CN203398748U - 总线多种故障检测及保护装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及总线多种故障检测及保护装置，其包括连接在总线的两根信号线之间的电阻R23、与总线的其中一根信号线串接的电阻R7、连接在总线的两根信号线之间的电阻R13、电阻R12、电阻R14、总线收发器U1、第一电压放大电路、第二电压放大电路、单片机U2、增益放大电路、窗口比较电路、二极管D2、用于控制总线的通断的继电器K1以及用于驱动继电器K1工作的继电器驱动电路。本实用新型通过检查总线上的电流变化信息和电压变化信息，可以快速地判断出总线上出现的短路、接地故障和开路故障，并能够快速地切断故障线路。
Description
技术领域
本实用新型涉及总线故障检测及保护装置。
背景技术
RS485总线是一种基于差分信号传输技术的物理层信号传输标准，具有很强的抗共模干扰能力，可以耐受工业现场的复杂环境，可以进行半双工通讯，传输距离最可达几公里，速率可达10M。RS485总线得到广泛应用，profibus、CAN、EBR 1553B总线均使用RS485作为其物理层，用于传输数据。
传统的总线故障识别方式，一般是在总线空闲时发送检测报文来判定总线是否正常工作。该类的反应较慢，而且不能避免某些接口由于短路或者接地故障所引起接口电路的损坏。
当总线发生故障时，无法正常的屏蔽，将会进一步损坏系统，给数据传输带来更大的损失。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提出一种总线多种故障检测及保护装置，其能解决故障判断慢和不能及时保护系统的问题。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案如下：
总线多种故障检测及保护装置，其包括连接在总线的两根信号线之间的电阻R23、与总线的其中一根信号线串接的电阻R7、连接在总线的两根信号线之间的电阻R13、电阻R12、电阻R14、总线收发器U1、第一电压放大电路、第二电压放大电路、单片机U2、增益放大电路、窗口比较电路、二极管D2、用于控制总线的通断的继电器K1以及用于驱动继电器K1工作的继电器驱动电路；电阻 R7跨接在增益放大电路的两输入端之间；增益放大器的输出端依次通过窗口比较电路、二极管D2与继电器驱动电路的控制端连接；电阻R13的一端通过电阻R12与总线收发器U1的电源端VCC连接，电阻R13的另一端通过电阻R14与总线收发器U1的接地端GND连接，总线收发器U1的电源端VCC接入+5V的偏置电压，总线收发器U1的接地端GND接地；第一电压放大电路的输入端连接在电阻R13与电阻R12的连接节点上，第一电压放大电路的输出端与单片机U2的第一信号输入端连接；第二电压放大电路的输入端连接在电阻R13与电阻R14的连接节点上，第二电压放大电路的输出端与单片机U2的第二信号输入端连接；单片机U2的第三信号输入端连接在窗口比较电路与二极管D2之间，单片机U2的一信号输出端与继电器驱动电路的控制端连接。
优选的，总线收发器U1的电源端VCC还通过一电容C16接地。
优选的，第一电压放大电路的输出端通过一电容C10与单片机U2的第一信号输入端连接。
优选的，第二电压放大电路的输出端通过一电容C15与单片机U2的第一信号输入端连接。
优选的，所述总线为RS485总线，所述总线收发器U1为RS485总线收发器。
本实用新型具有如下有益效果：
通过检查总线上的电流变化信息和电压变化信息，可以快速地判断出总线上出现的短路、接地故障和开路故障，并能够快速地切断故障线路。
附图说明
图1为本实用新型较佳实施例的总线多种故障检测及保护装置。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述。
如图1所示，一种总线多种故障检测及保护装置，其包括连接在RS485总线P1的两根信号线之间的电阻R23、与RS485总线P1的其中一根信号线串接的电阻R7、连接在RS485总线P1的两根信号线之间的电阻R13、电阻R12、电阻R14、RS485总线收发器U1、第一电压放大电路、第二电压放大电路、单片机U2、增益放大电路、窗口比较电路、二极管D2、电容C16、电容C15、电容C10、用于控制总线的通断的继电器K1以及用于驱动继电器K1工作的继电器驱动电路。
电阻 R7跨接在增益放大电路的两输入端之间。增益放大器的输出端依次通过窗口比较电路、二极管D2与继电器驱动电路的控制端连接。电阻R13的一端通过电阻R12与RS485总线收发器U1的电源端VCC连接，电阻R13的另一端通过电阻R14与RS485总线收发器U1的接地端GND连接，RS485总线收发器U1的电源端VCC接入+5V的偏置电压，RS485总线收发器U1的接地端GND接地，RS485总线收发器U1的电源端VCC还通过电容C16接地。第一电压放大电路的输入端连接在电阻R13与电阻R12的连接节点上，第一电压放大电路的输出端通过电容C10与单片机U2的第一信号输入端连接。第二电压放大电路的输入端连接在电阻R13与电阻R14的连接节点上，第二电压放大电路的输出端通过电容C15与单片机U2的第二信号输入端连接；单片机U2的第三信号输入端连接在窗口比较电路与二极管D2之间，单片机U2的一信号输出端与继电器驱动电路的控制端连接。
本实施例的原理如下：
在图1中，总线的电流信号由电阻R7检出，通过电阻R7将电流信号转化为电压信号送入到增益放大电路，由前面分析得出，总线的正常电流很小，只有正负几十个毫安，所以在增益放大电路后面设置一个窗口比较电路，将高于50mA电流和低于-50mA的电流作为上下限，当超过或者低于该电流值时都直接由窗口电路输出控制信号CTL_RELAY。由于总线的短路电流很大，可达几百毫安，甚至可达几个安培，所以短路的输出窗口电路不但直接给一个信号给单片机告知故障产生，还将控制信号CTL_RELAY直接由二极管D2连接到继电器驱动电路，控制继电器K1断开，可以在纳秒级的时间里切断短路的故障电路。
本实施例的另一块是电压检测，已知总线随着各种接地不当产生的故障，Va、Vb的电压值都会产生一定的变化（其中，Va为电阻R13与电阻12的连接节点的电压值，Vb为电阻R13与电阻14的连接节点的电压值），在单片机里预设正常的电压范围，将Va、Vb的电压信号通过第一电压放大电路、第二电压放大电路进行滤波放大后送入单片机的第一信号输入端和第二信号输入端，单片机根据第一信号输入端和第二信号输入端的值以及已预设的电压范围，可判断出是否有故障产生。
对于本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及变形，而所有的这些改变以及变形都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
Claims (5)
1.总线多种故障检测及保护装置，其特征在于，包括连接在总线的两根信号线之间的电阻R23、与总线的其中一根信号线串接的电阻R7、连接在总线的两根信号线之间的电阻R13、电阻R12、电阻R14、总线收发器U1、第一电压放大电路、第二电压放大电路、单片机U2、增益放大电路、窗口比较电路、二极管D2、用于控制总线的通断的继电器K1以及用于驱动继电器K1工作的继电器驱动电路；电阻 R7跨接在增益放大电路的两输入端之间；增益放大器的输出端依次通过窗口比较电路、二极管D2与继电器驱动电路的控制端连接；电阻R13的一端通过电阻R12与总线收发器U1的电源端VCC连接，电阻R13的另一端通过电阻R14与总线收发器U1的接地端GND连接，总线收发器U1的电源端VCC接入+5V的偏置电压，总线收发器U1的接地端GND接地；第一电压放大电路的输入端连接在电阻R13与电阻R12的连接节点上，第一电压放大电路的输出端与单片机U2的第一信号输入端连接；第二电压放大电路的输入端连接在电阻R13与电阻R14的连接节点上，第二电压放大电路的输出端与单片机U2的第二信号输入端连接；单片机U2的第三信号输入端连接在窗口比较电路与二极管D2之间，单片机U2的一信号输出端与继电器驱动电路的控制端连接。
2.如权利要求1所述的总线多种故障检测及保护装置，其特征在于，总线收发器U1的电源端VCC还通过一电容C16接地。
3.如权利要求1所述的总线多种故障检测及保护装置，其特征在于，第一电压放大电路的输出端通过一电容C10与单片机U2的第一信号输入端连接。
4.如权利要求1所述的总线多种故障检测及保护装置，其特征在于，第二电压放大电路的输出端通过一电容C15与单片机U2的第一信号输入端连接。
5.如权利要求1-4任一项所述的总线多种故障检测及保护装置，其特征在于，所述总线为RS485总线，所述总线收发器U1为RS485总线收发器。
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| CN201320370232.7U CN203398748U (zh) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | 总线多种故障检测及保护装置 |
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| CN201320370232.7U CN203398748U (zh) | 2013-06-25 | 2013-06-25 | 总线多种故障检测及保护装置 |
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| CN (1) | CN203398748U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107884666A (zh) * | 2017-12-14 | 2018-04-06 | 威胜信息技术股份有限公司 | Mbus总线短路检测电路及其检测方法 |
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2013
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