CN213426365U - 一种数据转换装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了数据转换装置，包括：RS485收发器；光纤收发器；反相器，其连接在光纤收发器的发送端；逻辑处理电路，光纤收发器的接收端通过第一非门和第二非门连接RS485收发器的发送端；RS485收发器的接收端通过第三非门和反相器连接光纤收发器的发送端；RCD电路，其包括电阻、二极管及电容，光纤收发器的接收端通过第四非门和第五非门与RCD电路的连接二极管阴极的分支的主线路连接，第六非门的一端分别与RCD电路的连接二极管阳极的分支的主线路和电容的一端连接，第六非门的另一端与RS485收发器的收发控制端连接。本实用新型实现RS485和光纤之间数据转换，降低体积，提高便携性且施工方便。

Description

一种数据转换装置

技术领域

本实用新型涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种用于RS485和光纤之间数据的数据转换装置。

背景技术

RS485总线是一种采用半双工、差分传输、多点通信的数据传输总线，以其高速、长距离、高抗干扰性等特点，广泛应用于工业现场。光纤传输是一种以光导纤维为介质进行的数据、信号传输，以其高速及极强的抗干扰性，特别适用于大规模、大功率及环境复杂的工业现场。

在危险环境下做基于RS485的长距离通讯时，需要使用光纤进行转接，目前市场上的隔爆型RS485转光纤的数据转换装置由于体积重大且施工安装不方便等缺点，很难实现普适性，导致应用场合受限。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种数据转换装置，在实现RS485和光纤之间数据转换的同时，降低数据转换装置的体积，提高便携性且施工方便。

为实现上述实用新型目的，本实用新型采用下述技术方案予以实现：

本申请涉及一种数据转换装置，其特征在于，包括：RS485收发器，其与RS485总线电连接；光纤收发器；反相器，其连接所述光纤收发器的发送端；逻辑处理电路，其包括第一非门、与第一非门串接的第二非门、第三非门、第四非门、与第四非门串接的第五非门和第六非门，所述光纤收发器的接收端通过所述第一非门和第二非门连接所述RS485收发器的发送端；RS485收发器的接收端通过所述第三非门和所述反相器连接所述光纤收发器的发送端；RCD电路，其包括电阻、与电阻并联的二极管、及与电阻和二极管并联后串联的电容，所述光纤收发器的接收端通过第四非门和第五非门与所述RCD电路的连接二极管阴极的分支的主线路连接，所述第六非门的一端分别与所述RCD电路的连接二极管阳极的分支的主线路和电容的一端连接，所述第六非门的另一端与所述RS485收发器的收发控制端连接；其中所述电容的另一端接地。

在本申请中，所述数据转换装置还包括：RS485端口保护电路，其设置在所述RS485收发器的差分信号端和RS485总线的差分信号端之间。

在本申请中，所述RS485端口保护电路包括第一支路、第二支路和第三支路，每个支路均包括并联的两个双向TVS；第一支路的一端与第二支路的一端连接，第二支路的另一端与第三支路的一端连接，第一支路的另一端和第三支路的另一端分别接地；所述RS485总线的差分信号端的正端通过第一限流电阻分支成三路，一路连接下拉电阻，一路通过第一快熔保险丝连接至所述RS485收发器的差分信号端的正端，一路连接至所述第一支路和第二支路连接的位置处；所述RS485总线的差分信号端的负端通过第二限流电阻分支成三路，一路连接上拉电阻，一路通过第二快熔保险丝连接至所述RS485收发器的差分信号端的负端，一路连接至所述第二支路和第三支路连接的位置处。

在本申请中，所述数据转换装置还包括：电源转换电路，其接收外部电源并转换为所需直流电源，至少用于向所述RS485收发器、光纤收发器及反相器供电。

在本申请中，所述电源转换电路采用隔离型开关电源，用于转换生成5V直流电电源。

在本申请中，所述数据转换装置还包括：第一过流过压保护电路，其设置在所述外部电源的前端。

在本申请中，所述数据转换装置还包括：第二过流过压保护电路，其设置在所述电源转换电路的输出端。

在本申请中，所述数据转换装置还包括：第一指示电路，其与所述第二过流过压保护电路并联在所述电源转换电路的输出端。

在本申请中，所述数据转换装置还包括：第二指示电路，其输入端与所述光纤收发器的发送端连接；和/或第三指示电路，其输入端与所述485收发器的发送端连接。

在本申请中，所述逻辑处理电路采用芯片74ls04实现。

与现有技术相比，本实施例的数据转换装置的优点及有益效果如下：

（1）RS485收发器的收发控制端通过逻辑处理电路中的第四非门、第五非门和第六非门及RCD电路受到光纤收发器的接收端接收的数据的控制，从而实现RS485收发器和光纤收发器之间的数据转换；

（2）通过反相器和第三非门保证光纤收发器发送的信号与RS485收发器接收的信号一致；

（3）该数据转换装置采用的器件简单，易于搭建，且占用空间小，使得搭建完成后的整个数据转换装置体积小，便于携带及施工安装。

结合附图阅读本实用新型的具体实施方式后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型提出的数据转换装置一实施例的电路图；

图2是本实用新型提出的数据转换装置实施例中的RS485端口保护电路的的电路图；

图3是本实用新型提出的数据转换装置实施例中第一过流过压保护电路、电源转换电路、第二过流过压保护电路及第一指示电路的电路图；

图4是本实用新型提出的数据转换装置实施例中第二指示电路及第三指示电路的电路图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。

为了组装用于转换RS485和光纤之间的数据的数据转换装置，使得该数据转换装置体积小且施工安装方便，本申请提供了一种数据转换装置。

参考图1，本申请涉及的数据转换装置包括RS485收发器10、光纤收发器20、反相器30、逻辑处理电路40和RCD电路50。

逻辑处理电路40包括第一非门41、第二非门42、第三非门43、第四非门44、第五非门45和第六非门46，其中第一非门41和第二非门42串接，第四非门44和第五非门45串接。

第一非门41的发送端与RS485收发器10的发送端DI连接，第二非门42的一端连接光纤收发器20的接收端RD。

光纤收发器20的发送端TD通过反相器30与第三非门43的一端连接，第三非门43的另一端与RS485收发器10的接收端RO连接。

RS485收发器10的收发控制端RE/DE受来自光纤收发器20的接收端RD数据的控制。

继续参考图1，RCD电路50包括电阻R14、二极管D8和电容C11，电阻R14的一端与二极管D8的阴极连接，另一端与二极管D8的阳极连接，使电阻R14和二极管D8并联，并联后的电阻R14和二极管D8再与电容C11串联，其中电容C11一端连接电阻R14的另一端和二极管D8阳极连接汇总的位置，另一端连接地。

第四非门44的一端与光纤收发器20的接收端RD连接，第五非门45的一端连接电阻R14的一端和二极管D8阴极连接汇总的位置。

电容C11的一端和电阻R14的另一端与二极管D8阳极连接汇总的位置的交叉点处连接第六非门46的一端，第六非门46的另一端连接RS485收发器10的收发控制端RE/DE。

在光纤收发器20接收端RD空闲时，信号为高电平，经逻辑处理电路40的第四非门44、第五非门45、RCD电路50及第六非门46处理后，输出至RS485收发器10的收发控制端RE/DE的信号为低电平，此时RS485收发器10处于接收使能状态，此时数据传输方向为RS485收发器10至光纤收发器20。

在光纤收发器20的接收端RD处有数据接收时，接收端RD的数据电平波动，受到RCD电路50的影响，在接收端RD的数据电平为低时，快速拉低二极管D8阳极处的电平，而在接收端RD的数据电平为高时，缓慢抬高二极管D8阳极处的电平，RS485收发器10的收发控制端RE/DE的信号被强制置高，此时RS485收发器10处于发送使能状态，此时数据传输方向为光纤收发器20至RS485收发器10。

在本申请中，逻辑处理电路40采用芯片74ls04。

为了保护RS485收发器10的差分信号端A和B，以便与RS485总线的差分信号端（包括正端RS485-A和负端RS485-B）连接，在本申请中，在RS485收发器10的差分信号端A/B和R485总线的差分信号端RS485-A/RS485-B之间设置有RS485端口保护电路。

具体地，参见图2，RS485端口保护电路包括第一支路、第二支路和第三支路，第一支路包括并联的双向TVS（瞬态二极管（Transient Voltage Suppressor） Z1和双向TVSZ2，第二支路包括并联的双向TVS Z5和双向TVS Z6，第三支路包括并联的双向TVS Z3和双向TVS Z4。

第一支路的一端与第二支路的一端连接，第二支路的一端与第三支路的一端连接，第一支路的另一端和第三支路的另一端分别接地。

RS485总线的差分信号端的正端RS485-A通过第一限流电阻R9分支为三路，一路连接上拉电阻R6，一路通过第一快熔保险丝R12连接至RS485收发器10的差分信号端的正端A，一路连接至第二支路和第三支路连接的位置处；

RS485总线的差分信号端的负端RS485-B通过第二限流电阻R10分支成三路，一路连接下拉电阻R5，一路通过第二快熔保险丝R11连接至RS485收发器的差分信号端的负端B，一路连接至第一支路和第二支路连接的位置处。

为了方便接入外部RS485总线，参见图2，设置有接线端子P2，在使用时，RS485总线的差分信号端的正端RS485-A与P2的3引脚连接，RS485总线的差分信号端的负端RS485-B与P2的4引脚连接。

为了能够保证对数据转换装置中各用电部件的可靠用电，参见图3，在本申请中，设置有电源转换电路，其接收外部电源并转换为所述直流电源VCC，为RS485收发器10、光纤收发器20、RS485端口保护电路、逻辑处理电路50、反相器30供电。

本申请中，电源转换电路采用隔离型开关电源，例如电源模块URB2405MT-3WR3。

参见图3，为了保证电源转换电路所接收的外部电源的可靠性，在电源转换电路的输入端设置有第一过流过压保护电路60，其接收通过接线端子P1供电的电源并输出电源+12V至24V DC。

为了保障电源转换电路输出的电源VCC的可靠性，在电源转换电路的输出端设置有第二过流过压保护电路60'，输出电源VCC为+5V DC。

且为了实现带电指示，在电源转换电路的输出端还设置有第一指示电路70，其与第二过流过压保护电路60'并联，用于在电源转换电路输出电源VCC时指示灯L1点亮。

为了指示RS485收发器10的发送数据及接收数据的状态，参见图1及图4，设置有第二指示电路和第三指示电路，两者结构相同。

第二指示电路的输入端连接光纤收发器20的发送端TD（即图1中标记的Rx Sig和图4中标记的Rx Sig连接）。

第三指示电路的输入端连接RS485收发器10的发送端DI（（即图1中标记的Tx Sig和图4中标记的Tx Sig连接）。

通过第二指示电路和第三指示电路的带电指示，可以分析RS4985收发器10和光纤收发器20之间的通讯是否正常，为现场调试提供了有利的提示。

本申请涉及的数据转换装置，因具有RS485端口保护电路和电源转换模块，能够在现有危险性环境下实现长距离485通讯的转接光纤的方便施工的问题，且该装置结构简单，易于搭建，且该装置中各部件体积小，降低数据转换装置整个体积，便于携带及施工使用，适用范围广；且该数据转换装置为本安型，进一步扩大了适用范围。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种数据转换装置，其特征在于，包括：

RS485收发器，其与RS485总线电连接；

光纤收发器；

反相器，其连接所述光纤收发器的发送端；

逻辑处理电路，其包括第一非门、与第一非门串接的第二非门、第三非门、第四非门、与第四非门串接的第五非门和第六非门，所述光纤收发器的接收端通过所述第一非门和第二非门连接所述RS485收发器的发送端；RS485收发器的接收端通过所述第三非门和所述反相器连接所述光纤收发器的发送端；

RCD电路，其包括电阻、与电阻并联的二极管、及与电阻和二极管并联后串联的电容，所述光纤收发器的接收端通过第四非门和第五非门与所述RCD电路的连接二极管阴极的分支的主线路连接，所述第六非门的一端分别与所述RCD电路的连接二极管阳极的分支的主线路和电容的一端连接，所述第六非门的另一端与所述RS485收发器的收发控制端连接；

其中所述电容的另一端接地。

2.根据权利要求1所述的数据转换装置，其特征在于，所述数据转换装置还包括：

RS485端口保护电路，其设置在所述RS485收发器的差分信号端和RS485总线的差分信号端之间。

3.根据权利要求2所述的数据转换装置，其特征在于，所述RS485端口保护电路包括第一支路、第二支路和第三支路，每个支路均包括并联的两个双向TVS；

第一支路的一端与第二支路的一端连接，第二支路的另一端与第三支路的一端连接，第一支路的另一端和第三支路的另一端分别接地；

所述RS485总线的差分信号端的正端通过第一限流电阻分支成三路，一路连接上拉电阻，一路通过第一快熔保险丝连接至所述RS485收发器的差分信号端的正端，一路连接至所述第二支路和第三支路连接的位置处；

所述RS485总线的差分信号端的负端通过第二限流电阻分支成三路，一路连接下拉电阻，一路通过第二快熔保险丝连接至所述RS485收发器的差分信号端的负端，一路连接至所述第一支路和第二支路连接的位置处。

4.根据权利要求1所述的数据转换装置，其特征在于，所述数据转换装置还包括：

电源转换电路，其接收外部电源并转换为所需直流电源，至少用于向所述RS485收发器、光纤收发器及反相器供电。

5.根据权利要求4所述的数据转换装置，其特征在于，

所述电源转换电路采用隔离型开关电源，用于转换生成5V直流电电源。

6.根据权利要求5所述的数据转换装置，其特征在于，所述数据转换装置还包括：

第一过流过压保护电路，其设置在所述外部电源的前端。

7.根据权利要求4所述的数据转换装置，其特征在于，所述数据转换装置还包括：

第二过流过压保护电路，其设置在所述电源转换电路的输出端。

8.根据权利要求7所述的数据转换装置，其特征在于，所述数据转换装置还包括：

第一指示电路，其与所述第二过流过压保护电路并联在所述电源转换电路的输出端。

9.根据权利要求1所述的数据转换装置，其特征在于，所述数据转换装置还包括：

第二指示电路，其输入端与所述光纤收发器的发送端连接；和/或

第三指示电路，其输入端与所述485收发器的发送端连接。

10.根据权利要求1所述的数据转换装置，其特征在于，

所述逻辑处理电路采用芯片74ls04实现。

Images