CN205453744U - 一种自收发防雷击的rs-485电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自收发防雷击的RS-485电路，包括：总线自收发电路、防雷击保护电路以及数据光电隔离单元；其中，所述防雷击保护电路和所述数据光电隔离单元分别与所述总线自收发电路相连接，所述数据光电隔离单元还与外部的MCU处理器相连接；所述RS-485电路还包括DCDC电源隔离单元，所述DCDC电源隔离单元的一端与所述总线自收发电路电连接，另一端与所述MCU处理器电连接。由此，本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路的自收发设计使得程序设计变得简单，防雷击设计使得总线布线安全可靠，电源隔离设计也增强RS-485总线通讯抗干扰能力及抗强电破坏能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及工业串行数据通讯系统设计领域，尤其涉及一种用于工业通信的自收发防雷击的RS485总线电路。
背景技术
RS-485总线是一种典型的串行通讯，其通讯接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好，适合远距离的数字通信，常被应用于工业远程数据采集系统及热力抄表行业。
目前工业RS-485采集系统由于外界因素在RS-485传输线上易引起的瞬变干扰，电压可以高达数十千伏，其能量可在瞬间烧毁连接在传输线上的全部器件；受半导体工艺限制，集成到RS-485芯片上的TVS很难做到足够功率抗击瞬间的损坏，因此远程数据采集系统需要一个稳定的具有防雷击抗干扰总线系统。
实用新型内容
针对现有技术的缺陷，本实用新型提出一种自收发防雷击的RS-485电路，为远程数据采集系统提供一个稳定的具有防雷击抗干扰总线系统。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种自收发防雷击的RS-485电路，其特征在于，包括：总线自收发电路、防雷击保护电路以及数据光电隔离单元；其中，所述防雷击保护电路和所述数据光电隔离单元分别与所述总线自收发电路相连接，所述数据光电隔离单元还与外部的MCU处理器相连接。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
优选地，所述RS-485电路还包括DCDC电源隔离单元，所述DCDC电源隔离单元的一端与所述总线自收发电路电连接，另一端与所述MCU处理器电连接。
优选地，所述总线自收发电路与所述防雷击保护电路之间、所述总线自收发电路与所述数据光电隔离单元之间以及所述数据光电隔离单元与所述MCU处理器之间，皆为双向数据传输。
优选地，所述防雷击保护电路采用初级和次级两级防雷击保护。
优选地，所述总线自收发电路包括RS-485芯片、三极管以及光耦，所述总线自收发电路通过所述三极管和所述光耦自主实现对所述RS-485芯片收发控制引脚的控制。
优选地，所述RS-485芯片为MAX3088。
本实用新型的有益效果是：自收发设计使得程序设计变得简单，防雷设计使得总线布线安全可靠，电源隔离设计也增强RS-485总线通讯抗干扰能力及抗强电破坏能力。
附图说明
图1为本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路的结构示意图；
图2为本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路的电路连接图。
在图1～图2中，各标号所表示的部件名称列表如下：
1总线自收发电路
2防雷击保护电路
3数据光电隔离单元
4DCDC电源隔离单元
5MCU处理器
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
请参照图1所示，其为本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路的结构示意图。所述自收发防雷击的RS-485电路包括：总线自收发电路1、防雷击保护电路2以及数据光电隔离单元3，其中，所述防雷击保护电路2和所述数据光电隔离单元3分别与所述总线自收发电路1相连接；优选地，本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路还包括DCDC电源隔离单元4，所述DCDC电源隔离单元4的一端与所述总线自收发电路1电连接，另一端与外部的MCU处理器5电连接；此外，所述数据光电隔离单元3亦与所述MCU处理器5相连接。
在本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路中，所述总线自收发电路1与所述防雷击保护电路2之间、所述总线自收发电路1与所述数据光电隔离单元3之间以及所述数据光电隔离单元3与所述MCU处理器5之间，皆为双向数据传输。
在本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路中，所述总线自收发电路1包括RS-485芯片、三极管以及光耦，所述总线自收发电路1通过所述三极管和所述光耦自主实现对所述RS-485芯片收发控制引脚的控制，自适应地进行总线数据的收发；优选地，所述RS-485芯片为MAX3088。
在本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路中，所述防雷击保护电路2采用初级和次级两级防雷击保护，其中，初级采用BOURNSTBU解决方案，其快速的反应特性使雷击过电压被迅速泄放，而次级TVS将初级通过的感应尖峰电压箝位在安全范围内，有效地保护了RS-485电路。需要进行说明的是：因为RS485接口组成的半双工网络一般只需两根连线，即图1中所示的A、B线，所以RS485接口均采用屏蔽双绞线传输，由此，所述防雷击保护电路2亦采用屏蔽双绞线传输。
在本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路中，所述数据光电隔离单元3是将所述总线自收发电路1引入的干扰与所述MCU处理器5的串口间进行通信隔离。由此一来，所述MCU处理器5不被外来干扰源干扰，当本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路发生异常情况时，故障在所述总线自收发电路1的光耦端被终止。
在本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路中，所述DCDC电源隔离单元4包括DCDC电源隔离模块和滤波电容，优选地，所述DCDC电源隔离模块可为B0505LS；由此一来，便将所述总线自收发电路1的电源与所述MCU处理器5的电源进行了电气隔离，当所述总线自收发电路1的电源受到外来脉冲浪涌干扰时，所述MCU处理器5的电源不受干扰破坏。
接下来，请参照图2所示，其为本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路的电路连接图；需要说明的是，在图2中，所述RS-485芯片例示为MAX3088，但并不以此为限，本领域技术人员应理解的是，凡是功能相同或相近的RS-485芯片皆可用于本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路。
在本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路中，所述总线自收发电路1对RS-485芯片MAX3088的发送接收控制引脚RE和DE进行自动控制，RS-485芯片MAX3088的发送接收控制引脚与所述MCU处理器5的串口进行通讯，所述MCU处理器5的TXD引脚信号通过三级管和同向光耦传递信号，以控制RS-485芯片MAX3088的收发状态。
当不发送数据时，所述MCU处理器5的TXD引脚为高电平，经过三极管反向输出低电平给光耦则使光耦输出端截止，则MAX3088收发控制脚得到低电平，RS-485芯片处于接收状态，因此在总线静态或不发送数据时，总线处于接收状态，符合485通讯协议标准。
当发送数据时，①若Tx为低电平，经三极管反向后，DE/为高电平，发送允许；此时由于DI接地，所以RS-485芯片的输出端A、B产生表示低电平的差分信号，低电平的Tx被送出；②若Tx为高电平，经三极管反向后，DE/为低电平，RS-485芯片的A、B端处于高阻态；此时靠电阻R1和R2的下拉和上拉作用，使总线上产生正的差分信号，从而将Tx的高电平信号送出。
由以上分析看出，在使用这个电路时，程序不必用指令控制DE/进行接收和发送的转换，转换由硬件本身完成。
请继续参照图2所示，在本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路中，所述防雷击保护电路2采用初级和次级两级防雷击保护，采用BOURNSTBU解决方案，配备一个低容值的TED-485防雷管，以增强在高速信号上的性能。如图2所示，BR1和BR2为两个TBU器件CA065-200-WH，一旦传输总线上引入强电，TBU自身内阻迅速扩增抑制总线电流增加，而TED-485半导体类气体防雷管具有反应速度快，寄生电容小，耐浪涌能力强等特性，特别适用于RS-485接口的初级防护。图2中的TED1为TED-485防雷管，其快速的反应特性使雷击过电压被迅速泄放，泄放过程中产生的瞬态大电流会在电路中感应出一个尖峰电压，此尖峰电压经过次级保护TVS管(图2中D4、D6)，将电压可靠地箝位在总线电压安全范围内，图2中R10、R18实现对总线的隔离，选用大功率线绕电阻。由此，便有效地保护了自收发RS-485电路。
本实用新型的自收发防雷击的RS-485电路满足了RS-485高速通信协议要求，使得总线设计更加简单、安全、可靠；DCDC电源隔离、数据光电隔离将传输线上的干扰隔离与外，保证了串行通信间不受到干扰；总线收发状态自动控制功能简化了程序对总线状态仲裁管理；总线两级有效保护设计，效遏制了从传输线引入的强电干扰，保护总线不被雷电击毁。此外，本实用新型RS-485电路的TTL接口采用自收发设计，收发转换由硬件自动完成，而RS-485总线接口利用BOURNSTBU高速保护(HSP)、快速动作GDT和瞬变抑制二极管TVS的器件，其优越的性能完全满足RS-485接口行业标准，既安全可靠的防护了总线的异常情况，又增强了高速信号的通讯性能。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种自收发防雷击的RS-485电路，其特征在于，包括：总线自收发电路、防雷击保护电路以及数据光电隔离单元；其中，所述防雷击保护电路和所述数据光电隔离单元分别与所述总线自收发电路相连接，所述数据光电隔离单元还与外部的MCU处理器相连接。
2.根据权利要求1所述的自收发防雷击的RS-485电路，其特征在于，所述RS-485电路还包括DCDC电源隔离单元，所述DCDC电源隔离单元的一端与所述总线自收发电路电连接，另一端与所述MCU处理器电连接。
3.根据权利要求1或2所述的自收发防雷击的RS-485电路，其特征在于，所述总线自收发电路与所述防雷击保护电路之间、所述总线自收发电路与所述数据光电隔离单元之间以及所述数据光电隔离单元与所述MCU处理器之间，皆为双向数据传输。
4.根据权利要求1或2所述的自收发防雷击的RS-485电路，其特征在于，所述防雷击保护电路采用初级和次级两级防雷击保护。
5.根据权利要求1或2所述的自收发防雷击的RS-485电路，其特征在于，所述总线自收发电路包括RS-485芯片、三极管以及光耦，所述总线自收发电路通过所述三极管和所述光耦自主实现对所述RS-485芯片收发控制引脚的控制。
6.根据权利要求5所述的自收发防雷击的RS-485电路，其特征在于，所述RS-485芯片为MAX3088。
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Cited By (1)
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| CN111371508A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-07-03 | 常州机电职业技术学院 | Rs485通讯防干扰模块 |
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2015
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