CN207408940U - 一种基于外置电源的工业用usb转rs485信号转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，包括：24V外置电源、DC‑DC电源电路、USB转TTL电路、485转TTL电路、信号隔离电路、状态指示电路和滤波稳压电路；所述USB转TTL电路位于USB端，所述485转TTL电路位于RS485端；所述信号隔离电路分别与所述的USB转TTL电路和485转TTL电路连接，所述USB转TTL电路还与所述状态指示电路连接；所述DC‑DC电源电路输入端连接24V外置电源，DC‑DC电源电路输出端分别与USB转TTL电路、485转TTL电路、信号隔离电路、状态指示电路和滤波稳压电路相连。本实用新型通过将USB接口与RS485接口进行转换，将USB信号与RS485信号进行互补结合，从而解决了工业设备与计算机之间接口对接的问题，弥补了传输速度慢、可靠性差、安装麻烦以及传输距离限制的不足。

Description

一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器

技术领域

本实用新型涉及信号转换装置，特别是一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器。

背景技术

现今社会不断进步，计算机不断发展，计算机外围接口由串联模式逐渐转变为USB2.0接口模式，即USB通用串行总线接口。其接口具有传输速度快，支持热插拔以及连接多个设备的特点，具有很大的优势。

而现今工业生产中主要应用的接口是RS485接口，RS485接口是基于串口的通讯接口，采用差分信号负逻辑，具有传输距离远，实施简单，组网方便的优点。而工业生产中很多程序都需要借助计算机来实现，因此需要解决与计算机的接口对接的问题，实现USB信号与RS485信号之间的转换，将为工业生产带来很大的便利。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，旨在解决工业设备与计算机接口对接的问题，提高数据传输速度及数据可靠性，增大数据传输距离，实现一种快速、可靠、低成本的远距离数据采集系统。

为达到上述技术目的，本实用新型提供了一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，包括：24V外置电源、DC-DC电源电路、USB转TTL电路、485转TTL电路、信号隔离电路、状态指示电路和滤波稳压电路；

所述USB转TTL电路位于USB端，所述485转TTL电路位于RS485端；

所述信号隔离电路分别与所述的USB转TTL电路和485转TTL电路连接，所述USB转TTL电路还与所述状态指示电路连接；

所述DC-DC电源电路输入端连接24V外置电源，DC-DC电源电路输出端分别与USB转TTL电路、485转TTL电路、信号隔离电路、状态指示电路和滤波稳压电路相连。

优选地，所述DC-DC电源电路还包括LM2842电源芯片IC1和外围电路组成；

TVS二极管TVS1的一端连接24V外置电源，并与二极管D1的阳极相连，另一端连接接地端；二极管D1的阴极与电容C1的一端相连，并与芯片IC1的引脚4、引脚5相连；电容C1的另一端连接接地端，并与二极管D2的阳极相连；二极管D2的阴极与芯片IC1的引脚6连接，并与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与芯片IC1的引脚1相连；电阻R1的一端连接接地端，并与芯片IC1的引脚2相连，另一端连接芯片IC1的引脚3；电阻R2的一端连接5V电源输出，并与电感L1的一端相连，另一端连接芯片IC1的引脚3；电感L1的另一端与二极管D2的阴极相连；电容C3的一端连接接地端，另一端连接5V电源，并与电感L1和电阻R2连接端相连。

优选地，所述USB转TTL电路由FT232RL接口转换芯片U1和外围电路组成；

电容C4一端连接电源输入接地端，并与芯片U1的引脚18连接，另一端连接芯片U1的引脚17；电容C5的一端连接5V电源输入，并与芯片U1的引脚20以及USB_B接口U2的引脚1相连，另一端接电源输入接地端；芯片U1的引脚15连接USB_B接口U2的引脚3；芯片U1的引脚16连接USB_B接口U2的引脚2；芯片U1的引脚7、引脚18、引脚21、引脚25和引脚26连接电源输入接地端，引脚4和引脚20接5V电源输入。

优选地，所述485转TTL电路由SN65HVD3082芯片IC5和外围电路组成；

芯片IC5的引脚2和引脚3连接；电阻R14的一端连接电源输出接地端，并与芯片IC5的引脚5相连，电阻R14另一端连接芯片IC5的引脚7和TVS二极管TVS3的正极端，并与自恢复保险PTC2的一端相连接；电阻R13的一端连接5V电源输出，并与芯片IC5的引脚8相连，另一端接芯片IC5的引脚6和TVS二极管TVS2的正极端，且与自恢复保险PTC1的一端相连；TVS二极管TVS2和TVS二极管TVS3的负极端相连，且同时连接电源输出接地端；自恢复保险PTC1的另一端通过正向端A+输出差分信号，自恢复保险PTC2的另一端通过反向端B-输出差分信号。

优选地，所述信号隔离电路由两个6N137芯片IC2、IC3和一个TLP521-1隔离芯片IC4以及外围电路组成；

电阻R10的一端接芯片IC2的输入端引脚3，另一端接芯片IC5的引脚1；芯片IC2的引脚2接高电平，引脚5接电源输入接地端；电阻R6的一端接5V电源输入，并与芯片IC2的引脚7、引脚8相连，另一端接芯片IC2的集电极引脚6，并与芯片U1的引脚5连接；电阻R7的一端连接芯片U1的引脚13，另一端连接芯片IC4的引脚1；电阻R11一端连接电源输出接地端，另一端连接芯片IC4的引脚3以及芯片IC5的引脚2和引脚3；芯片IC4的引脚4连接5V电源输出，引脚2连接电源输入接地端；电阻R8的一端接5V电源输入，并与芯片IC3的引脚2相连，另一端接芯片U1的引脚1和电阻R9的一端，电阻R9的另一端接芯片IC3的输入端引脚3；电容C8的一端接电源输出接地端，并与芯片IC3的引脚5连接，另一端接5V电源输出，并与芯片IC3的引脚7、引脚8和电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端接芯片IC3的引脚6，并与芯片IC5的引脚4相连。

优选地，所述状态指示电路具体为：

电阻R4的一端连接5V电源输入，另一端接发光二极管TX阳极，发光二极管TX阴极连接芯片U1的引脚23；电阻R5的一端连接5V电源输入，另一端连接连接发光二极管RX阳极，发光二极管RX阴极连接芯片U1的引脚22。

优选地，所述滤波稳压电路具体为：

电容C6的正极接5V电源输入，并与电容C7的一端的相连，电容C6的负极接电源输入接地端，并与电容C7的另一端相连。

实用新型内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是实用新型所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：

与现有技术相比，本实用新型通过将USB接口与RS485接口进行转换，将USB信号与RS485信号进行互补结合，从而解决了工业设备与计算机之间接口对接的问题，提高数据传输速度及数据可靠性，弥补了传输速度慢、可靠性差、安装麻烦以及传输距离限制的不足，实现一种快速、可靠、低成本的远距离数据采集系统。

附图说明

图1为本实用新型实施例中所提供的一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器结构示意框图；

图2为本实用新型实施例中所提供的一种DC-DC电源电路示意图；

图3为本实用新型实施例中所提供的一种USB转TTL电路示意图；

图4为本实用新型实施例中所提供的一种485转TTL电路示意图；

图5为本实用新型实施例中所提供的一种信号隔离电路示意图；

图6为本实用新型实施例中所提供的一种状态指示电路示意图；

图7为本实用新型实施例中所提供的一种滤波稳压电路示意图。

具体实施方式

为了能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本实用新型进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本实用新型省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本实用新型。

下面结合附图对本实用新型实施例所提供的一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器进行详细说明。

如图1所示，本实用新型实施例公开了一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，包括：24V外置电源、DC-DC电源电路、USB转TTL电路、485转TTL电路、信号隔离电路、状态指示电路和滤波稳压电路。

如图2所示，DC-DC电源电路由LM2842电源芯片IC1和外围电路组成，TVS二极管TVS1的一端连接24V外置电源，并与二极管D1的阳极相连，另一端连接GND；二极管D1的阴极与电容C1的一端相连，并与IC1的引脚4、引脚5相连；电容C1的另一端连接GND，并与二极管D2的阳极相连；D2的阴极与IC1的引脚6连接，并与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与IC1的引脚1相连；电阻R1的一端连接GND，并与IC1的引脚2相连，另一端连接IC1的引脚3；电阻R2的一端连接5V电源输出，并与电感L1的一端相连，电感L1的另一端与二极管D2的阴极相连；电容C3的一端连接GND，另一端连接5V电源，并与电感L1和电阻R2连接端相连。

如图3所示，USB转TTL电路由FT232RL接口转换芯片U1和外围电路组成。将去耦电容C4一端连接GNDi，并与U1的引脚18相连，另一端连接U1的引脚17；电容C5的一端连接5Vi电源输入，并与U1的引脚20以及U2的引脚1相连，另一端接电源输入的接地端GNDi；U1的引脚15连接U2的引脚3；U1的引脚16连接U2的引脚2；U1的引脚7、引脚18、引脚21、引脚25和引脚26连接电源输入的接地端GNDi，其引脚4和引脚20接5Vi电源输入。

如图4所示，485转TTL电路由SN65HVD3082芯片IC5和外围电路组成，芯片IC5的引脚1接信号隔离电路中电阻R10的一端，引脚2和引脚3连接，并与芯片IC4的引脚3相连接，引脚4连接电阻R12的一端；电阻R14的一端连接电源输出的接地端GND，并与IC5的引脚5相连，其另一端连接IC5的引脚7和TVS二极管TVS3的正极端，并与自恢复保险PTC2的一端相连接；电阻R13的一端连接5V电源输出，并与IC5的引脚8相连，另一端接IC5的引脚6和TVS二极管TVS2的正极端，且与自恢复保险PTC1的一端相连；TVS二极管TVS2和TVS3的负极端相连，且同时连接电源输出的接地端GND；自恢复保险PTC1的另一端输出差分信号的正向端“A+”，自恢复保险PTC2的另一端输出差分信号的反向端“B-”。

如图5所示，信号隔离电路由两个6N137IC2、IC3和一个TLP521-1隔离芯片IC4以及外围电路组成。电阻R10的一端接集成块IC2的输入端引脚3，另一端接IC5的引脚1；IC2的引脚2接高电平，引脚5接电源输入的接地端GNDi；电阻R6的一端接5Vi电源输入，并与IC2的引脚7、引脚8相连，另一端接IC2的集电极引脚6，并与芯片U1的引脚5连接；电阻R7的一端连接芯片U1的引脚13，另一端连接芯片IC4的引脚1；电阻R11一端连接电源输出接地端，另一端连接芯片IC4的引脚3以及芯片IC5的引脚2和引脚3；芯片IC4的引脚4连接5V电源输出，引脚2连接电源输入接地端；电阻R8的一端接5Vi电源输入，并与IC3的引脚2相连，另一端接U1的引脚1和电阻R9的一端，R9的另一端接IC3的输入端引脚3；电容C8的一端接电源输出的接地端GND，并与芯片IC3的引脚5连接，另一端接5V电源输出，并与IC3的引脚7、引脚8和电阻R12的一端相连，R12的另一端接IC3的引脚6，并与IC5的引脚4相连。

图6所示为状态指示电路，电阻R4的一端连接5Vi电源输入，另一端接发光二极管TX阳极，TX阴极连接U1的引脚23；电阻R5的一端连接5Vi电源输入，另一端连接连接发光二极管RX阳极，RX阴极连接U1的引脚22。

图7所示为滤波稳压电路，电容C6的正极接5V电源输入，并与电容C7的一端相连，C6的负极接电源输入的接地端GND，并与电容C7的另一端相连。

在工作状态中，所述工业用USB转RS485信号转换器一端接PC机的USB接口，另一端接远端数据设备的RS485接口，在DC-DC电源开始供电后，通过各自接口芯片将RS485信号或者USB信号转换为TTL电平。当不发送数据时，FT232RL芯片输出的电平信号为高电平，DE/RE为低电平，RS485接收端允许，状态指示灯RX点亮，SN65HVD3082芯片的A、B端处于高阻态，此时依靠电阻R4、R7的上拉和下拉作用，使总线上产生正的差分信号，从而将高电平的差分信号送出，实现USB传输数据到RS485；当发送数据时，FT232RL芯片输出的电平信号为低电平，DE/RE为高电平，RS485发送端允许，状态指示灯TX点亮，SN65HVD3082芯片的A、B端处于低阻态，从而产生表示低电平的差分信号，实现RS485传输数据到USB。

本实用新型通过将USB接口与RS485接口进行转换，将USB信号与RS485信号进行互补结合，从而解决了工业设备与计算机之间接口对接的问题，提高数据传输速度及数据可靠性，弥补了传输速度慢、可靠性差、安装麻烦以及传输距离限制的不足，实现一种快速、可靠、低成本的远距离数据采集系统。

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 (7)

1.一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，其特征在于，包括：24V外置电源、DC-DC电源电路、USB转TTL电路、485转TTL电路、信号隔离电路、状态指示电路和滤波稳压电路；

所述USB转TTL电路位于USB端，所述485转TTL电路位于RS485端；

所述信号隔离电路分别与所述的USB转TTL电路和485转TTL电路连接，所述USB转TTL电路还与所述状态指示电路连接；

所述DC-DC电源电路输入端连接24V外置电源，DC-DC电源电路输出端分别与USB转TTL电路、485转TTL电路、信号隔离电路、状态指示电路和滤波稳压电路相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，其特征在于，所述DC-DC电源电路还包括LM2842电源芯片IC1和外围电路组成；

TVS二极管TVS1的一端连接24V外置电源，并与二极管D1的阳极相连，另一端连接接地端；二极管D1的阴极与电容C1的一端相连，并与芯片IC1的引脚4、引脚5相连；电容C1的另一端连接接地端，并与二极管D2的阳极相连；二极管D2的阴极与芯片IC1的引脚6连接，并与电容C2的一端连接，电容C2的另一端与芯片IC1的引脚1相连；电阻R1的一端连接接地端，并与芯片IC1的引脚2相连，另一端连接芯片IC1的引脚3；电阻R2的一端连接5V电源输出，并与电感L1的一端相连，另一端连接芯片IC1的引脚3；电感L1的另一端与二极管D2的阴极相连；电容C3的一端连接接地端，另一端连接5V电源，并与电感L1和电阻R2连接端相连。

3.根据权利要求1所述的一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，其特征在于，所述USB转TTL电路由FT232RL接口转换芯片U1和外围电路组成；

电容C4一端连接电源输入接地端，并与芯片U1的引脚18连接，另一端连接芯片U1的引脚17；电容C5的一端连接5V电源输入，并与芯片U1的引脚20以及USB_B接口U2的引脚1相连，另一端接电源输入接地端；芯片U1的引脚15连接USB_B接口U2的引脚3；芯片U1的引脚16连接USB_B接口U2的引脚2；芯片U1的引脚7、引脚18、引脚21、引脚25和引脚26连接电源输入接地端，引脚4和引脚20接5V电源输入。

4.根据权利要求3所述的一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，其特征在于，所述485转TTL电路由SN65HVD3082芯片IC5和外围电路组成；

芯片IC5的引脚2和引脚3连接；电阻R14的一端连接电源输出接地端，并与芯片IC5的引脚5相连，电阻R14另一端连接芯片IC5的引脚7和TVS二极管TVS3的正极端，并与自恢复保险PTC2的一端相连接；电阻R13的一端连接5V电源输出，并与芯片IC5的引脚8相连，另一端接芯片IC5的引脚6和TVS二极管TVS2的正极端，且与自恢复保险PTC1的一端相连；TVS二极管TVS2和TVS二极管TVS3的负极端相连，且同时连接电源输出接地端；自恢复保险PTC1的另一端通过正向端A+输出差分信号，自恢复保险PTC2的另一端通过反向端B-输出差分信号。

5.根据权利要求4所述的一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，其特征在于，所述信号隔离电路由两个6N137芯片IC2、IC3和一个TLP521-1隔离芯片IC4以及外围电路组成；

电阻R10的一端接芯片IC2的输入端引脚3，另一端接芯片IC5的引脚1；芯片IC2的引脚2接高电平，引脚5接电源输入接地端；电阻R6的一端接5V电源输入，并与芯片IC2的引脚7、引脚8相连，另一端接芯片IC2的集电极引脚6，并与芯片U1的引脚5连接；电阻R7的一端连接芯片U1的引脚13，另一端连接芯片IC4的引脚1；电阻R11一端连接电源输出接地端，另一端连接芯片IC4的引脚3以及芯片IC5的引脚2和引脚3；芯片IC4的引脚4连接5V电源输出，引脚2连接电源输入接地端；电阻R8的一端接5V电源输入，并与芯片IC3的引脚2相连，另一端接芯片U1的引脚1和电阻R9的一端，电阻R9的另一端接芯片IC3的输入端引脚3；电容C8的一端接电源输出接地端，并与芯片IC3的引脚5连接，另一端接5V电源输出，并与芯片IC3的引脚7、引脚8和电阻R12的一端相连，电阻R12的另一端接芯片IC3的引脚6，并与芯片IC5的引脚4相连。

6.根据权利要求3所述的一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，其特征在于，所述状态指示电路具体为：

电阻R4的一端连接5V电源输入，另一端接发光二极管TX阳极，发光二极管TX阴极连接芯片U1的引脚23；电阻R5的一端连接5V电源输入，另一端连接连接发光二极管RX阳极，发光二极管RX阴极连接芯片U1的引脚22。

7.根据权利要求1所述的一种基于外置电源的工业用USB转RS485信号转换器，其特征在于，所述滤波稳压电路具体为：

电容C6的正极接5V电源输入，并与电容C7的一端的相连，电容C6的负极接电源输入接地端，并与电容C7的另一端相连。