CN203133584U - 一种can通信接口、电缆监测器及电缆监测系统 - Google Patents

一种can通信接口、电缆监测器及电缆监测系统 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种CAN通信接口，所述CAN通信接口包括用于进行CAN通信的第一分支接口CAN1和第二分支接口CAN2；所述第一分支接口CAN1及第二分支接口CAN2均由CANH信号端和CANL信号端引出。采用本实用新型的两个CAN通信接口的设计方案，在电缆隧道下，多个CAN节点进行级联构成CAN总线型连接的布线方式，布线方式简单，只需要直接将下一个节点接到上一个节点的另一个CAN通信接口，方便CAN总线方式的连接，这种连接方式能够实现任一个CAN节点的级联，对于CAN总线到CAN节点之间的距离没有要求，有效降低了电缆监测系统的布线要求，实现其布线灵活性。

Description

一种CAN通信接口、电缆监测器及电缆监测系统
技术领域
本实用新型涉及电子监测通信领域，尤其涉及一种CAN（Controller AreaNetwork，控制器局域网络总线）通信接口、电缆监测器及电缆监测系统。
背景技术
随着城市的加速发展，电力负荷的急剧增加，电力隧道也迅速增长，为了对电力隧道内的电缆进行有效监测，避免隧道内电缆因过载、过热等情况引起危险事故，保证供电可靠性，需要在电力隧道中设置电缆监测系统，为了保证电缆监测系统的通信效率及通信灵活性，电缆监测系统一般采用CAN总线进行通信，现有的电缆隧道监测系统中CAN总线型连接方式是：采用T型连接器实现CAN节点的级联，达到总线型布线的效果。
如图1所示，采用T型连接器实现CAN网络的总线型布线，并不能实现真正意义上的总线型连接，这种连接方式对总线到CAN节点之间的距离要求比较严格，当总线到CAN节点之间的距离大于0.3米时，可以采用T型连接器进行布线，但要确保T型连接器到CAN节点之间的距离小于0.3米，从而保证可靠通信。因此采用T型连接器构成的CAN通信系统，布线方式存在不方便性、对布线要求比较严格，影响了隧道内电缆监测系统的发展。
实用新型内容
本实用新型旨在解决现有技术中电力隧道内电缆监测系统采用T型连接器布线不方便、对布线要求高的技术问题，提供一种CAN通信接口，有效降低了电缆监测系统的布线要求，实现其布线灵活性。
一种CAN通信接口，所述CAN通信接口包括用于进行CAN通信的第一分支接口CAN1和第二分支接口CAN2；
所述第一分支接口CAN1及第二分支接口CAN2均由CANH信号端和CANL信号端引出。
优选地，所述第一分支接口CAN1包括CANH1引脚及CANL1引脚，所述第二分支接口包括CANH2引脚及CANL2引脚，
CANH1引脚及CANH2引脚分别与所述CANH信号端相连接，CANL1引脚及CANL2引脚分别与所述CANL信号端相连接。
本实用新型还提供一种电缆监测器，包括将外界信号转化为电流信号的传感器单元、采集所述电流信号并将其转换为电压信号的采集单元、分析并转换处理所述电压信号的主控单元、供电单元及传输所述主控单元处理后的信号的通信单元；
所述传感器单元与采集单元相连接，采集单元、供电单元及通信单元分别与主控单元相连接；
所述电缆监测器还包括上述的CAN通信接口，所述CAN通信接口的CANH信号端及CANL信号端分别与通信单元相连接。
优选地，所述通讯单元包括控制通信信号进行传输的CAN控制器及与CAN控制器相连接的接收或发送所述通信信号的CAN收发器，所述CAN收发器与所述CAN通信接口的CANH信号端及CANL信号端相连接。
优选地，所述CAN收发器的CANH输出端与CAN通信接口的CANH信号端相连接，CAN收发器的CANL输出端与CAN通信接口的CANL信号端相连接。
优选地，所述CAN控制器采用型号为MCP2515芯片，CAN收发器采用带隔离功能的型号为ADM3053芯片。
优选地，所述主控单元为型号MSP430F5438芯片。
优选地，所述传感器单元包括用于监测水位高度的水位传感器及分别用于监测O2、CO、H2S、CH4气体浓度的O2传感器、CO传感器、H2S传感器、CH4传感器。
本实用新型还提供一种电缆监测系统，包括集中器及上述的电缆监测器，所述电缆监测器为多个，第一个电缆监测器的所述CAN通信接口的其中一个分支接口与第二个电缆监测器的所述CAN通信接口的其中一个分支接口通过CAN总线相连接，第二个电缆监测器的所述CAN通信接口的另一个分支接口与第三个电缆监测器的所述CAN通信接口的其中一个分支接口通过CAN总线相连接，依次类推；
其中，最后一个电缆监测器的所述CAN通信接口的另一个分支接口通过CAN总线与所述集中器相连接。
优选地，所述电缆监测系统还包括与集中器相连接的报警器。
以上技术方案中，CAN通信接口采用双口设计，分别包括第一分支接口CAN1及第二分支接口CAN2，采用本实用新型的两个CAN通信接口的设计方案，在电缆隧道下，多个CAN节点进行级联构成CAN总线型连接的布线方式，布线方式简单，只需要直接将下一个节点接到上一个节点的另一个CAN通信接口，方便CAN总线方式的连接，这种连接方式能够实现任一个CAN节点的级联，对于CAN总线到CAN节点之间的距离没有要求，有效降低了电缆监测系统的布线要求，实现其布线灵活性。
附图说明
图1是现有的采用T型连接器的CAN通信系统；
图2是本实用新型CAN通信接口一种实施例的结构示意图；
图3是本实用新型电缆监测器一种实施例的结构示意图；
图4是本实用新型电缆监测系统一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图2所示，本实用新型提供一种CAN通信接口，所述CAN通信接口包括用于进行CAN通信的第一分支接口CAN1和第二分支接口CAN2，所述第一分支接口CAN1及第二分支接口CAN2均由CANH信号端和CANL信号端引出。所述CANH信号端和CANL信号端可以与具有CAN通信功能的通讯设备上的CAN通信接口引出端连接，如CAN收发器的输出端等。CANH表示CAN网络总线中的物理上的高电平传输的引脚，功能上实现高电平信号的传输，CANL表示CAN网络总线中的物理上的低电平传输的引脚，功能上实现低电平信号的传输。本实用新型所提供的CAN通信接口可以连接到外界通信设备上原有的CAN通信接口处，从而将原有的一路CAN通信接口变为两路CAN通信接口，增强了系统的可扩展性。
作为本实用新型CAN通信接口的一种实施例，所述第一分支接口CAN1包括CANH1引脚及CANL1引脚，所述第二分支接口CAN2包括CANH2引脚及CANL2引脚，CANH1引脚及CANH2引脚分别与所述CANH信号端相连接，CANL1引脚及CANL2引脚分别与所述CANL信号端相连接。
本实用新型实施例提供的CAN通信接口可将原有的一路CANH信号端和CANL信号端扩展为两路，为多个CAN节点进行级联构成CAN总线型连接的布线方式提供了便利性。同时采用本实用新型的CAN通信接口进行级联，对于CAN总线到CAN节点之间的距离没有要求，有效降低了电缆监测系统的布线要求，实现其布线灵活性。
如图3所示，本实用新型还提供一种具有上述CAN通信接口的电缆监测器7，包括将外界信号（具体是指电力隧道内的水位信号，以及有害及可燃气体等。）转化为电流信号的传感器单元1、采集所述电流信号并将其转换为电压信号的采集单元2、分析并转换处理所述电压信号的主控单元3、供电单元5及传输所述主控单元处理后的信号的通信单元4；所述传感器单元1与采集单元2相连接，采集单元2、供电单元5及通信单元4分别与主控单元3相连接；所述CAN通信接口的CANH信号端及CANL信号端分别与通信单元4相连接。具体来说，分析并转换处理所述电压信号是指主控单元通过AD采样寄存器将电压信号进行处理后得到对应的气体浓度值以及水位高度值等参数。
所述传感器单元1，包括O2传感器、CO传感器、H2S传感器、CH4传感器等，分别用于监测有害及可燃气体O2、CO、H2S、CH4气体浓度，并将所述气体浓度信号转换为电流信号，所述传感单元1还包括水位传感器，用来监测电缆隧道内积水水位的高度信息并将其转化为电流信号。
所述采集单元2用于采集传感器单元1的电流信号。传感器单元1将气体浓度及水位高度信息转换为电流信号，具体而言，采样单元2可以通过采样电路来实现，采集单元2将所述电流信号通过采样电阻转为电压信号后，并将转换后的电压信号接入主控单元3的AD采样口。
所述主控单元3用于将采集单元2采集的电压信号经过分析处理后转换为对应的浓度值以及高度值，并可通过通信单元4将所述浓度值及高度值发送给外界通信设备。本实施例中，优选地，主控单元3采用型号为MSP430F5438处理器，该处理器内部含有14位的AD采样寄存器。
所述通信单元4，包括CAN控制器41和CAN收发器42。CAN控制器具有完成CAN通信协议所要求的物理层和数据链路层的几乎所有功能，控制通信信号进行传输。CAN收发器属于物理层器件，是CAN总线控制器和物理总线之间的接口，该器件可以提供对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力。CAN收发器具有CANH输出端和CANL输出端两个信号端，所述CAN收发器的信号端与所述CAN通信接口的信号端相连接，具体地，所述CAN收发器的CANH输出端与CAN通信接口的CANH信号端相连接，CAN收发器的CANL输出端与CAN通信接口的CANL信号端相连接。
本实施例中，优选地，CAN控制器采用型号为MCP2515芯片，CAN收发器采用带隔离功能的型号为ADM3053芯片，该芯片可有效增强抗干扰能力，满足长距离、复杂环境的通讯要求。
所述供电单元5，为电缆监测器7的主控单元3供电，电缆监测器7的其他各单元通过主控单元3为其供电。
本实用新型所述的电缆监测器，实际操作中，可将上述的CAN通信接口设计在电路板上并与其电缆监测器中的CAN收发器42的通信端口相连接，将CAN收发器42的一路CAN信号分成两路CAN信号，将从CAN收发器42出来的CANH和CANL两个信号，分别与CAN通信接口的两个分支接口进行连接，使得布线后的两个分支接口完全一样，具有相同的通信功能。
结合图4所示，本实用新型还提供一种电缆监测系统，所述电缆监测系统包括集中器6及上述多个电缆监测器7，每个电缆监测器7的CAN通信接口分别具有一个第一分支接口CAN1及一个第二分支接口CAN2，第一个电缆监测器的CAN通信接口的其中一个分支接口与第二个电缆监测器的CAN通信接口的其中一个分支接口通过CAN总线相连接，第二个电缆监测器的CAN通信接口的另一个分支接口与第三个电缆监测器的CAN通信接口的其中一个分支接口通过CAN总线相连接，以此类推，……，倒数第二个电缆监测器的CAN通信接口的另一分支接口与最后一个电缆监测器的CAN通信接口的其中一个分支接口通过CAN总线相连接；其中，最后一个电缆监测器的CAN通信接口的另一个分支接口通过CAN总线与所述集中器6相连接。
本实施例中，多个电缆监测器7进行级联构成CAN总线型连接的布线方式，因级联方式中采用本实用新型的CAN通信接口，因此对于CAN总线到CAN节点（即电缆监测器）之间的距离没有要求，有效降低了电缆监测系统的布线要求，实现其布线灵活性。
本实用新型设计的CAN通信总线型连接方式，每个电缆监测器均可和下一个电缆监测器进行级联，所有电缆监测器挂接在CAN总线上，最后一个电缆监测器与所述的集中器进行连接。这样就构成了分布式的总线监测系统。
本实用新型的电缆监测系统可用于进行隧道内电缆的监测，集中器6向电缆监测器发送召测命令，可以下发广播命令，也可下发指定节点地址的命令，若集中器6下发广播命令，CAN总线上的每个电缆监测器都会接收到广播命令，电缆监测器接收到广播命令后进行应答，此时，CAN总线上的各个电缆监测器均会向CAN总线发送数据，具有高优先级的电缆监测器先获得CAN总线权利，这样集中器6接收到的应答报文将是按照高低优先级排序的。
这里所述的高低优先级，是预先对电缆监测器进行设置优先权的。若集中器下发的是指定节点地址的命令，此时CAN总线上的每个电缆监测器接收到该命令后进行判断，判断是否与自己的地址相符，如果是则该电缆监测器进行应答，如果不是则放弃处理，不予应答。
作为本实用新型实施例的进一步改进，所述电缆监测系统还包括与集中器6相连接的报警器（图中未示出），当所述集中器接收到电缆监测器7发送来的气体浓度值及水位高度值时，将其与内设的临界值进行比较，当高于临界值时控制所述报警器进行报警，所述报警器可以为声光报警器。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种CAN通信接口，其特征在于：所述CAN通信接口包括用于进行CAN通信的第一分支接口CAN1和第二分支接口CAN2； 
所述第一分支接口CAN1及第二分支接口CAN2均由CANH信号端和CANL信号端引出。 
2.根据权利要求1所述的CAN通信接口，其特征在于：所述第一分支接口CAN1包括CANH1引脚及CANL1引脚，所述第二分支接口CAN2包括CANH2引脚及CANL2引脚， 
CANH1引脚及CANH2引脚分别与所述CANH信号端相连接CANL1，引脚及CANL2引脚分别与所述CANL信号端相连接。 
3.一种电缆监测器，其特征在于：包括将外界信号转化为电流信号的传感器单元、采集所述电流信号并将其转换为电压信号的采集单元、分析并转换处理所述电压信号的主控单元、供电单元及传输所述主控单元处理后的信号的通信单元； 
所述传感器单元与采集单元相连接，采集单元、供电单元及通信单元分别与主控单元相连接； 
所述电缆监测器还包括权利要求2所述的CAN通信接口，所述CAN通信接口的CANH信号端及CANL信号端分别与通信单元相连接。 
4.根据权利要求3所述的电缆监测器，其特征在于：所述通信单元包括控制通信信号进行传输的CAN控制器及与CAN控制器相连接的接收或发送所述通信信号的CAN收发器，所述CAN收发器与所述CAN通信接口的CANH信号端及CANL信号端相连接。 
5.根据权利要求4所述的电缆监测器，其特征在于：所述CAN收发器的CANH输出端与CAN通信接口的CANH信号端相连接，CAN收发器的CAN输出端与CAN通信接口的CANL信号端相连接。 
6.根据权利要求5所述的电缆监测器，其特征在于：所述CAN控制器采用型号为MCP2515的芯片，CAN收发器采用带隔离功能的型号为ADM3053的芯片。 
7.根据权利要求6所述的电缆监测器，其特征在于：所述主控单元为型号MSP430F5438的芯片。 
8.根据权利要求7所述的电缆监测器，其特征在于：所述传感器单元包括用于监测水位高度的水位传感器及分别用于监测O2、CO、H2S、CH4气体浓度的O2传感器、CO传感器、H2S传感器、CH4传感器。 
9.一种电缆监测系统，其特征在于：包括集中器及权利要求3-8任意一项所述的电缆监测器，所述电缆监测器为多个，第一个电缆监测器的所述CAN通信接口的其中一个分支接口与第二个电缆监测器的所述CAN通信接口的其中一个分支接口通过CAN总线相连接，第二个电缆监测器的所述CAN通信接口的另一个分支接口与第三个电缆监测器的所述CAN通信接口的其中一个分支接口通过CAN总线相连接，依次类推； 
其中，最后一个电缆监测器的所述CAN通信接口的另一个分支接口通过CAN总线与所述集中器相连接。 
10.根据权利要求9所述的电缆监测系统，其特征在于：所述电缆监测系统还包括与集中器相连接的报警器。 
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