CN212785348U - 一种基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出一种基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，解决了传统双向模拟信号通信收发电路需要的信号线数目多，投资成本高且易安装混乱的问题，所述电路包括：第一通信设备A、第二通信设备B、电流信号发生模块C1、电压信号采集模块V2、电流信号采集模块C2、电压信号发生模块V1及信号线SIG1、地线GND1；本实用新型提出的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路仅通过一根信号线将两端通信设备的通信收发集成，在一根信号线上实现电流模拟信号传递和反方向的电压模拟信号传递，降低信号线的使用数量，在简易的线路连接关系下，实现模拟信号的全双工通信。
Description
技术领域
本实用新型涉及双向模拟信号通信收发的技术领域，更具体地，涉及一种基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路。
背景技术
现有双向模拟信号通信收发电路一般分为两种:电压型模拟信号双向通信收发电路、电流型模拟信号双向通信收发电路。
如图1所示，以电压型模拟信号双向通信收发电路为例，参见图1，传统的电压型模拟信号双向通信收发电路包括第一通信设备A、第二通信设备B、第一电压信号发生模块V3、第一电压信号采集模块V6、第二电压信号采集模块V4、第二电压信号发生模块V5、第一信号线SIG3及第二信号线SIG2、地线GND2，第一通信设备A的第一信号输出端a1连接第一电压信号发生模块V3的第一输入端e3，第一电压信号发生模块V3的第一输出端e1通过第一信号线SIG3连接第二电压信号采集模块V4的第二输入端f1，第二电压信号采集模块V4的第二输出端f3连接第二通信设备B的第一信号输入端b1，实现第一通信设备A向第二通信设备B传输电压模拟信号的功能；第二通信设备B的第二信号输出端b2连接第二电压信号发生模块V5的第三输入端f6，第二电压信号发生模块V5的第二输出端f4通过第二信号线SIG2连接第一电压信号采集模块V6的第三输入端e4，第一电压信号采集模块V6的第一输出端e6连接第一通信设备A的第二信号输入端a2，实现第二通信设备B向第一通信设备A传输电压模拟信号的功能；第一电压信号发生模块V3的第一接地端e2、第一电压信号采集模块V6的第二接地端e5、第二电压信号采集模块V4的第三接地端f2、第二电压信号发生模块V5的第四接地端f5均连接地线GND2。同理，电流型模拟信号双向通信收发电路的连接传输也是如此。
以上由第一通信设备A向第二通信设备B及由第二通信设备B向第一通信设备B传输一对连续电压或电流模拟信号的过程同时实现了第一通信设备A与第二通信设备B之间的双向模拟信号通信收发的功能，此时两设备间的传输线缆至少需要两根信号线和一根地线，而当第一通信设备A与第二通信设备B之间双向通讯的模拟信号对数较多时，需要的信号线的数目更是惊人，不仅线缆投资成本高，且容易造成安装混乱的后果。2004年3月31日，深圳市和而泰电子科技有限公司在中国专利(公告号：CN2609288)中公开了一种单线通信电路，仅需一根信号线，就可以实现异步半双工串行通信，电路简单，信号线少，降低了通信成本，而且设计和维护简单，但在此专利技术方案所述的连接关系下，不能满足全双工通信的需求。
实用新型内容
为解决传统双向模拟信号通信收发电路需要的信号线数目多，投资成本高且易安装混乱的问题，本实用新型提出一种基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，降低信号线的使用数量，在简易的线路连接关系下，实现模拟信号的全双工通信。
为了达到上述技术效果，本实用新型的技术方案如下：
一种基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，包括：第一通信设备A、第二通信设备B、电流信号发生模块C1、电压信号采集模块V2、电流信号采集模块C2、电压信号发生模块V1及信号线SIG1；
所述第一通信设备A上设有第一信号输出端a1及第二信号输入端a2，第二通信设备B上设有第二信号输出端b2及第一信号输入端b1，第一通信设备A的第一信号输出端a1连接电流信号发生模块C1的第一电流信号输入端x3，电流信号发生模块C1的第一电流信号输出端x1通过信号线SIG1连接电流信号采集模块C2的第一电流信号采集端y1，所述电流信号采集模块C2的第二电流信号输出端y3连接第二通信设备B的第一信号输入端b1；
所述第二通信设备B的第二信号输出端b2连接电压信号发生模块V1的第一电压信号输入端y6，电压信号发生模块V1的第一电压信号输出端y4连接电流信号采集模块C2的中间传输端y2，电压信号发生模块V1的第一电压信号输出端y4通过电流信号采集模块C2与信号线SIG1的一端连接，信号线SIG1的另一端连接电压信号采集模块V2的第一电压信号采集端x4，电压信号采集模块V2的第二电压信号输出端x6连接第一通信设备A的第二信号输入端a2。
在此，在电压信号发生模块V1的第一电压信号输出端y4发送电压信号时，电流信号采集模块C2相当于一个转接传输节点，第一电压信号输出端y4通过电流信号采集模块C2与信号线SIG1的一端连接，利用一根信号线SIG1完成第二通信设备B向第一通信设备A的通信收发，而在第一通信设备A作为发送点，第二通信设备B作为接收点时，也是通过信号线SIG1完成第一通信设备A向第二通信设备B的通信收发。
优选地，所述电路还包括地线GND1，所述电流信号发生模块C1的第一接地端x2、电压信号采集模块V2的第二接地端x5及电压信号发生模块V1的第三接地端y5均连接地线GND1。
优选地，所述电流信号发生模块C1包括电流源I2及第一输入内阻Z1，电流源I2的一端与第一输入内阻Z1的一端连接于m点，m点与第一电流信号输出端x1相连；电流源I2的另一端与第一输入内阻Z1的另一端连接于n点，n点与第一接地端x2相连。
在此，电流源I2上流过的电流大小取决于第一电流信号输入端x3的输入信号的大小，通过现有技术可控。
优选地，所述电压信号采集模块V2包括电压传感器U2及第二输入内阻Z2，所述电压传感器U2的正极端与第二输入内阻的一端连接于j点，j点与第一电压信号采集端x4相连；电压传感器U2的负极端与第二输入内阻的另一端连接于k点，k点与第二接地端x5相连。
在此，电压传感器U2的电压即为第二电压信号输出端x6输出至第二信号输入端a2的电压。
优选地，所述电流信号采集模块C2包括第三输入内阻Z3及电流传感器I1，所述第三输入内阻Z3一端连接第一电流信号采集端y1，另一端连接电流传感器I1的h端，电流传感器I1的g端连接第二电流信号输出端y3,电流传感器I1的f端连接中间传输端y2。
优选地，所述电压信号发生模块V1包括第四输入内阻Z4及电压源U1，所述电压源U1的正极端连接第四输入内阻Z4的一端，第四输入内阻Z4的另一端连接第一电压信号输出端y4，电压源U1的负极端连接第三接地端y5。
在此，电压源U1的电压大小取决于第一电压信号输入端y6的输入信号的大小，通过现有技术可控。
优选地，所述电流信号发生模块C1的型号为XP84-K2033。
在此，电流信号发生模块C1上设有第一电流信号输入端x3、第一电流信号输出端x1及第一接地端x2。
优选地，所述电压信号采集模块V2的型号为C2000-A2-SMX2800-AC1。
在此，电压信号采集模块V2上设有第一电压信号采集端x4、第二电压信号输出端x6及第二接地端x5。
优选地，电压信号发生模块V1的型号为ZT-02C/ZT-02B。
在此，电压信号发生模块V1上设有第一电压信号输出端y4、第一电压信号输入端y6及第三接地端y5。
优选地，电流信号采集模块C2的型号为C2000 MDIA。
在此，电流信号采集模块C2上设有第一电流信号采集端y1、中间传输端y2及第二电流信号输出端y3。
与现有技术相比，本实用新型技术方案的有益效果是：
本实用新型提出一种基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，仅通过一根信号线将两侧通信设备之间双向的通信收发集成，在一根信号线上实现电流模拟信号传递和反方向的电压模拟信号传递，降低信号线的使用数量，在简易的线路连接关系下，实现模拟信号的全双工通信。
附图说明
图1为本实用新型背景技术中提出的现有电压型模拟信号双向通信收发电路的结构连接图；
图2为本实用新型实施例中提出的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路的结构连接图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
为了更好说明本实施例，附图某些部位会有省略、放大或缩小，并不代表实际的尺寸；
对于本领域技术人员来说，附图中某些公知说明可能省略是可以理解的。
下面结合附图和实施例对本实用新型的技术方案做进一步的说明。
实施例1
如图2所示的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路的结构连接图，包括：第一通信设备A、第二通信设备B、电流信号发生模块C1、电压信号采集模块V2、电压信号发生模块V1、电流信号采集模块C2及信号线SIG1；
在本实施例中，电流信号发生模块C1的型号为XP84-K2033，电压信号采集模块V2的型号为C2000-A2-SMX2800-AC1，电压信号发生模块V1的型号为ZT-02C/ZT-02B，电流信号采集模块C2的型号为C2000 MDIA，电流信号发生模块C1上设有第一电流信号输入端x3、第一电流信号输出端x1及第一接地端x2；电压信号采集模块V2上设有第一电压信号采集端x4、第二电压信号输出端x6及第二接地端x5；电压信号发生模块V1上设有第一电压信号输出端y4、第一电压信号输入端y6及第三接地端y5；电流信号采集模块C2上设有第一电流信号采集端y1、中间传输端y2及第二电流信号输出端y3。
参见图2，第一通信设备A上设有第一信号输出端a1及第二信号输入端a2，第二通信设备B上设有第二信号输出端b2及第一信号输入端b1，其中1表示电流信号发生模块C1，2表示电压信号采集模块V2，3表示电压信号发生模块V1，4表示电流信号采集模块C2，第一通信设备A的第一信号输出端a1连接电流信号发生模块C1的第一电流信号输入端x3，电流信号发生模块C1的第一电流信号输出端x1通过信号线SIG1连接电流信号采集模块C2的第一电流信号采集端y1，所述电流信号采集模块C2的第二电流信号输出端y3连接第二通信设备B的第一信号输入端b1；第二通信设备B的第二信号输出端b2连接电压信号发生模块V1的第一电压信号输入端y6，电压信号发生模块V1的第一电压信号输出端y4连接电流信号采集模块C2的中间传输端y2，电压信号发生模块V1的第一电压信号输出端y4通过电流信号采集模块C2与信号线SIG1的一端连接，信号线SIG1的另一端连接电压信号采集模块V2的第一电压信号采集端x4，电压信号采集模块V2的第二电压信号输出端x6连接第一通信设备A的第二信号输入端a2。
在本实施例中，所述基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路还包括地线GND1，电流信号发生模块C1的第一接地端x2、电压信号采集模块V2的第二接地端x5及电压信号发生模块V1的第三接地端y5均连接地线GND1。
在本实施例中，参见图2，电流信号发生模块C1包括电流源I2及第一输入内阻Z1，电流源I2的一端与第一输入内阻Z1的一端连接于m点，m点与第一电流信号输出端x1相连；电流源I2的另一端与第一输入内阻Z1的另一端连接于n点，n点与第一接地端x2相连。电压信号采集模块V2包括电压传感器U2及第二输入内阻Z2，所述电压传感器U2的正极端与第二输入内阻的一端连接于j点，j点与第一电压信号采集端x4相连；电压传感器U2的负极端与第二输入内阻的另一端连接于k点，k点与第二接地端x5相连；电流信号采集模块C2包括第三输入内阻Z3及电流传感器I1，所述第三输入内阻Z3一端连接第一电流信号采集端y1，另一端连接电流传感器I1的h端，电流传感器I1的g端连接第二电流信号输出端y3,电流传感器I1的f端连接中间传输端y2；电压信号发生模块V1包括第四输入内阻Z4及电压源U1，所述电压源U1的正极端连接第四输入内阻Z4的一端，第四输入内阻Z4的另一端连接第一电压信号输出端y4，电压源U1的负极端连接第三接地端y5。
在具体实施时，电流源I2上流过的电流大小取决于第一电流信号输入端x3的输入信号的大小，电压源U1的电压大小取决于第一电压信号输入端y6的输入信号的大小，以上均通过现有技术可控。
具体地，设流过电流传感器I1的电流为i1，流过电流源I2的电流为i2，电压源U1两端的电压为u1，电压传感器U2两端的电压为u2，第一输入内阻Z1的阻抗为z1，第二输入内阻Z2的阻抗为z2，第三输入内阻Z3的阻抗为z3，第四输入内阻Z4的阻抗为z4，则根据串并联电路等效阻抗的计算原理，整个电路上的等效阻抗为：
根据基尔霍夫电流定律，流过信号线SIG1上的电流(即流过电流传感器I1的电流为i1)为：
其中，流过信号线SIG1上的电流即第一通信设备A作为发送点，第二通信设备B作为接收点时的电流信号传输，通过信号线SIG1完成第一通信设备A向第二通信设备B进行的电流模拟信号的通信收发。
根据电工理论基础，信号线SIG1上的电压(即电压传感器U2两端的电压为u2)为：
u2＝u1-i1×(z3+z4)
综合以上，当选择第一输入内阻Z1的阻抗z1及第二输入内阻Z2的阻抗z2为理想趋于无穷大，第三输入内阻Z3的阻抗z3及第四输入内阻Z4的阻抗z4趋于无穷小时，根据流过信号线SIG1上的电流求解公式可以看出，电压源U1两端的电压u1对流过信号线SIG1上的电流(即流过电流传感器I1的电流为i1)的影响趋近于零，此时i1趋近于流过电流源I2的电流为i2，通过信号线SIG1上的电压(即电压传感器U2两端的电压为u2)求解公式可以看出，u2受i1的影响趋近于零，由于i1趋近于i2，因此，信号线SIG1上的电压(即电压传感器U2两端的电压为u2)受i2的影响亦趋近于零，则第一通信设备A通过电流信号发生模块C1、电流信号采集模块C2向第二通信设备B的电流模拟信号的通信传递与第二通信设备B通过电压信号发生模块V1、电压信号采集模块V2向第一通信设备A的电压模拟信号的通信传递互不干扰，即可以在一根信号线SIG1上实现双向模拟信号的通信收发，降低信号线的使用数量。
附图中描述位置关系的仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；
显然，本实用新型的上述实施例仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。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权利要求的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，包括：第一通信设备A、第二通信设备B、电流信号发生模块C1、电压信号采集模块V2、电流信号采集模块C2、电压信号发生模块V1及信号线SIG1；
所述第一通信设备A上设有第一信号输出端a1及第二信号输入端a2，第二通信设备B上设有第二信号输出端b2及第一信号输入端b1，第一通信设备A的第一信号输出端a1连接电流信号发生模块C1的第一电流信号输入端x3，电流信号发生模块C1的第一电流信号输出端x1通过信号线SIG1连接电流信号采集模块C2的第一电流信号采集端y1，所述电流信号采集模块C2的第二电流信号输出端y3连接第二通信设备B的第一信号输入端b1；
所述第二通信设备B的第二信号输出端b2连接电压信号发生模块V1的第一电压信号输入端y6，电压信号发生模块V1的第一电压信号输出端y4连接电流信号采集模块C2的中间传输端y2，电压信号发生模块V1的第一电压信号输出端y4通过电流信号采集模块C2与信号线SIG1的一端连接，信号线SIG1的另一端连接电压信号采集模块V2的第一电压信号采集端x4，电压信号采集模块V2的第二电压信号输出端x6连接第一通信设备A的第二信号输入端a2。
2.根据权利要求1所述的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，还包括地线GND1，所述电流信号发生模块C1的第一接地端x2、电压信号采集模块V2的第二接地端x5及电压信号发生模块V1的第三接地端y5均连接地线GND1。
3.根据权利要求2所述的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，所述电流信号发生模块C1包括电流源I2及第一输入内阻Z1，电流源I2的一端与第一输入内阻Z1的一端连接于m点，m点与第一电流信号输出端x1相连；电流源I2的另一端与第一输入内阻Z1的另一端连接于n点，n点与第一接地端x2相连。
4.根据权利要求2所述的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，所述电压信号采集模块V2包括电压传感器U2及第二输入内阻Z2，所述电压传感器U2的正极端与第二输入内阻的一端连接于j点，j点与第一电压信号采集端x4相连；电压传感器U2的负极端与第二输入内阻的另一端连接于k点，k点与第二接地端x5相连。
5.根据权利要求2所述的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，所述电流信号采集模块C2包括第三输入内阻Z3及电流传感器I1，所述第三输入内阻Z3一端连接第一电流信号采集端y1，另一端连接电流传感器I1的h端，电流传感器I1的g端连接第二电流信号输出端y3,电流传感器I1的f端连接中间传输端y2。
6.根据权利要求2所述的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，所述电压信号发生模块V1包括第四输入内阻Z4及电压源U1，所述电压源U1的正极端连接第四输入内阻Z4的一端，第四输入内阻Z4的另一端连接第一电压信号输出端y4，电压源U1的负极端连接第三接地端y5。
7.根据权利要求2所述的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，所述电流信号发生模块C1的型号为XP84-K2033。
8.根据权利要求7所述的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，所述电压信号采集模块V2的型号为C2000-A2-SMX2800-AC1。
9.根据权利要求8所述的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，电压信号发生模块V1的型号为ZT-02C/ZT-02B。
10.根据权利要求9所述的基于单信号线的双向模拟信号通信收发电路，其特征在于，电流信号采集模块C2的型号为C2000 MDIA。
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Denomination of utility model: A bidirectional analog signal communication transceiver circuit based on a single signal line Effective date of registration: 20231115 Granted publication date: 20210323 Pledgee: Societe Generale Bank Limited by Share Ltd. Guangzhou branch Pledgor: Guangzhou Mingdao Culture Technology Group Co.,Ltd. Registration number: Y2023980065759 |
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