CN208158584U - 一种主从式直流载波通信系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种主从式直流载波通信系统,由主机、从机及信号总线组成，所述主机包含电源管理电路、中央处理器、通信接口电路、电流信号采集电路、模拟数字转换电路和电子开关，通信接口电路包括电平转换芯片和差分信号转换电路，所述电平转换芯片一端与中央处理器相连，另一端与差分信号转换电路相连，差分信号转换电路的输出端与信号总线相连。电源管理电路引出一路高压电源线和一路通信电源线，所述高压电源线与电子开关相连，所述通信电源线与差分信号转换电路相连，本实用新型提高了主机发送和接收信号的准确性，还能根据采集的从机工作电流实时监控从机的工作状态。

Description

一种主从式直流载波通信系统

技术领域

本实用新型涉及通信领域，尤其是一种主从式直流载波通信系统。

背景技术

专利申请文件200920000509.0中给出了一种可以通过电子开关调整主机接收从机发送数据时或者主机发送数据给从机时总线上的电压的切换，进而提高了表达数据信息的电流的信噪比，也提高了影响主机接收从机信息的可靠性，优化了主机和从机的设计和连接，使其适用于诸如电子雷管起爆系统、智能传感网路等类似小型从机系统。

上述技术方案中，主机电源系统通过主机通信接口内部的数据调制模块和数据解调模块，实现主机与从机通过信号总线进行的数据交互。由于主机的通信接口只提供一根通信线，因此，这样的技术方案存在以下缺陷:

当主机在向从机发送数据或是接收从机发来的数据时，由于主机的通信接口只提供一根通信线，输出的是单端信号，而且在这种单端信号的系统里，测量信号的精确值依赖系统内“地”的一致性，主机和从机之间的距离越远，它们局部“地”的电压值之间有差异性的可能性就会越大，因此主机与从机通过信号总线进行数据交互的准确性就有所降低，从而影响主机接收从机信息的可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种主从式直流载波通信系统，不仅提高了主机发送和接收信号的准确性，还能根据采集的从机工作电流实时监控从机的工作状态。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种主从式直流载波通信系统,由主机、从机及信号总线组成，所述主机包含电源管理电路、中央处理器、通信接口电路、电流信号采集电路、模拟数字转换电路和电子开关；

所述中央处理器与通信接口电路相连，所述通信接口电路与信号总线相连，电流信号采集电路与信号总线相连，模拟数字转换电路与中央处理器相连；电子开关的输入端与通信接口电路和电源管理电路分别相连，电子开关的控制端与中央处理器相连，电子开关的输出端与信号总线相连；

所述电源管理电路引出一路高压电源线和一路通信电源线，所述高压电源线与电子开关相连，所述通信电源线与通信接口电路相连，所述通信接口电路包括电平转换芯片和差分信号转换电路，所述通信电源线与差分信号转换电路相连，所述电平转换芯片与中央处理器相连，所述差分信号转换电路一端与电平转换芯片相连，另一端引出一路低压电源线与电子开关相连。

本实用新型实施例提供了第一种可能的实施方式，其中，所述电流信号采集电路包括信号采集芯片和信号放大电路，且信号采集芯片与信号总线相连，信号放大电路与信号采集芯片相连，模拟数字转换电路与信号放大电路相连。

本实用新型实施例提供了第二种可能的实施方式，其中，所述中央处理器包括显示屏，所述显示屏与模拟数字转换电路相连。

本实用新型实施例提供了第三种可能的实施方式，其中，所述差分信号转换电路的输出端有两根信号线，且两根信号线等长、等宽且紧密靠近。

本实用新型实施例提供了第四种可能的实施方式，其中，所述电子开关为两档式电子开关。

与现有技术相比，本实用新型实施例带来了以下有益效果：本实用新型公开了一种主从式直流载波通信系统,由主机、从机及信号总线组成，所述主机包含电源管理电路、中央处理器、通信接口电路、电流信号采集电路、模拟数字转换电路和电子开关，并且主机能够通过信号总线向从机供电。电子开关的输入端与通信接口电路和电源管理电路分别相连，所述通信接口电路包括电平转换芯片和差分信号转换电路，所述电源管理电路引出一路高压电源线和一路通信电源线，所述通信电源线与差分信号转换电路相连，所述差分信号转换电路一端与电平转换芯片相连，另一端引出一路低压电源线与电子开关相连，电子开关的控制端与中央处理器相连，故中央处理器能够控制电子开关输出高压或低压，适用于要求有不同高低电压输出的场合，所述通信电源线与通信接口电路中的差分信号转换电路相连，负责给通信接口电路供电，所述通信接口电路包括电平转换芯片，所述电平转换芯片一端与中央处理器相连，另一端与差分信号转换电路相连，电平转换芯片将中央处理器发出的数据转换成基准电压，再把基准电压经由差分信号转换电路转换成两路差分信号并与信号总线相连，因此实现了抗干扰能力强，提高了主机发送和接收信号的准确性，并且能有效抑制电磁干扰、时序定位准确的优点。所述电流信号采集电路包括信号采集芯片和信号放大电路，且信号采集芯片与信号总线相连，信号放大电路与信号采集芯片相连，模拟数字转换电路与信号放大电路相连，此实现了可以根据采集的从机工作电流实时监控从机的工作状态的优点。

附图说明

图1为本实用新型一种主从式直流载波通信系统的框图示意图；

图2为本实用新型一种主从式直流载波通信系统的主机内部框图示意图；

图3为本实用新型中主机向从机发送单极性指令时信号总线上的电压波形示意图；

图4为本实用新型中主机向从机发送双极性单个指令时信号总线上的电压波形示意图。

图中：1、主机；2、从机；3、信号总线；4、中央处理器；5、通信接口电路；6、电源管理电路；7、电子开关；8、电流信号采集电路；9、模拟数字转换电路；10、电平转换芯片；11、差分信号转换电路；12、信号采集芯片；13、信号放大电路；14、显示屏；15、高压电源线；16、低压电源线；17、通信电源线。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，本实用新型提供的一种实施例：一种主从式直流载波通信系统，由主机1、从机2及信号总线3组成，所述主机1包含电源管理电路6、中央处理器4、通信接口电路5、电流信号采集电路8、模拟数字转换电路9和电子开关7，电源管理电路6引出一路高压电源线15和一路通信电源线17，所述高压电源线15与电子开关7相连，由中央处理器4控制电子开关7接通高压电源线15或接通低压电源线16，并由此将高压或低压输送至信号总线3上，故主机1能通过信号总线3向从机2供电，适用于要求有不同高低电压输出的场合，所述通信电源线17与通信接口电路5中的差分信号转换电路11相连，负责给通信接口电路5供电，所述通信接口电路5包括电平转换芯片10，所述电平转换芯片10与中央处理器4相连，差分信号转换电路11一端与电平转换芯片10相连，另一端引出一路低压电源线16与电子开关7相连。电平转换芯片10将中央处理器4发出的数据转换成基准电压，再把基准电压经由差分信号转换电路11转换成两路差分信号并与信号总线3相连，故信号总线3上传输的是差分信号，由于差分信号转换电路11具有共模抑制比的特性，且干扰信号一般是以共模信号的形式存在，所以差分信号的应用极大地提高了放大器系统的信噪比，因此实现了抗干扰能力强，并能有效抑制电磁干扰的优点，也提高了主机1发送和接收信号的准确性。差分信号的接收端是以两根线上的信号幅值之差发生正负跳变的点作为信号逻辑0/1的跳变点，而普通单端信号以阈值电压作为信号逻辑0/1的跳变点，受阈值电压与信号幅值电压之比的影响较大，因此差分信号转换电路11具有时序定位准确的优点。所述电流信号采集电路8包括信号采集芯片12和信号放大电路13，且信号采集芯片12与信号总线3相连，信号放大电路13与信号采集芯片12相连，模拟数字转换电路9与信号放大电路13相连，中央处理器4包括显示屏14，且显示屏14与模拟数字转换电路9相连，因此实现了可以根据采集的从机2工作电流实时监控从机2的工作状态的优点。

请参阅图3-4，显示屏14可以显示从机2工作电流，也能够利用中央处理器4通过电阻分压的原理显示从机2工作电压，差分信号转换电路11可以非常精确的处理单极信号和双极信号，由于电源管理电路6只提供一路通信电源线17与通信接口电路5中的差分信号转换电路11相连，相当于一路电源负责供电，故在该单电源系统中就更加体现出差分信号转换电路11的重要性了，差分信号转换电路11与其他电路不同的是可以使双极信号保持一个高真度，这是其他电路，包括调制解调电路难以实现的功能。图3为主机1向从机2发送单极性指令时信号总线3上的电压波形示意图，主机1向从机2发送单极性指令的过程分为对从机2供电和数据发送两个阶段，可以实现同时对从机2供电和与从机2通信。图4为主机1向从机2发送和接收双极性单个指令时信号总线3上的电压波形示意图，主机1向从机2发送和接收双极性单个指令的过程分为对从机2供电、数据发送、补充从机2储能和数据接收四个阶段，且主机1接收数据时的电压小于主机1向从机2发送数据时的电压，这是通过中央处理器4控制电子开关7进行高低压转换实现的，当主机1在非通信状态和发送数据状态时,主机1向信号总线3上输出较高的发送电压,为从机2内部的储能模块供电。而当主机1要接收从机2发送的数据时,若主机1仍然向信号总线3上输出较高的发送电压,从机2内部的储能模块将继续从信号总线3上获取充电用能量,这就会在总线上形成电流噪声,从而降低主机1接收数据时的信噪比。故当主机1接收从机2发送的数据时,降低主机1向信号总线3上输出的电压,使得信号总线3上的电压低于从机2内部储能模块的电压,此时从机2将由其自身的储能模块供电以维持自身的工作。这就避免了在主机1接收数据时从机2从总线上获取充电能量而形成的电流噪声干扰，从而提高了从机2发送数据的信噪比,提高了主机1接收数据的可靠性。

工作原理：一种主从式直流载波通信系统，由主机1、从机2及信号总线3组成，所述主机1包含通信接口电路5，且通信接口电路5包括电平转换芯片10和差分信号转换电路11，电平转换芯片10与中央处理器4相连，差分信号转换电路11一端与电平转换芯片相连，另一端引出一路低压电源线与电子开关相连。电平转换芯片10将中央处理器4发出的数据转换成基准电压，再把基准电压经由差分信号转换电路11转换成两路差分信号并与信号总线3相连，差分信号传输区别于传统的一根信号线一根地线的做法，差分信号在这两根线上都传输信号，这两个信号的振幅相等，相位相同，极性相反。在这两根线上传输的信号就是差分信号。由于差分信号转换电路11具有共模抑制比的特性，且干扰信号一般是以共模信号的形式存在，所以差分信号的应用极大地提高了放大器系统的信噪比，因此实现了抗干扰能力强，提高了主机1发送和接收信号的准确性，并且能有效抑制电磁干扰的优点。差分信号的接收端是以两根线上的信号幅值之差发生正负跳变的点作为信号逻辑0/1的跳变点，而普通单端信号以阈值电压作为信号逻辑0/1的跳变点，受阈值电压与信号幅值电压之比的影响较大，因此差分信号转换电路11具有时序定位准确的优点。所述电流信号采集电路8包括信号采集芯片12和信号放大电路13，且信号采集芯片12与信号总线3相连，信号放大电路13与信号采集芯片12相连，模拟数字转换电路9与信号放大电路13相连，中央处理器4包括显示屏14，且显示屏14与模拟数字转换电路9相连，因此实现了可以根据采集的从机2工作电流实时监控从机2的工作状态的优点。显示屏14可以显示从机2工作电流，也能够利用中央处理器4通过电阻分压的原理显示从机2工作电压，差分信号转换电路11可以精确的处理单极信号和双极信号，电源管理电路6只提供一路通信电源线17与通信接口电路5中的差分信号转换电路11相连，在该单电源系统中，差分信号转换电路11可以使双极信号保持一个高真度。

具体实施：本实用新型提供的一种技术方案，将主从式直流载波通信系统应用于电子雷管起爆系统。由主机1、从机2及信号总线3组成，所述主机1包含电源管理电路6、中央处理器4、通信接口电路5、电流信号采集电路8、模拟数字转换电路9和电子开关7，电源管理电路6引出一路高压电源线15和一路通信电源线17，所述高压电源线15与电子开关7相连，所述中央处理器4与电子开关7相连，由中央处理器4控制电子开关7接通高压电源线15或接通低压电源线16，并由此将高压或低压输送至信号总线3上，低压用于通信，高压用于起爆，电子开关7的输出端接信号总线3的一端，所述通信电源线17与通信接口电路5中的差分信号转换电路11相连，所述通信接口电路5包括电平转换芯片10和差分信号转换电路11，电平转换芯片10与中央处理器4相连，差分信号转换电路11一端与电平转换芯片相连，另一端引出一路低压电源线与电子开关相连。电平转换芯片10将中央处理器4发出的数据转换成基准电压0～5V，再把基准电压经由差分信号转换电路11转换成两路差分信号并与信号总线3相连，电流信号采集电路8一端与信号总线3相连，另一端与模拟数字转换电路9相连，所述模拟数字转换电路9与中央处理器4相连，所述电流信号采集电路8包括信号采集芯片12和信号放大电路13，信号采集芯片12采集信号总线3上传送的数据，然后经由信号放大电路13进行放大，这个被放大的信号传送给模拟数字转换电路9进行模数转换，转换成数字信号发送给中央处理器4，中央处理器4包括显示屏14，且显示屏14与模拟数字转换电路9相连，显示屏14将由模拟数字转换电路9转换的数据显示出来，从而实现了可以根据采集的从机2工作电流实时监控从机2的工作状态的优点，显示屏14可以显示从机2工作电流，也能够利用中央处理器4通过电阻分压的原理显示从机2工作电压。

在本实用新型实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种主从式直流载波通信系统,其特征在于，由主机(1)、从机(2)及信号总线(3)组成，所述主机(1)包含电源管理电路(6)、中央处理器(4)、通信接口电路(5)、电流信号采集电路(8)、模拟数字转换电路(9)和电子开关(7)；

所述中央处理器(4)与通信接口电路(5)相连，所述通信接口电路(5)与信号总线(3)相连，电流信号采集电路(8)与信号总线(3)相连，模拟数字转换电路(9)与中央处理器(4)相连；电子开关(7)的输入端与通信接口电路(5)和电源管理电路(6)分别相连，电子开关(7)的控制端与中央处理器(4)相连，电子开关(7)的输出端与信号总线(3)相连；

所述电源管理电路(6)引出一路高压电源线(15)和一路通信电源线(17)，所述高压电源线(15)与电子开关(7)相连，所述通信电源线(17)与通信接口电路(5)相连，所述通信接口电路(5)包括电平转换芯片(10)和差分信号转换电路，所述通信电源线(17)与差分信号转换电路(11)相连，所述电平转换芯片(10)与中央处理器(4)相连，所述差分信号转换电路(11)一端与电平转换芯片(10)相连，另一端引出一路低压电源线(16)与电子开关(7)相连。

2.根据权利要求1所述的一种主从式直流载波通信系统，其特征在于，所述电流信号采集电路(8)包括信号采集芯片(12)和信号放大电路(13)，且信号采集芯片(12)与信号总线(3)相连，信号放大电路(13)与信号采集芯片(12)相连，模拟数字转换电路(9)与信号放大电路(13)相连。

3.根据权利要求1所述的一种主从式直流载波通信系统，其特征在于，所述中央处理器(4)包括显示屏(14),且所述显示屏(14)与模拟数字转换电路(9)相连。

4.根据权利要求1所述的一种主从式直流载波通信系统，其特征在于，所述差分信号转换电路(11)的输出端有两根信号线，且两根信号线等长、等宽且紧密靠近。

5.根据权利要求1所述的一种主从式直流载波通信系统，其特征在于，所述电子开关(7)为两档式电子开关。