的正端连接GND,4#热敏电阻BK4另一端连接2#通讯接口A2，3#热敏电阻BＫ3一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的7脚B并连接3#SA5.0CA双向二极管D3的负端，3#SA5.0CA双向二极管D3的正端连接GND，3#热敏电阻BＫ3另一端连接2#通讯接口B2。

本实用新型的有益效果：具有简单的结构、零延时智能收发、通信速度快、抗干扰能力强等特点。操作简单，无需握手信号和改动连接设备的软硬件就可以直接使用。它很好地解决了传统的同类产品的通讯数据间时间间隔大、通信波特率低、抗干扰能力差、操作复杂等缺点。广泛用于各种工业过程控制、分布数据采集等场合，特别适合电力系统自动化、交通控制等部门以及智能建筑这样的新兴产业。市场应用空间大，并且随着计算机通信网络技术和设备的不断发展，RS-485有源总线隔离驱动器具有广阔的市场前景，有良好的经济效益。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型的电路图；

图3是本实用新型的控制流程图。

具体实施方式

结合附图详细说明本实用新型的结构。

一种RS-485有源总线隔离驱动器，结构框图如图1所示。本装置主要器件是由市售的MAX1487 RS-485收发器、74HC04六反相器、H11L1光电耦合器、双向二极管及热敏电阻组成。电源模块：独立的工作电源（AC220V±20%）,无需外接电源转换模块，可直接安装在线路里，且不影响其他设备。通讯模块：自适应式，零延时智能收发，RS-485转RS-485信号。保护模块：采用隔离保护方法和旁路保护方法，保护RS-485有源总线隔离驱动器，不受外部信号的干扰，就算信号端接错线，串入大电压，也不会使整个总线通信受到影响。

本装置的保护模块和通讯模块的电路连接关系见图2。本装置采用两个美国MAXIM公司的MAX1487 RS-485收发器来进行数据的中转，MAX1487 RS-485收发器是一个＋5V供电的RS-485接口差分信号收发器，其驱动器摆率不受限制，可以实现最高2.5Mbps的传输速率。两片MAX1487 RS-485收发器的RO和DI交叉相连，用以监听总线的通信状态。1#通讯接口A1连接1#热敏电阻BK1的一端，1#热敏电阻BK1另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的6脚A并连接1#SA5.0CA双向二极管D1的负端，1#SA5.0CA双向二极管D1的正端连接+5G,这里的1#热敏电阻BK1是通讯端的过流保护，1#SA5.0CA双向二极管D1是通讯端的过压保护。由于RS485收发器采用差分信号传输，为了确保输出信号的确定性，1#47K上拉电阻Ｒ7一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的6脚A，1#47K上拉电阻Ｒ7另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的8脚VCC并连接到+5，2#47K下拉电阻Ｒ5一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的7脚Ｂ，2#47K下拉电阻Ｒ5另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的5脚GND并连接到+5G，加大输出引脚的驱动能力。1#通讯接口B1连接2#热敏电阻BK2的一端，2#热敏电阻BK2另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的7脚B并连接2#SA5.0CA双向二极管D2的负端，2#SA5.0CA双向二极管D2的正端连接+5G, 这里的2#热敏电阻BK2是通讯端的过流保护，2#SA5.0CA双向二极管D2是通讯端的过压保护。1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的3脚DE和2脚RE连接1#74HC04六反相器U1（美国TI公司）的12脚和1脚，1#74HC04六反相器U1的2脚连接1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的4脚DI。1#74HC04六反相器U1的13脚连接日本东芝的1#H11L1光电耦合器Ｕ3的4脚并连接1#300欧姆上拉电阻R1的一端，1#300欧姆上拉电阻R1的另一端连接1#H11L1光电耦合器Ｕ3的6脚并连接+5，加大输出引脚的驱动能力。1#H11L1光电耦合器Ｕ3的1脚连接1#10K限流电阻Ｒ3的－端，1#10K限流电阻Ｒ3的另－端连接VCC，防止流入器件的电流过大。1#H11L1光电耦合器Ｕ3的2脚连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的1脚RO并连接2#10K上拉电阻R10的一端，2#10K上拉电阻R10的另一端连接VCC，加大输出引脚的驱动能力。1#MAX1487 RS-485收发器Ｕ5的1脚RO连接3#10K上拉电阻R9并连接2#H11L1光电耦合器Ｕ4的2脚，3#10K上拉电阻R9另一端连接+5，加大输出引脚的驱动能力。2#H11L1光电耦合器Ｕ4的1脚连接4#10K限流电阻R4的一端，4#10K限流电阻R4另一端连接+5，防止流入器件的电流过大。2#H11L1光电耦合器Ｕ4的4脚连接2#300欧姆上拉电阻Ｒ2的一端并连接2#74HC04六反相器U2的13脚，2#300欧姆上拉电阻Ｒ2另－端连接2#H11L1光电耦合器Ｕ4的6脚并连接VCC，加大输出引脚的驱动能力, 2#74HC04六反相器U2的12脚连接其1脚并连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的2脚RE和3脚DE。2#74HC04六反相器U2的2脚连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的4脚DI。由于RS485收发器采用差分信号传输，为了确保输出信号的确定性，3#47Ｋ下拉电阻Ｒ6的一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的7脚B，3#47K下拉电阻Ｒ6的另一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的5脚GND并连接到GND， 4#47Ｋ上拉电阻Ｒ8一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的6脚A，4#47K上拉电阻Ｒ8另一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的8脚VCC并连接VCC，加大输出引脚的驱动能力。4#热敏电阻BK4的一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的6脚A并连接4#SA5.0CA双向二极管D4的负端，4#SA5.0CA双向二极管D4的正端连接GND,4#热敏电阻BK4另一端连接2#通讯接口A2，这里的4#热敏电阻BK4是通讯端的过流保护，4#SA5.0CA双向二极管D4是通讯端的过压保护。3#热敏电阻BＫ3的一端连接2#MAX1487 RS-485收发器Ｕ6的7脚B并连接3#SA5.0CA双向二极管D3的负端，3#SA5.0CA双向二极管D3的正端连接GND，3#热敏电阻BＫ3另一端连接2#通讯接口B2，这里的3#热敏电阻BK3是通讯端的过流保护，3#SA5.0CA双向二极管D3是通讯端的过压保护。

本装置的工作流程是按图3流程图进行。本装置有四个通讯接口、两个MAX1487 RS-485收发器。四个通讯接口中1#通讯接口A1和B1为一组，2#通讯接口A2和B2为一组，一组负责从总线的一端接收数据，一组负责将数据转发到总线的另一端，当1#通讯接口A1和B1接收到数据时，信号发送给1#MAX1487 RS-485收发器，再发送到2#MAX1487 RS-485收发器，最后数据到达2#通讯接口A2和B2；当2#通讯接口A2和B2接收到数据时，信号发送给2#MAX1487 RS-485收发器，再发送到1#MAX1487 RS-485收发器，最后数据到达1#通讯接口A1和B1。零延时智能收发，实现了数据的中转。

Claims

1.一种RS-485有源总线隔离驱动器，其特征是：本装置主要器件由MAX1487 RS-485收发器、74HC04六反相器及H11L1光电耦合器组成，其电路连接关系是：A1#通讯接口（A1）连接1#热敏电阻（BK1）一端, 1#热敏电阻（BK1）另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ5）的6脚A并连接1#SA5.0CA双向二极管（D1）的负端，1#SA5.0CA双向二极管（D1）的正端连接+5G,1#47K上拉电阻（Ｒ7）一端连接1#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ5）的6脚A，1#47K上拉电阻（Ｒ7）另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ5）的8脚VCC并连接到+5，B1#通讯接口（B1）连接2#热敏电阻（BK2）一端, 2#热敏电阻（BK2）另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ5）的7脚B并连接2#SA5.0CA双向二极管（D2）的负端，2#SA5.0CA双向二极管（D2）的正端连接+5G,2#47K下拉电阻（Ｒ5）一端连接1#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ5）的7脚Ｂ，2#47K下拉电阻（Ｒ5）另一端连接1#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ5）的5脚GND并连接到+5G，1#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ5）的3脚DE和2脚RE连接1#74HC04六反相器（U1）的12脚和1脚，1#74HC04六反相器（U1）的2脚连接1#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ5）的4脚DI，1#74HC04六反相器（U1）的13脚连接1#H11L1光电耦合器（Ｕ3）的4脚并连接1#300欧姆上拉电阻（R1）的一端，1#300欧姆上拉电阻（R1）的另一端连接1#H11L1光电耦合器（Ｕ3）的6脚并连接+5，1#H11L1光电耦合器（Ｕ3）的1脚连接1#10K限流电阻（Ｒ3）的－端，1#10K限流电阻（Ｒ3）的另－端连接VCC，1#H11L1光电耦合器（Ｕ3）的2脚连接2#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ6）的1脚RO并连接2#10K上拉电阻（R10）的一端，2#10K上拉电阻（R10）的另一端连接VCC，1#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ5）的1脚RO连接3#10K上拉电阻（R9）并连接2#H11L1光电耦合器（Ｕ4）的2脚，3#10K上拉电阻（R9）的另一端连接+5，2#H11L1光电耦合器（Ｕ4）的1脚连接4#10K限流电阻（R4）的一端，4#10K限流电阻（R4）的另一端连接+5，2#H11L1光电耦合器（Ｕ4）的4脚连接2#300欧姆上拉电阻（Ｒ2）的一端并连接2#74HC04六反相器（U2）的13脚，2#300欧姆上拉电阻（Ｒ2）的另－端连接2#H11L1光电耦合器（Ｕ4）的6脚并连接VCC, 2#74HC04六反相器（U2）的12脚连接其1脚并连接2#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ6）的2脚RE和3脚DE，2#74HC04六反相器（U2）的2脚连接2#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ6）的4脚DI， 3#47Ｋ下拉电阻（Ｒ6）的一端连接2#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ6）的7脚B，3#47K下拉电阻（Ｒ6）的另一端连接2#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ6）的5脚GND并连接到GND，4#47Ｋ上拉电阻（Ｒ8）一端连接2#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ6）的6脚A，4#47K上拉电阻（Ｒ8）的另一端连接2#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ6）的8脚VCC并连接VCC，4#热敏电阻（BK4）一端连接2#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ6）的6脚A并连接4#SA5.0CA双向二极管（D4）的负端，4#SA5.0CA双向二极管（D4）的正端连接GND,4#热敏电阻（BK4）另一端连接A2#通讯接口（A2），3#热敏电阻（BＫ3）一端连接2#MAX1487 RS-485收发器（Ｕ6）的7脚B并连接3#SA5.0CA双向二极管（D3）的负端，3#SA5.0CA双向二极管（D3）的正端连接GND，3#热敏电阻（BＫ3）另一端连接B2#通讯接口（B2）。