CN204576499U - 一种rs485通讯电路及其应用的电子设备 - Google Patents
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Abstract
本专利申请提供RS485通讯电路及其应用的电力设备，所述RS485通讯电路包括：具有发送器、接收器的通讯芯片、第一光耦合器件及第二光耦合器件；本专利申请通过改进所述第一光耦合器件及第二光耦合器件同所述发送器及接收器间的连接可在达到远距离通讯同时将光隔离器由三个减少为两个，同时实现了无延时收发自动硬件转换，无需现有软件的频繁判断切换，减少了软件开销，大大增强了可靠性，降低了企业生产成本，提高了社会经济效益。
Description
技术领域
本专利申请涉及电力技术领域，特别是涉及RS485通讯电路及其应用的电子设备。
背景技术
在工业现场，要求通信距离为几十米到上千米时，广泛采用RS-485串行总线标准。RS-485采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力。加上总线收发器具有高灵敏度，能检测低至200mV的电压，故传输信号能在千米以外得到恢复。市场上一般RS-485采用半双工工作方式，任何时候只能有一点处于发送状态，因此，发送电路须由使能信号加以控制，由于它使用一对双绞线传送差分信号,属半双工通信,所以需要进行接收和发送状态的转换。
在现有的RS485通信芯片中，其与单片机或CPU等主控电路之间至少需要三根I/O口，一个为数据接收，一个为数据发送，一个为收发控制，而随着工业环境越来越复杂，变频器、动力电缆、变压器、大功率电机等往往伴随着低频干扰，而这种干扰是用高导电率材料做屏蔽层的电缆无法解决的，对主控电路造成严重干扰，因此工业RS485通讯往往需要采用光电隔离，以解决干扰问题。然而由于传统RS485通讯与CPU之间接口至少需要三根I/O口线。因此采用光电隔离的话也至少需要三个光电隔离器才能完成整个通讯电路的隔离，这无疑增大了电路成本。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利申请的目的在于提供减少器件的RS485通讯电路及其应用的电子设备，降低成本，解决现有RS485通讯电路成本高的问题。
为实现上述目标及其他相关目标，本专利申请提供一种RS485通讯电路，包括：通讯芯片，包括：发送器、接收器、芯片供电端及芯片接地端；所述发送器包括：发送器输入端、发送器同相输出端、发送器反相输出端、及发送器输出使能端；所述接收器包括：接收器同相输入端、接收器反相输入端、接收器输出端、及接收器输出使能端；其中，所述发送器同相输出端同所述接收器同相输入端接为第一公共端；所述发送器反相输出端同所述接收器反相输入端接为第二公共端；所述接收器输出使能端及发送器输出使能端相互连接形成第三公共端；所述第一公共端及第二公共端之间连接瞬态电压抑制器件；所述芯片供电端连接供电电源并通过第一电阻连接至所述第一公共端，所述芯片接地端接地并通过第五电阻连接至所述第二公共端；所述发送器输入端通过第七电阻接地；第一光电耦合器件，其输出侧的输出端连接外部控制器件的数据接收端并通过第二电阻接地，其输入侧的输入端通过第三电阻连接至所述通讯芯片的接收器输出端；第二光电耦合器件，其输入侧的输入端通过第六电阻连接所述外部控制器件的数据输入端，其输出侧的输入端连接至所述第三公共端并通过第四电阻连接所述供电电源。
可选的，所述第一光电耦合器件的输出侧的输入端连接所述供电电源。
可选的，所述第二光电耦合器件的输入侧的输出端接地。
可选的，所述供电电源为5V电源。
可选的，所述接收器输出使能端与发送器输出使能端的使能电平高低相反。
可选的，所述接收器输出使能端为低电平有效，所述发送器输出使能端为高电平有效。
可选的，所述外部控制器件为单片机或CPU。
可选的，所述RS485通讯电路为半双工工作方式。
为实现上述目标及其他相关目标，本专利申请提供一种电力设备，包括如上任一项所述的RS485通讯电路。
综上所述，本专利申请提供RS485通讯电路及其应用的电力设备，所述RS485通讯电路包括：具有发送器、接收器的通讯芯片、第一光耦合器件及第二光耦合器件；本专利申请通过改进所述第一光耦合器件及第二光耦合器件同所述发送器及接收器间的连接可在达到远距离通讯同时将光隔离器由三个减少为两个，同时实现了无延时收发自动硬件转换，无需现有软件的频繁判断切换，减少了软件开销，大大增强了可靠性，降低了企业生产成本，提高了社会经济效益。
附图说明
图1显示为本专利申请一实施例中RS485通讯电路的结构原理示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本专利申请的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利申请的其他优点与功效。本专利申请还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利申请的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本专利申请提供一种RS485通讯电路，包括：通讯芯片(图示U1)、第一光耦合器件(图示U2)及第二光耦合器件(图示U3)。
所述通讯芯片为RS-485通讯芯片，其包括：发送器(D)、接收器(R)、芯片供电端芯片供电端(通讯芯片8脚)及芯片接地端(通讯芯片5脚)；所述发送器(D)包括：发送器输入端DI(通讯芯片4脚)、发送器同相输出端、发送器反相输出端、及发送器输出使能端DE(通讯芯片3脚)；所述接收器包括：接收器同相输入端、接收器反相输入端、接收器输出端RO(通讯芯片1脚)、及接收器输出使能端/RE(通讯芯片2脚)；其中，所述发送器同相输出端同所述接收器同相输入端接为第一公共端A(通讯芯片6脚)；所述发送器反相输出端同所述接收器反相输入端接为第二公共端B(通讯芯片7脚)。
所述接收器输出使能端/RE及发送器输出使能端DE相互连接形成第三公共端DRE；所述第一公共端A及第二公共端B之间连接瞬态电压抑制器件(TVS二极管)；所述芯片供电端连接供电电源VCC(即5V电源)，并通过第一电阻R1连接至所述第二公共端B，R1功能上为上拉电阻；所述芯片接地端接地并通过第五电阻R5连接至所述第一公共端A，R5作为下拉电阻，R1和R5的上拉和下拉作用,使总线上产生正的差分信号，从而将TXD的高电平信号送出；所述发送器输入端DI通过第七电阻R7接地，其中，R7是DI端的限流电阻，防止过流。
所述第一光电耦合器件U2，其输出侧的输出端(图示4脚)连接外部控制器件的数据接收端RXD并通过第二电阻R2接地，其输入侧的输入端(1脚)通过第三电阻R3连接至所述通讯芯片的接收器输出端RO，R3作为限流电阻，用于在U1的RO低电平时防止光耦过流。
第二光电耦合器件U3，其输入侧的输入端(1脚)通过第六电阻R6连接所述外部控制器件的数据输入端，R6用作为U3的限流电阻，防止光耦过流；其输出侧的输入端(5脚)连接至所述第三公共端并通过第四电阻R4连接所述供电电源5V，其中，R4是用作为U3的上拉电阻。
另外，所述第一光电耦合器件U2的输出侧的输入端(5脚)连接所述供电电源VCC，所述第二光电耦合器件U3的输入侧的输出端(4脚)接地。
在一实施例中，所述接收器输出使能端/RE与发送器输出使能端DE的使能电平高低相反，进一步的，所述接收器输出使能端/RE为低电平有效，所述发送器输出使能端DE为高电平有效，当然并非以此为限。
在一实施例中，所述外部控制器件为单片机或CPU主控电路；
以下，具体介绍其工作过程，所述RS485通讯电路为半双工工作方式：
当不发送数据时，来自CPU的TXDD信号为高电平，经U3光耦反向为低电平，通讯芯片处于接收状态。
当发送数据时：
若TXD为低电平,经U3反向后,DRE为高电平，发送允许。此时由于DI接地,所以通讯芯片的输出端A、B产生表示低电平的差分信号,低电平的TXD被送出。
若TXD为高电平,经U3反向后,DRE为低电平，通讯芯片的A、B端处于高阻态。此时靠电阻R1和R5的上拉和下拉作用，使总线上产生正的差分信号,从而将TXD的高电平信号送出。
由以上分析看出，在使用这个电路时，只要能保证不同时进行接收和发送的操作,即保证是半双工传送数据，不必用指令控制DRE进行接收和发送的转换。转换由硬件本身完成。
发送高电平的过程中，由于通讯芯片处于接收状态，此时的发送信号必须是在总线上其它节点发送数据时，才能将高电平信号送出。
经过在没有严重干扰的实验室中的实验，在使用0.5mm2屏蔽平行线时,此电路的传送距离可达1200m。
结合上述，本专利申请还可提供一种电力设备，包括如上任一项所述的RS485通讯电路，从而实现远距离控制。
综上所述，本专利申请提供RS485通讯电路及其应用的电力设备，所述RS485通讯电路包括：具有发送器、接收器的通讯芯片、第一光耦合器件及第二光耦合器件；本专利申请通过改进所述第一光耦合器件及第二光耦合器件同所述发送器及接收器间的连接可在达到远距离通讯同时将光隔离器由三个减少为两个，同时实现了无延时收发自动硬件转换，无需现有软件的频繁判断切换，减少了软件开销，大大增强了可靠性，降低了企业生产成本，提高了社会经济效益。
上述实施例仅例示性说明本专利申请的原理及其功效，而非用于限制本专利申请。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本专利申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本专利申请所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本专利申请的权利要求所涵盖。
Claims (9)
1.一种RS485通讯电路，其特征在于，包括：
通讯芯片，包括：发送器、接收器、芯片供电端及芯片接地端；所述发送器包括：发送器输入端、发送器同相输出端、发送器反相输出端、及发送器输出使能端；所述接收器包括：接收器同相输入端、接收器反相输入端、接收器输出端、及接收器输出使能端；其中，所述发送器同相输出端同所述接收器同相输入端接为第一公共端；所述发送器反相输出端同所述接收器反相输入端接为第二公共端；所述接收器输出使能端及发送器输出使能端相互连接形成第三公共端；所述第一公共端及第二公共端之间连接瞬态电压抑制器件；所述芯片供电端连接供电电源并通过第一电阻连接至所述第一公共端，所述芯片接地端接地并通过第五电阻连接至所述第二公共端；所述发送器输入端通过第七电阻接地；
第一光电耦合器件，其输出侧的输出端连接外部控制器件的数据接收端并通过第二电阻接地，其输入侧的输入端通过第三电阻连接至所述通讯芯片的接收器输出端；
第二光电耦合器件，其输入侧的输入端通过第六电阻连接所述外部控制器件的数据输入端，其输出侧的输入端连接至所述第三公共端并通过第四电阻连接所述供电电源。
2.根据权利要求1所述的RS485通讯电路，其特征在于，所述第一光电耦合器件的输出侧的输入端连接所述供电电源。
3.根据权利要求1所述的RS485通讯电路，其特征在于，所述第二光电耦合器件的输入侧的输出端接地。
4.根据权利要求1所述的RS485通讯电路，其特征在于，所述供电电源为5V电源。
5.根据权利要求1所述的RS485通讯电路，其特征在于，所述接收器输出使能端与发送器输出使能端的使能电平高低相反。
6.根据权利要求5所述的RS485通讯电路，其特征在于，所述接收器输出使能端为低电平有效，所述发送器输出使能端为高电平有效。
7.根据权利要求1所述的RS485通讯电路，其特征在于，所述外部控制器件为单片机或CPU。
8.根据权利要求1所述的RS485通讯电路，其特征在于，所述RS485通讯电路为半双工工作方式。
9.一种电力设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的RS485通讯电路。
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|---|---|---|---|---|
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