CN213338711U - 一种串行通讯协议的转换器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种串行通讯协议的转换器，其中，包括一转换电路、一控制器以及复数个传感器，转换电路通过一数据总线串联于复数个传感器和控制器之间，转换电路包括：一接收支路，接收支路串联于控制器的发送端和每个传感器的接收端之间；一发送支路，发送支路串联于每个传感器的发送端和每个控制器的接收端之间。有益效果：通过在控制器的发送端和每个传感器的接收端之间设置接收支路以及在每个传感器的发送端和每个控制器的接收端之间设置发送支路，可实现将低电平信号转换成高电平信号进行传输的功能，有效增加控制器与复数个传感器之间的传输距离，保证数据传输的有效性。

Description

一种串行通讯协议的转换器

技术领域

本实用新型涉及电路技术领域，尤其涉及一种串行通讯协议的转换器。

背景技术

在串行通讯协议系统中，并入串出的转换器是将并行的低电平信号逐渐转换成高电平信号，并以串行方式输出给后端组件。

现有技术中，转换电路是一种独特的串行通信总线转换电路，其只能实现多个传感器与单一控制器之间的短距离双向数据交换，通常只能在几十米距离内传输，若增加传输距离，则会导致传输信号变差，影响传输效果。因此，针对上述问题成为本领域技术人员亟待解决的难题。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种串行通讯协议的转换器。

具体技术方案如下：

本发明提供一种串行通讯协议的转换器，其中，包括一转换电路、一控制器以及复数个传感器，所述转换电路通过一数据总线串联于复数个所述传感器和所述控制器之间，所述转换电路包括：

一接收支路，所述接收支路串联于所述控制器的发送端和每个所述传感器的接收端之间；

一发送支路，所述发送支路串联于每个所述传感器的发送端和每个所述控制器的接收端之间。

优选的，所述接收支路包括：

一第一转换单元，以将所述控制器的发送端的低电平信号转换为高电平信号；

一第一控制单元，所述第一控制单元的输入端连接所述第一转换单元的输出端，以将所述高电平信号转换为所述数据总线的指令信号并发送至所述每个所述传感器的接收端。

优选的，所述第一转换单元包括一第一三极管，所述第一三极管的发射极接地。

优选的，所述第一控制单元包括一MOS管，所述MOS管的栅极通过一第一电阻连接至所述第一三极管的集电极，所述MOS管的源极连接至一电源电压端，所述MOS管的漏极通过所述数据总线连接至每个所述传感器的接收端，且通过一第二电阻接地。

优选的，所述发送支路包括：

一抗干扰单元，所述抗干扰单元的输入端通过所述数据总线连接至每个所述传感器的发送端；

一滤波单元，所述滤波单元的输入端连接至所述抗干扰单元的输出端；

一比较单元，所述比较单元的输入端连接至所述滤波单元的输出端；

一第二控制单元，所述第二控制单元的输入端连接至所述比较单元的输出端；

一第二转换单元，所述第二转换单元的输入端连接所述第二控制单元的输出端。

优选的，所述抗干扰单元包括：

一第二三极管，所述第二三极管的基极通过所述数据总线连接至每个所述传感器的发送端，所述第二三极管的发射极接地；

一第三三极管，所述第三三极管的基极通过一第三电阻连接至所述第二三极管的集电极，所述第三三极管的发射极接地。

优选的，所述滤波单元包括：

一第四电阻，所述第四电阻的一端连接至所述第三三极管的集电极；

一第一电容，所述第一电容连接于所述第三三极管的集电极和地之间；

一第二电容，所述第二电容的一端连接至所述第四电阻背离所述第三三极管的集电极的一端，所述第二电容的另一端接地。

优选的，所述比较单元包括一比较器，所述比较器的负相输入端连接至所述第四电阻背离所述第三三极管的集电极的一端，所述比较器的正相输入端通过一第五电阻连接至所述电源电压端。

优选的，所述第二控制单元包括一第四三极管，所述第四三极管的基极通过一第六电阻连接至所述比较器的输出端，所述第四三极管的发射极接地。

优选的，所述第二转换单元包括一发光二极管，所述发光二极管的负极连接至所述第四三极管的集电极，所述发光二极管的正极通过一第七电阻连接至所述电源电压端。

上述技术方案具有如下优点或有益效果：通过在控制器的发送端和每个传感器的接收端之间设置接收支路以及在每个传感器的发送端和每个控制器的接收端之间设置发送支路，可实现将低电平信号转换成高电平信号进行传输的功能，有效增加控制器与复数个传感器之间的传输距离，保证数据传输的有效性。

附图说明

图1为本实用新型的实施例的转换器原理电路图；

图2为本实用新型的实施例的转换电路的电路示意图。

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作出创造性劳动的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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

本实用新型提供一种串行通讯协议的转换器，如图1所示，其中，包括一转换电路1、一控制器2以及复数个传感器3，转换电路1通过一数据总线SBUS串联于复数个传感器3和控制器2之间，转换电路1包括：

一接收支路10，接收支路10串联于控制器2的发送端和每个传感器3的接收端之间；

一发送支路11，发送支路11串联于每个传感器3的发送端和每个控制器2的接收端之间。

本实施例中，通过在控制器2和复数个传感器3之间串联转换电路1，从而实现复数个传感器3与控制器2之间的较长距离的双向数据交换的目的，且不影响信号的传输效果。

进一步地，上述转换电路1包括接收支路10，该接收支路10串联于控制器2的发送端和每个传感器3的接收端，其中，每个传感器3包括第一光耦隔离器OC1和第二光耦隔离器OC2，用于将控制器2发送的的低电平信号转换成高电平信号传输至数据总线SBUS，再通过传感器3的第一光耦隔离器OC1将高电平信号转换成低电平信号，进而发送至传感器3内的芯片(图中未显示)。

进一步地，上述转换电路1还包括发送支路11，该发送支路11串联于每个传感器3的发送端和每个控制器2的接收端，用于将每个传感器3的发送的低电平信号经过传感器3的第二光耦隔离器OC2转换成高电平信号，进而再将高电平经过转换成低电平信号发送至控制器2的接收端。

在一种较优的实施例中，如图2所示，接收支路10包括：

一第一转换单元100，以将控制器2的发送端的低电平信号转换为高电平信号；

一第一控制单元101，第一控制单元101的输入端连接第一转换单元100的输出端，以将高电平信号转换为数据总线的指令信号并发送至每个传感器3的接收端。

具体地，上述技术方案中的接收支路10包括第一转换单元100，用于将控制器2发送的低电平信号进行转换成高电平信号，进一步地，接收支路10还包括第一控制单元101，用于将高电平转换为数据总线SBUS的指令信号并发送至每个传感器3的接收端。

在一种较优地实施例中，如图2所示，第一转换单元100包括一第一三极管VT1，第一三极管VT1的发射极接地GND。

具体地，本实施例中的第一转换单元100可以通过采用第一三极管VT1实现，以将控制器2发送的的低电平信号转换成高电平信号。

在一种较优的实施例中，第一控制单元101包括一MOS管Q，MOS管Q的栅极通过一第一电阻R1连接至第一三极管VT1的集电极，MOS管Q的源极连接至一电源电压端V，MOS管Q的漏极通过数据总线SBUS连接至每个传感器3的接收端，且通过一第二电阻R2接地GND。

具体地，上述技术方案中的第一控制单元101可以为MOS管Q，以通过该MOS管以及第一电阻R1相互配合电平的输出。

在一种较优的实施例中，发送支路11包括：

一抗干扰单元110，抗干扰单元110的输入端通过数据总线SBUS连接至每个传感器3的发送端；

一滤波单元111，滤波单元111的输入端连接至抗干扰单元110的输出端；

一比较单元112，比较单元112的输入端连接至滤波单元111的输出端；

一第二控制单元113，第二控制单元113的输入端连接至比较单元112的输出端；

一第二转换单元114，第二转换单元114的输入端连接第二控制单元113的输出端。

具体地，如图2所示，本实施例中通过在发送支路11中设置抗干扰单元110，用于起到消除电路中的纹波干扰的目的，使得发送支路11中的信号被提前整定，以及通过滤波单元111将抗干扰单元110输出的信号进行滤波。

进一步地，通过比较单元112以克服发送支路11中的信号在比较值附近的抖动干扰，进一步使得信号稳定地通过第二控制单元113传输至第二转换单元114进行电平转换。

在一种较优地实施例中，抗干扰单元110包括：

一第二三极管VT2，第二三极管VT2的基极通过数据总线SBUS连接至每个传感器3的发送端，第二三极管VT2的发射极接地GND；

一第三三极管VT3，第三三极管VT3的基极通过一第三电阻R3连接至第二三极管VT3的集电极，第三三极管VT3的发射极接地GND。

具体地，上述技术方案中的抗干扰单元110可以包括第二三极管VT2和第三三极管VT3，当与每个传感器3连接的母线(图中未显示)的信号为“1”时，上述第二三极管VT2导通，而第三三极管VT3截止，则信号通过上述技术方案中的滤波单元111，直接传输至上述的比较单元112中；进一步地，若上述母线(图中未显示)地信号为“0”时，则上述第二三极管VT2截止，而第三三极管VT3导通，从而可以起到消除电路中的纹波干扰的目的。

在一种较优的实施例中，滤波单元111包括：

一第四电阻R4，第四电阻R4的一端连接至第三三极管VT3的集电极；

一第一电容C1，第一电容C1连接于第三三极管VT3的集电极和地GND之间；

一第二电容C2，第二电容C2的一端连接至第四电阻R4背离第三三极管VT3的集电极的一端，第二电C2容的另一端接地GND。

具体地，本实施例中的滤波单元111可以通过连接两个电容和一个电阻实现，以将上述技术方案中的抗干扰单元110输出的信号进行滤波。

在一种较优的实施例中，比较单元112包括一比较器U，比较器U的负相输入端连接至第四电阻R4背离第三三极管VT3的集电极的一端，比较器U的正相输入端通过一第五电阻R5连接至电源电压端V。

具体地，本实施例中的比较单元112可以为比较器U，该比较器U为带迟滞回环的迟滞比较器，从而有效克服发送支路11中的信号在比较值附近的抖动干扰，进而使得信号稳定地通过上述技术方案中的第二控制单元113传输至第二转换单元114进行电平转换。

在一种较优的实施例中，第二控制单元113包括一第四三极管VT4，第四三极管VT4的基极通过一第六电阻连R6接至比较器U的输出端，第四三极管VT4的发射极接地GND。

具体地，本实施例中，第二控制单元113可以为第四三极管VT4，以通过该第四三极管VT4控制由上述技术方案中的比较器U传输的信号，并将该信号控制传输至第二转换单元114。

在一种较优的实施例中，第二转换单元114包括一发光二极管D，发光二极管D的负极连接至第四三极管VT4的集电极，发光二极管D的正极通过一第七电阻R7连接至电源电压端V。

具体地，本实施例中，第二转换单元114可以通过发光二极管D以将上述第四三极管VT4控制输出的高电平信号转换成低电平信号，进而传输至控制器2的芯片内。

在一种较优的实施例中，第一光耦隔离器CO1包括一第二发光二极管D2和一第五三极管VT5，第二发光二极管D2的正极通过一第八电阻R8连接至数据总线SBUS，第二发光二极管D2的负极连接至数据总线SBUS；

第五三极管VT5的集电极通过一第九电阻R9连接至第二电源电压端V2，第五三极管VT5的发射极接地GND。

在一种较优的实施例中，上述技术方案中的每个传感器3和控制器2均采用各自独立的电源，该电源为3.3V，也就是第二电源电压端V2的电压为3.3V；

而上述技术方案中的转换电路1中采用独立的5V的电源，也就是电源电压端V的电压为5V。

在一种较优的实施例中，控制器2包括一第三发光二极管D3和一第六三极管VT6，第三发光二极管D3的正极通过一第十电阻R10连接至第二电源电压端V2，第三发光二极管D3的负极连接至第一三极管VT1的发射极；

第六三极管VT6的集电极通过一第十一电阻连接至第二电源电压端V2，第六三极管VT6的发射极接地GND。

另外，需要说明的是，本实施例中的第三发光二极管D3与上述技术方案的转换电路1中的第一三极管VT1形成一第三光耦隔离器OC3，第六三极管VT6与上述技术方案的转换电路1中的第一发光二极管D2形成一第四光耦隔离器OC4。

在一种较优的实施例中，控制器2还包括：

一第三电容C3，连接于第十电阻R10和地GND之间；

一第四电容C4，连接于第十一电阻R11和地GND之间。

在一种较优的实施例中，接收支路10还包括：

一第十二电阻R12，连接于第一三极管VT1和电源电压端V之间；

一第五电容C5和一第六电容C6，并联连接于电源电压端V和地GND之间。

在一种较优的实施例中，发送支路11还包括：

一第十三电阻R13、一第十四电阻R14以及一第十五电阻R15，串联连接于第二三极管VT2的基极和数据总线SBUS之间；

一第十六电阻R16、一第七电容C7以及第十七电阻R17，串联连接于第十三电阻R13和电源电压端V之间；

一第八电容C8和一第九电容C9，并联连接于电源电压端V和地GND之间；

一第十八电阻R18，连接于第三电阻R3和电源电压端之间；

一第十九电阻R19，连接于第四电阻R4和第十五电阻R15之间；

一第十电容C10，连接于第十三电阻R13和地GND之间；

一第二十电阻R20和第二十一电阻R21，串联连接于比较器U的输出端和地GND之间；

一第十一电容C11，连接于比较器U的正相输入端和比较器U的输出端之间；

一第十二电容C12，连接于比较器U的输出端和第四三极管VT4的基极之间；

一第十三电容C13和第十四电容C14，并联连接于比较器U和电源电压端V之间。

在一种较优的实施例中，上述技术方案中的第二光耦隔离器OC2包括：

一第七三极管VT7，第七三极管VT7的发射极和集电极分别连接至数据总线SBUS；

一第四发光二极管D4，第四发光二极管D4的正极通过一第二十二电阻R22连接至第二电源电压端V2，第四发光二极管D4的负极连接至传感器3的发送端，且第四发光二极管D4和第七三极管VT7并联。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种串行通讯协议的转换器，其特征在于，包括一转换电路、一控制器以及复数个传感器，所述转换电路通过一数据总线串联于复数个所述传感器和所述控制器之间，所述转换电路包括：

一接收支路，所述接收支路串联于所述控制器的发送端和每个所述传感器的接收端之间；

一发送支路，所述发送支路串联于每个所述传感器的发送端和每个所述控制器的接收端之间。

2.如权利要求1所述的转换器，其特征在于，所述接收支路包括：

一第一转换单元，以将所述控制器的发送端的低电平信号转换为高电平信号；

一第一控制单元，所述第一控制单元的输入端连接所述第一转换单元的输出端，以将所述高电平信号转换为所述数据总线的指令信号并发送至所述每个所述传感器的接收端。

3.如权利要求2所述的转换器，其特征在于，所述第一转换单元包括一第一三极管，所述第一三极管的发射极接地。

4.如权利要求3所述的转换器，其特征在于，所述第一控制单元包括一MOS管，所述MOS管的栅极通过一第一电阻连接至所述第一三极管的集电极，所述MOS管的源极连接至一电源电压端，所述MOS管的漏极通过所述数据总线连接至每个所述传感器的接收端，且通过一第二电阻接地。

5.如权利要求4所述的转换器，其特征在于，所述发送支路包括：

一抗干扰单元，所述抗干扰单元的输入端通过所述数据总线连接至每个所述传感器的发送端；

一滤波单元，所述滤波单元的输入端连接至所述抗干扰单元的输出端；

一比较单元，所述比较单元的输入端连接至所述滤波单元的输出端；

一第二控制单元，所述第二控制单元的输入端连接至所述比较单元的输出端；

一第二转换单元，所述第二转换单元的输入端连接所述第二控制单元的输出端。

6.如权利要求5所述的转换器，其特征在于，所述抗干扰单元包括：

一第二三极管，所述第二三极管的基极通过所述数据总线连接至每个所述传感器的发送端，所述第二三极管的发射极接地；

一第三三极管，所述第三三极管的基极通过一第三电阻连接至所述第二三极管的集电极，所述第三三极管的发射极接地。

7.如权利要求6所述的转换器，其特征在于，所述滤波单元包括：

一第四电阻，所述第四电阻的一端连接至所述第三三极管的集电极；

一第一电容，所述第一电容连接于所述第三三极管的集电极和地之间；

一第二电容，所述第二电容的一端连接至所述第四电阻背离所述第三三极管的集电极的一端，所述第二电容的另一端接地。

8.如权利要求7所述的转换器，其特征在于，所述比较单元包括一比较器，所述比较器的负相输入端连接至所述第四电阻背离所述第三三极管的集电极的一端，所述比较器的正相输入端通过一第五电阻连接至所述电源电压端。

9.如权利要求8所述的转换器，其特征在于，所述第二控制单元包括一第四三极管，所述第四三极管的基极通过一第六电阻连接至所述比较器的输出端，所述第四三极管的发射极接地。

10.如权利要求9所述的转换器，其特征在于，所述第二转换单元包括一发光二极管，所述发光二极管的负极连接至所述第四三极管的集电极，所述发光二极管的正极通过一第七电阻连接至所述电源电压端。

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