CN203104693U - 楼宇对讲差分数据传输电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种楼宇对讲差分数据传输电路，包括具有串口的单片机、带数据隔离功能的数据收发器、为数据收发器供电的开关电源和数据总线保护电路，单片机的信号输入输出端与数据收发器的信号输入输出端连接，数据收发器的信号输出端经数据总线保护电路连接到数据传输总线。本实用新型通过各个电路的协同工作，实现了差分信号传输、信号隔离、抗共模干扰、提高数据传输可靠性及系统总线的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及楼宇对讲数据传输技术领域，特别是涉及一种楼宇对讲差分数据传输电路。
背景技术
在现有的楼宇对讲系统中，在远距离传输、布线环境差的情况下，如果采用同一条线进行双向数据不平衡信号的传输，被传输的数据信号比较容易受到各种信号的电磁幅射干扰，而表现为误码、收不到数据现象。
实用新型内容
基于此，针对上述问题，本实用新型提出一种能够有效防止信号干扰的楼宇对讲差分数据传输电路。
本实用新型的技术方案是：一种楼宇对讲差分数据传输电路，包括具有串口的单片机、带数据隔离功能的数据收发器、为数据收发器供电的开关电源和数据总线保护电路，单片机的信号输入输出端与数据收发器的信号输入输出端连接，数据收发器的信号输出端经数据总线保护电路连接到数据传输总线。
本技术方案通过具有串口的单片机、带数据隔离功能的数据收发器、为数据收发器供电的开关电源和数据总线保护电路相互结合，然后再结合数据总线通讯协议，便可实现楼宇对讲差分数据传输电路的所有功能，并且实现了差分信号传输、信号隔离、抗共模干扰、提高数据可靠性及系统总线的稳定性。
在优选的实施例中，所述数据总线保护电路由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、双向TVS管和PTC自恢复保险丝组成，数据传输总线上具有第一接线端和第二接线端，PTC自恢复保险丝的一端连接第一接线端，另一端分别连接第四二极管的正极、第二二极管的负极，第二接线端分别连接第一二极管的负极、第三二极管的正极，第一二极管的正极与第二二极管的正极相连并接地，第三二极管的负极与第四二极管的负极相连并连接双向TVS管的一端，双向TVS管的另一端接地。当误把电源线任意接到差分数据线的正负两根线时，大电流会通过PTC自恢复保险丝、第四二极管、双向TVS管、第一二极管支路或第三二极管、双向TVS管、第二二极管、PTC自恢复保险丝支路旁跑掉，达到一定时间后，PTC自恢复保险丝会因过热保护动作而内阻迅速变大，环路电流迅速变小，从而使电压循序变小，达到保护数据收发器的目的。
在优选的实施例中，所述开关电源是带隔离的DC-DC转换开关电源。目的是使电源隔离、隔离输出的电源给数据收发器的总线系统供电脚供电。
本实用新型的有益效果是：通过各个电路的协同工作，实现了差分信号传输、信号隔离、抗共模干扰、提高数据传输可靠性及系统总线的稳定性。
附图说明
图1是本实用新型楼宇对讲差分数据传输电路的原理方框图；
图2是本实用新型实施例的电路原理图；
附图标记说明：
D1-单片机，D2-数据收发器，N1-开关电源，V1-第一二极管，V2-第二二极管，V3-第三二极管，V4-第四二极管，R1-第一上拉电阻，R2-第二上拉电阻，R3-数据匹配电阻，F1-PTC自恢复保险丝，FV1-双向TVS管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
如图1所示，图1是本实用新型楼宇对讲差分数据传输电路的原理方框图。一种楼宇对讲差分数据传输电路，包括具有串口的单片机D1、带数据隔离功能的数据收发器D2、为数据收发器D2供电的开关电源N1和数据总线保护电路。单片机D1的信号输入输出端与数据收发器D2的信号输入输出端连接，数据收发器D2的信号输出端经数据总线保护电路连接到数据传输总线。
如图2所示，所述数据总线保护电路由第一二极管V1、第二二极管V2、第三二极管V3、第四二极管V4、双向TVS管FV1和PTC自恢复保险丝F1组成，数据传输总线上具有第一接线端D+和第二接线端D-，PTC自恢复保险丝F1的一端连接第一接线端D+，另一端分别连接第四二极管V4的正极、第二二极管V2的负极，第二接线端D-分别连接第一二极管V1的负极、第三二极管V3的正极，第一二极管V1的正极与第二二极管V2的正极相连并接地，第三二极管V3的负极与第四二极管V4的负极相连并连接双向TVS管FV1的一端，双向TVS管FV1的另一端接地。当误把电源线任意接到差分数据线的正负两根线时，大电流会通过PTC自恢复保险丝F1、第四二极管V4、双向TVS管FV1、第一二极管V1支路或第三二极管V3、双向TVS管FV1、第二二极管V2、PTC自恢复保险丝F1支路旁跑掉，达到一定时间后，PTC自恢复保险丝F1会因过热保护动作而内阻迅速变大，环路电流迅速变小，从而使电压循序变小，达到保护数据收发器的目的。
所述开关电源N1是带隔离的DC-DC转换开关电源N1。目的是使电源隔离、隔离输出的电源给数据收发器D2的总线系统供电脚供电。
本技术方案通过具有串口的单片机D1、带数据隔离功能的数据收发器D2、为数据收发器D2供电的开关电源N1和数据总线保护电路相互结合，然后再结合数据总线通讯协议，便可实现楼宇对讲差分数据传输电路的所有功能，并且实现了差分信号传输、信号隔离、抗共模干扰、提高数据可靠性及系统总线的稳定性。
实施例：
如图2所示，图2是本实施例的电路原理图。单片机D1为普通的单片机，其有两个引脚RX、TX，这两个引脚推荐用MCU的标串口进行连接。数据收发器D2为带数据隔离功能的总线系统数据收发器，数据收发器D2的主要作用是：数据隔离、将TX送来的数据信号转换为总线系统差分信号，将收到总线的数据信号转换为普通的TTL电平送给RX脚进行数据接收。第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2为RX、TX的上拉电阻，其主要作用是使RX、TX这两根线在没有数据通讯时保持为高电平。开关电源N1为带电源隔离功能的DC-DC开关电源，其主要作用是：电源隔离、隔离输出的ISO_5V电源给数据收发器D2的总线系统供电脚供电。数据匹配电阻R3为总线的数据匹配电阻，取值120欧姆，数据匹配电阻R3只在设备的最前端、和设备的最末端各接一个，中间并接的设备不接该数据匹配电阻R3。
在总线空闲时，TX脚输出为高电平，此时总线的D+、D-电平均为1/2ISO_5V，此时D+、D-电平相等（D+－D-≤0.5V时，RX输出为高电平），所以此时RX也为高电平。当TX脚输出为低电平时总线系统的D+、D-的电平差会产生大于1.2V及以上的电压（当D+－D-≥0.9V时，RX输出为低电平），所以此时RX也为低电平。根据此原理，当某个设备要发数据指令时，只要在TX发一串定义好的数据方波，就会在总线上得到相应的数据，这时并接在总线上的所有设备均能在RX收到该数据指令，再根据数据总线通讯协议进行解晰，就能实现所有设备之间的相互数据指令通讯。
本实施例的电路通过：1、加入第二上拉电阻R2；2、选取合适的数据匹配电阻R3；3、加入数据总线保护电路：第一二极管V1—第四二极管V4、F第一二极管V1、PTC自恢复保险丝F1；4、采用了带数据隔离功能的数据收发器D2、带隔离的DC-DC转换开关电源N1。由这四个部分共同组合形成了楼宇对讲差分数据传输电路，并实现了：差分信号传输、信号隔离、抗共模干扰、提高数据传输可靠性及系统总线的稳定性。
第一二极管V1—第四二极管V4为普通快恢复二极管、双向TVS管FV1、PTC自恢复保险丝F1，它们组成了数据总线保护电路。当误把电源线任意接到差分数据线D+、D-两根线时，大电流会通过PTC自恢复保险丝F1、第四二极管V4、双向TVS管FV1、第一二极管V1支路或第三二极管V3、双向TVS管FV1、第二二极管V2、PTC自恢复保险丝F1支路旁路掉，达到一定时间后，PTC自恢复保险丝F1会因过热保护动作而内阻迅速变大，环路电流迅速变小，从而使数据匹配电阻R3两端的电压迅速变小，达到保护数据匹配电阻R3和数据收发器D2的目的。此电路对误接入差分数据线D+、D-的电压保护范围可在DC12V～DC28之间。
数据匹配电阻R3只在设备的最前端、和设备的最末端各接一个，中间并接的设备不接该数据匹配电阻。总线连接方式规定了各个设备之间必需为手拉手逐一串接的方式进行系统的接线。
第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2为RX、TX的上拉电阻，其主要作用是使RX、TX这两根线在没有数据通讯时保持为高电平。由于单片机D1单片机在上电程序启动前、和单片机工作中意外复位时多数单片机的IO为高阻输入状态，这样会使TX脚的状态不确定导致TX脚有可能会变为低电平从而向数据总线发干扰数据，所以在TX脚加上第二上拉电阻R2的上拉电阻来保障在没有数据通讯时保持为高电平。从而保障了整个系统数据总线不会因为个别设备的断电、上电、重启时误发错误数据，而影响到整个的系统稳定性。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。
Claims (3)
1.一种楼宇对讲差分数据传输电路，其特征在于，包括具有串口的单片机、带数据隔离功能的数据收发器、为数据收发器供电的开关电源和数据总线保护电路，单片机的信号输入输出端与数据收发器的信号输入输出端连接，数据收发器的信号输出端经数据总线保护电路连接到数据传输总线。
2.根据权利要求1所述的楼宇对讲差分数据传输电路，其特征在于，所述数据总线保护电路由第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、双向TVS管和PTC自恢复保险丝组成，数据传输总线上具有第一接线端和第二接线端，PTC自恢复保险丝的一端连接第一接线端，另一端分别连接第四二极管的正极、第二二极管的负极，第二接线端分别连接第一二极管的负极、第三二极管的正极，第一二极管的正极与第二二极管的正极相连并接地，第三二极管的负极与第四二极管的负极相连并连接双向TVS管的一端，双向TVS管的另一端接地。
3.根据权利要求1或2所述的楼宇对讲差分数据传输电路，其特征在于，所述开关电源是带隔离的DC-DC转换开关电源。
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| WO2021226847A1 (zh) * | 2020-05-12 | 2021-11-18 | 上海汽车集团股份有限公司 | 一种差分信号双向隔离通讯电路及方法 |
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