CN212413161U - 一种电信号与光信号互相转换电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电信号与光信号互相转换电路，包括：连接在光纤通讯模块和485通讯模块收发端的第一缓冲器和第二缓冲器，还包括自动切换电路，自动切换电路包括二极管、电阻、电容以及与非门逻辑电路，485通讯模块的信号接收端连接与非门逻辑电路的一个输入端，485通讯模块的信号接收端连接二极管的阴极，二极管的阳极连接与非门逻辑电路的另一个输入端，与非门逻辑电路的输出端分别连接485通讯模块的信号接收控制端和信号发送控制端；二极管的两端连接电阻，二极管的阳极通过电容连接到地。本实用新型可以实现光信号和电信号之间自动切换传输方向，切换延迟较小，减少电信号丢失。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种将电信号直接转成光信号传输，并可再转成电信号的电路，属于仪器仪表技术领域。
背景技术
随着工业控制的发展，通信技术在工业控制领域发挥着越来越重要的作用，人们对通信认识逐渐增强，对通信传输的速度和准确性的要求也逐渐提高。衡量信息传输质量的重要指标就是传输信号的强弱，但是在通信传输中现在还存在许多问题，这些问题会导致信号在传输过程中会因各种影响而逐渐衰弱，信号衰弱的特性对于通信线缆的中继距离和通信系统的升级扩容起着决定性的作用，也是影响信号传输质量和效率的重要因素。
工业控制领域有线通讯介质中应用最多的介质是双绞线和光纤，双绞线是由两根绞在一起的导线来形成传输电路，可以有效抑制两根导线上的差分信号产生的共模干扰，双绞线具有抗干扰能力强、传输距离远、布线容易、价格低廉等许多优点，但由于双绞线对信号存在着较大的衰减，所以传输距离远时，信号的频率不能太高，高速信号传输距离会更近，如以太网则只能限制在100m以内。
光纤是由纤芯、包层和保护套三部分组成，纤芯是最内层部分，它由一根或多根非常细的由玻璃或塑料制成的绞合线或纤维组成，光纤传输的是光信号，不受外界电磁信号的干扰，信号的衰减速度很慢，所以信号的传输距离比电信号要远得多，特别适用于电磁环境恶劣的地方。一根光纤内部可以同时传送多路信号，所以光纤的传输速度可以非常的高。在要求可靠、高速地长距离传送数据时，光纤是一个理想的选择。
由于电通信信号在传输过程中会衰减，若要可靠、高速地长距离传送数据，则要将工业设备通讯改成光信号通讯。但是现有的工业设备的电信号与光信号的互转装置存在进入切换状态延迟较大，且切换过程较快可能造成电信号的丢失。
发明内容
本实用新型旨在现有技术中存在的上述技术问题，提供一种电信号与光信号互相转换电路。
本实用新型采用以下技术方案，一种电信号与光信号互相转换电路包括：连接在光纤通讯模块和485通讯模块数据收发端的第一缓冲器和第二缓冲器，还包括自动切换电路，所述自动切换电路包括二极管、电阻、电容以及与非门逻辑电路， 485通讯模块输出驱动器的输入引脚连接所述与非门逻辑电路的一个输入端， 485通讯模块输出驱动器的输入引脚连接所述二极管的阴极，所述二极管的阳极连接所述与非门逻辑电路的另一个输入端，所述与非门逻辑电路的输出端分别连接485通讯模块的信号接收控制端和信号发送控制端；所述二极管的两端连接所述电阻，所述二极管的阳极通过电容连接到地。
所述第一缓冲器的输入端连接485通讯模块接收信号的输出引脚，所述第一缓冲器的输出端连接光纤通讯模块的信号发送管脚，所述第二缓冲器的输入端连接光纤通讯模块的接收管脚，所述第二缓冲器的输出端连接485通讯模块输出驱动器的输入引脚。
进一步地，所述二极管为快速恢复二极管。
进一步地，所述电信号与光信号互相转换电路不采用差分信号连接。
进一步地，所述缓冲器采用74LS00芯片。
有益技术效果：
本实用新型将电信号直接转成光信号进行传输，并可再转成电信号的电路，目的是将现有的电缆通讯直接转换为光纤通讯，首先若直接更换具有光通讯口的设备，这样的实现方法更换成本较高，其次电信号存在着较大的衰减，所以传输距离比较近，传输信号的频率也比较低，这样采用本电路，可实现在不改变工业设备通讯口的条件下，降低硬件成本，延长总线之间传输距离，提高传输速率，实现了信号的光电隔离，解决了总线段之间的电气干扰、电磁干扰等。
本实用新型提供的将电信号转换成光信号传输的电路中二极管可以保证将电容C上的电荷迅速释放，以保证将通讯芯片迅速切换成接收状态；电阻R、电容C组成的充放电回路，可延长通讯芯片从接收状态转变成发送状态的时间，可将光信号消失时的有效状态转变成电信号。
附图说明
图1为本实用新型具体实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
实施例1：一种电信号与光信号互相转换电路
如图1所示，本实施例包括发送支路、接收支路和自动切换电路，所述发送支路包括：通讯芯片接收到信号后，通过通讯芯片接收信号的输出引脚R经过缓冲器U1，输出到光纤通讯模块的发送管脚TD，由光纤通讯模块转换成光信号，通过发送端口TX发出。
所述接收支路包括：光纤通讯模块通过接收端口RD接收到光信号后，由光纤通讯模块转换成电信号从接收端口RD输出，经过缓冲器U2，输出到通讯芯片的输出驱动器的输入引脚D，再通过485通讯芯片发出。
图1示出了所述第一缓冲器的输入端连接485通讯模块接收信号的输出引脚R，所述第一缓冲器的输出端连接光纤通讯模块的信号发送管脚TD，所述第二缓冲器的输入端连接光纤通讯模块的接收管脚RD，所述第二缓冲器的输出端连接485通讯模块的信号输出驱动器的输入引脚D。使用缓冲器将通讯芯片接收端口与光纤通讯模块发送端口连接，采用缓冲器进行协调和缓冲作用，实现数据传送的同步。
其中自动切换电路包括：包括二极管D、电阻R、电容C以及与非门逻辑电路， 485通讯模块的信号输出驱动器的输入引脚D连接所述与非门逻辑电路的一个输入端， 485通讯模块输出驱动器的输入引脚连接所述二极管D的阴极，所述二极管D的阳极连接所述与非门逻辑电路的另一个输入端，所述与非门逻辑电路的输出端分别连接485通讯模块的发送信号控制端/RE和接收信号控制端DE；所述二极管的两端连接所述电阻R，所述二极管的阳极通过电容连C接到地。
以上自动切换电路通过使能或禁用通讯芯片接收端口，控制通讯传输方向开关，能够控制光纤通讯模块和485通讯模块之间信号转换的传输方向，当光纤模块无接收信号时，缓冲器U2输出为高电平，此时与非门输入均为高电平，与非门输出为低电平，通讯芯片为发送状态，当光纤模块接收到光信号时，缓冲器U2输出为低电平，此时电容C上的高电平通过二极管D,快速变成低电平，根据与非门真值表，其输入均为低电平，当光纤模块接收到的光信号消失时，缓冲器U2输出为高电平，并通过电阻R电容C充电，非门另一管脚缓慢上升到高电平，缓慢上升的时间段内，通讯芯片还是于接收状态，并将光信号继续转换成电信号，当电容C充电完成时非门输入均为高电平时，通讯芯片转换成发送状态；
二极管可以保证将电容C上的电荷迅速释放，以保证将通讯芯片迅速切换成接收状态；电阻R, 电容C组成的充放电回路，可延长通讯芯片从接收状态转变成发送状态的时间，可将光信号消失时的有效状态转变成电信号。
基于以上实施例，可选地，电信号与光信号互相转换电路不采用差分信号连接。
基于以上实施例，可选地，所述缓冲器采用74LS00芯片。485通讯模块采用MAX485通信芯片，74LS00芯片的电源引脚和MAX485芯片的引脚VCC与+5V相连接。
下面是MAX485的引脚定义： RO（引脚1）：接收信号的输出引脚。可以把来自A和B引脚的总线信号，输出给单片机。是COMS电平，可以直接连接到单片机。 RE（引脚2）：接收信号的控制引脚。当这个引脚低电平时，RO引脚有效，MAX485通过RO把来自总线的信号输出到单片机；当这个引脚高电平时，RO引脚处于高阻状态。 DE（引脚3）：输出信号的控制引脚。当这个引脚低电平时，输出驱动器无效；当这个引脚高电平时，输出驱动器有效，来自DI引脚的输出信号通过A和B引脚被加载到总线上。是COMS电平，可以直接连接到单片机。 DI（引脚4）：输出驱动器的输入引脚。是COMS电平，可以直接连接到单片机。当DE是高电平时，这个引脚的信号通过A和B脚被加载给总线。 GND（引脚5）：电源地线。 A（引脚6）：连接到RS485总线的A端。 B（引脚7）：连接到RS485总线的B端。 Vcc（引脚8）：电源线引脚。电源4.25V≤Vcc≤5.75V。
在具体实施例中，可调节所述电容C的电容值,电阻R的电阻值,计算出电容充电时间，以满足不同通讯速率的要求。
实施例2、在实施例1的基础上，二极管D可采用快速恢复二极管。
本实施例能够实现将电信号直接转成光信号进行传输，并可再转成电信号的电路，本实用新型可以实现光信号和电信号之间自动切换传输方向，解决了现有的工业设备的电信号与光信号的互转装置存在进入切换状态延迟较大，且切换过程较快可能造成电信号的丢失的技术问题；并且能够延长总线之间传输距离，提高传输速率，实现了信号的光电隔离，解决了总线段之间的电气干扰、电磁干扰等。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (6)
1.一种电信号与光信号互相转换电路，其特征在于，包括：连接在光纤通讯模块和485通讯模块数据收发端的第一缓冲器和第二缓冲器，还包括自动切换电路，所述自动切换电路包括二极管、电阻、电容以及与非门逻辑电路， 485通讯模块输出驱动器的输入引脚连接所述与非门逻辑电路的一个输入端， 485通讯模块输出驱动器的输入引脚连接所述二极管的阴极，所述二极管的阳极连接所述与非门逻辑电路的另一个输入端，所述与非门逻辑电路的输出端分别连接485通讯模块的信号接收控制端和信号发送控制端；所述二极管的两端连接所述电阻，所述二极管的阳极通过电容连接到地。
2.根据权利要求1所述的一种电信号与光信号互相转换电路，其特征在于，所述第一缓冲器的输入端连接485通讯模块接收信号的输出引脚，所述第一缓冲器的输出端连接光纤通讯模块的信号发送管脚，所述第二缓冲器的输入端连接光纤通讯模块的接收管脚，所述第二缓冲器的输出端连接485通讯模块输出驱动器的输入引脚。
3.根据权利要求1所述的一种电信号与光信号互相转换电路，其特征在于，所述二极管为快速恢复二极管。
4.根据权利要求1所述的一种电信号与光信号互相转换电路，其特征在于，所述电信号与光信号互相转换电路不采用差分信号连接。
5.根据权利要求1所述的一种电信号与光信号互相转换电路，其特征在于，所述缓冲器采用74LS00芯片。
6.根据权利要求1所述的一种电信号与光信号互相转换电路，其特征在于，所述缓冲器的电源输入端连接+5V电源。
Priority Applications (1)
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| CN202020874424.1U CN212413161U (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种电信号与光信号互相转换电路 |
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| CN202020874424.1U Active CN212413161U (zh) | 2020-05-22 | 2020-05-22 | 一种电信号与光信号互相转换电路 |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114063506A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-02-18 | 罗森伯格技术有限公司 | 用于切换通讯方式的装置 |
| WO2023087986A1 (zh) * | 2021-11-22 | 2023-05-25 | 江苏科技大学 | 一种共用485电路与控制方法 |
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2020
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