CN214704621U

CN214704621U - 带自检测功能rs485总线机

Info

Publication number: CN214704621U
Application number: CN202120814726.4U
Authority: CN
Inventors: 万廷鑫; 余乐瀛; 罗天浩; 常飞翔
Original assignee: Chongqing Huiju Intelligent Electronic Co ltd
Current assignee: Chongqing Huiju Intelligent Electronic Co ltd
Priority date: 2021-04-20
Filing date: 2021-04-20
Publication date: 2021-11-12
Anticipated expiration: 2031-04-20

Abstract

本实用新型提供一种带自检测功能RS485总线机，包括：处理模块、RS485总线机接口、多个RS485转换检测回路；通过采用了总线机多端口集成，每个端口对应一个RS485转换检测电路，该电路可以通过检测回路自动检测并由处理模块通过控制电路控制485芯片向处理模块传输信号的通/断，其多个端口集合的方式解决了现场布线拓扑可能不合规影响使用；而特有的检测电路和控制电路相互结合配合使用，则解决了发生设备故障后会影响其它线路，并且故障难以排查的问题技术问题，产生了自动检测，自动断路，方便RS485布线安装的技术效果。

Description

带自检测功能RS485总线机

技术领域

本实用新型涉及RS485总线机技术领域，尤其涉及一种带自检测功能RS-485总线机。

背景技术

RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电器特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS485使得廉价本低网络以及多支路通信链路的配置成为可能。

RS485采用平衡发送和差分接收方式实现通信：发送端将串行口的TTL电平信号转换成差分信号在MAX485芯片A,B两路输出，经过线缆传输之后在接收端再将差分信号还原成TTL电平信号。

RS485采用半双工工作方式，支持多点数据通信。在不使用485中继器或集线器时，RS485总线网络拓扑一般需采用终端匹配的总线型结构。即采用一条总线将各个节点串接起来，不支持环形或星型网络。

目前很多工程项目中，都会有多个或多种设备需要通过RS485连接在一起，进行数据通讯或数据交互，RS485对布线拓扑要求，所以通常现场施工方式是将设备的485线进行手拉手直接接在一起或将485线拉到一个地方后全部直接接在一起，这样的接线方式使设备在运行过程中会相互干扰，当其中1个设备故障后，通过485总线连接在一起的所有设备都将受到影响，无法工作，也有可能会因为其中一台设备故障导致其它通过485总线连接在一起的设备损坏；在维护方面会有很大的困难，在排查故障时也由于不知道到底是哪一台设备出了问题，只有去一台设备一台设备的断开排查，导致排查过程非常费时费力。

实用新型内容

针对现有技术中所存在的不足，本实用新型提供了一种具有自检测功能RS-485总线机，其解决了现有技术中存在现场布线拓扑可能不合规影响使用；发生设备故障后会影响其它线路，并且故障难以排查的问题。

根据实用新型的实施例，本实用新型提供一种带自检测功能RS485总线机，包括：处理模块、RS485总线机接口、多个RS485转换检测回路；

所述RS485总线机接口包括多个RS485总线机接线端口；

所述多个RS485转换检测回路包括485芯片、检测电路和控制电路；

485芯片具有第一信号端、第二信号端，所述第一信号端与相应的RS485总线机接口相连，所述485芯片用于进行信号格式的转换；

所述检测电路的输入端与所述485芯片的第二信号端相连，所述检测电路的输出端与所述处理模块相连，用于检测所述485芯片输出的传输信号是否存在异常；

所述处理模块还与所述控制电路相连，所述控制电路还与所述485芯片的第二信号端相连，所述处理模块用于根据所述检测电路输出的检测结果，通过所述控制电路控制当前RS485转换检测回路的工作状态。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：通过采用了总线机多端口集成，每个端口对应一个RS485转换检测电路，该电路可以自动检测并由处理模块控制485芯片向处理模块传输信号的通/断，其解决了现场布线拓扑可能不合规影响使用；发生设备故障后会影响其它线路，并且故障难以排查的问题技术问题，产生了自动检测，自动断路，方便RS485布线安装的技术效果。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图。

图2为本实用新型另一实施例的结构示意图。

图3为本实用新型实施例1的RS485转换检测回路电路图。

图4为本实用新型实施例1的LED电路图。

图5为本实用新型另一实施例的第一保护电路图。

图6为本实用新型另一实施例的第一电源第一保护电路图。

图7为本实用新型另一实施例的第二电源第一保护电路图。

上述附图中：1、处理模块；2、RS485转换检测回路；3、检测电路；4、控制电路；5、485芯片；6、RS485总线机接线端口；7、第一信号端；8、第二信号端；9、第一保护电路；10、电源；11、第二保护电路；12、第三保护电路。

具体实施方式

本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。术语“A或B”，“A或/和B中的至少一个”或“A或/和B中的一个或多个”可以涵盖列举项的所有可能组合。例如，术语“A或B”，“A和B中的至少一个”和“A或B中的至少一个”可以表示以下所有情况：(1)包括至少一个A，(2)包括至少一个B，以及(3)包括至少一个A和至少一个B。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或模块，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或模块，本文中所出现的模块的划分，仅仅是一种逻辑上的划分，实际应用中实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合成或集成在另一个系统中，或一些特征可以忽略，或不执行，另外，所显示的或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，模块之间的间接耦合或通信连接可以是电性或其他类似的形式，本文中均不作限定。并且，作为分离部件说明的模块或子模块可以是也可以不是物理上的分离，可以是也可以不是物理模块，或者可以分布到多个电路模块中，可以根据实际的需要选择其中的部分或全部模块来实现本发明实施例方案的目的。应当理解的是，若提及一元件/模块“连接”或者“联接”到另一元件时，其可以直接地连接或直接地联接到另一元件/模块或者也可以存在中间元件/模块。相反地，当提及一元件/模块“直接地连接”或“直接地联接”到另一元件/模块时，则不存在中间元件/模块。

为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，下面结合附图及实施例对本实用新型中的技术方案进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1所示，本实用新型提供一种带自检测功能RS485总线机，包括：处理模块1、RS485总线机接口、多个RS485转换检测回路2；

所述RS485总线机接口包括多个RS485总线机接线端口6；

所述多个RS485转换检测回路2包括485芯片5、检测电路3和控制电路4；

485芯片5具有第一信号端7、第二信号端8，所述第一信号端7与相应的RS485总线机接口相连，所述485芯片5用于进行信号格式的转换；

所述检测电路3的输入端与所述485芯片5的第二信号端8相连，所述检测电路3的输出端与所述处理模块1相连，用于检测所述485芯片5输出的传输信号是否存在异常；

所述处理模块1还与所述控制电路4相连，所述控制电路4还与所述485芯片5的第二信号端8相连，所述处理模块1用于根据所述检测电路3输出的检测结果，通过所述控制电路4控制当前RS485转换检测回路2的工作状态。

本实用新型的详细工作过程为：

所述S485总线机接口的一个端口接收差分数据信号后，为了显示更清晰，图1中只画出1路RS485转换检测回路2，通过相应连接的485芯片5转换为所述传输信号通过控制电路4向所述处理模块1传输；所述处理模块1处理所述传输信号后，向当前接收差分信号485芯片5之外其余485芯片5发送反馈信号；

485芯片5还通过相应的第一检测电路3向处理模块1发送相应第一检测信号，所述处理模块1根据所述第一检测信号，发送第一控制信号，所述第一控制信号发送到当前该485芯片5对应的RS485转换检测电路3所包含相应控制电路4；所述第一控制电路4根据第一控制信号控制所述传输信号向所述处理模块1传输的通/断；

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

通过采用了总线机多端口集成，每个端口对应一个RS485转换检测电路3，该电路可以自动检测并由处理模块1控制485芯片5向处理模块1传输信号的通/断，其多个端口集合的方式解决了现场布线拓扑可能不合规影响使用；而特有的检测电路3和控制电路4相互结合配合使用，则解决了发生设备故障后会影响其它线路，并且故障难以排查的问题技术问题，产生了自动检测，自动断路，方便RS485布线安装的技术效果。

可选的，如图2和图3所示，所述每一个485芯片5的第二信号端8均包括两路：第二信号发送端、第二信号接收端；所述485芯片5还包括RE/DE端，所述处理模块1连接RE/DE端，并根据所述检测电路3输出的检测结果，通过RE/DE端控制所述485芯片5接收/发送信号工作状态的切换。

所述S485总线机接口的一个端口接收差分数据信号后，图2中实线和虚线显示两路不同的RS485转换检测回路2，虽然图中没有显示该相同的回路可以是4个，6个，8个等等，可以叠加的数量在此不做限定，如上所述，一个RS485总线机接线端口6接收到差分信号后，经过485芯片5信号转换后传输到处理模块1，处理模块1再将该信号发送到其它通路；因为RS485是半双工，同一时刻只能收数据或者发送数据，而UART是全双工的，可以同时实现收发，为了不丢失数据，所述处理模块1会向RE/DE发送控制信号，比如，当RE/DE接收到低电平信号时，485芯片5调整为接收数据状态，数据从差分信号端接收，再从图3沿第二信号接收端如图3所示为RO，沿RO-RXD线通过控制电路4后，传输到处理模块1，并且通过图3中的RO-CHECK线发送一种当前485芯片5正在接收信息的检测信号，处理模块1根据所述正在接收信息的检测信号，向当前接收的485芯片5之外的485芯片5，发送第二控制信号到其它路485芯片5的RE/DE端口，比如高电平信号，将其它路485芯片5调整为发送数据状态，然后将该信号沿TXD-DI线，所述DI端是所述第二信号发送端的一个具体例子。这样将信号发送至其它路485芯片5，再由485芯片5转换为差分信号从A,B两个端口发送至总线机对应端口，再发送出去，供远距离传输等等。在传输信号发送完毕后，处理模块1发送第三控制信号到其它路485芯片5的RE/DE端口，比如低电平信号，将其它路485芯片5又调整回接收数据状态。

通过这样的方式，可以使得每一个RS485总线机的端口，既可以是信号输入端，也可以是信号输出端，达到信号输入和输出的自动识别和转换，因为没有限定的输入端和输出端，也就简化了现场人员的操作，避免了输入输出没有对应连接导致连接错误，或者输入和输出在同一个机器上不同时间转换的需要不停换端口的问题。

可选的，如图3，图4所示，所述检测电路3包括LED电路和第一保护电阻，所述LED电路分别连接第二信号接收端和第一保护电阻第一端，所述第一保护电阻第二端连接到处理模块1相应端口；所述LED电路包括发光二极管和LED电路电阻，所述LED电路电阻第一端分别连接第二信号接收端和第一保护电阻第一端，所述LED电路电阻第二端连接LED阴极，所述LED阳极连接LED电源10；所述控制电路4包括电控开关，所述电控开关一端连接到所述第二信号接收端，一端连接到所述处理模块1；所控制电路4还包括第一二极管和第二保护电阻，所述电控开关为NPN型三极管，所述NPN三极管发射极连接所述第二信号接收端，所述NPN三极管基极通过第二保护电阻连接到所述处理模块1；所述NPN三极管集电极连接所述第一二极管阴极，所述第一二极管阳极连接到所述处理模块1。

虽然在本例中，所述电控开关具体采用NPN型三极管，实际上，能够起到作用的其它开关，比如MOS管等，也可以作为本领域技术人员容易想到的等同替换，所述NPN三极管基极通过图3所示的TEN连接到处理模块1，比如MCU等等，MCU通过TEN线信号输入NPN开关控制RO-RXD的通断。在LED电路中，当RO-RXD线上为低电平信号，该电路导通，LED灯亮起，因为高低电平转换迅速，因此在有信号传输时，该灯在肉眼可见为亮起。在本例中，通过LED灯，会使得是否有输入信号的显示更加直观。LED灯电源10可以与后续提到的电源10为同一电源10，这样的好处是，供电比较统一，本RS485总线机结构更加紧凑。

如图2所示，根据本实用新型的另一实施例，所述一种带自检测功能RS485总线机，包括：处理模块1、RS485总线机接口、多个RS485转换检测回路2；具有如实施例1所述的功能；所述RS485总线机还包括电源10和保护电路，所述保护电路包括保险丝，所述保险丝用于在异常情况下断开保护电路。

该保护电路用于防止异常情况，起到防雷，防浪涌，防反接等等作用。出现异常情况后，保险丝阻断或熔断，使得电路断路，同时处理模块1通过检测电路3也检测到该RS485转换检测回路2的异常，这样检测回路和带保险丝的保护电路之间相互配合，也可以很好的做到发生异常故障时断路和检测的作用。

可选的，如图5所述每一个485芯片5的第一信号端7均包括两路：第一信号A端、第一信号B端；所述保护电路包括第一保护电路9，所述第一保护电路9包括第一级第一保护电路9，第二级第一保护电路9；所述第一级第一保护电路9包括气体放电管GDT；所述第二级第一保护电路9包括第一瞬态抑制二极管TVS、第二瞬态抑制二极管TVS和第一保险丝和第二保险丝；所述RS485总线机接线端口包括SRS485A端和SRS485B端，所述SRS485A端和SRS485B端均连接气体放电管GDT，所述气体放电管GDT接地；所述SRS485A端还连接第一保险丝第一端，所述第一保险丝第二端分别连接SRS485A端与第一瞬态抑制二极管TVS第一端，第一瞬态抑制二极管TVS第二端接地；所述SRS485B端还连接第二保险丝，所述第二保险丝分别连接SRS485B端与第二瞬态抑制二极管TVS第一端，第二瞬态抑制二极管TVS第二端接地。

防雷，防浪涌，防反接等等情况下产生的异常的电流可以通过第一级第一保护电路9和第二级第一保护电路9通过气体放电管GDT或者瞬态抑制二极管向接地端释放，从而起到保护485芯片5的作用。而且当该路保险丝断路后，也可以通过检测电路3检出异常。

需要说明的是在可选的本例中，仅仅是列出连接所述第一信号端7的第一保护电路9的实施方式，本领域技术人员，还可以使用限流器件替代保险丝，或者增加线间双向TVS等结构。或者第一保护电路9具有三端双单向瞬态抑制二极管和二端单向瞬态抑制二极管，其中三段单向瞬态抑制二极管的两个非公共端中一个与第一信号A端相连，另一个与第一信号B端相连，所述二端单向瞬态抑制二极管的一端连接在三段单向瞬态抑制管的公共端，另一端接地。

可选的，如图6所示，所述保护电路包括第二保护电路11，所述电源10连接第二保护电路11为处理模块1供电，所述第二保护电路11包括自恢复保险丝、第三瞬态抑制二极管、超快恢复二极管、第二二极管和电压转换电路；所述电源10正极输出端连接自恢复保险丝；所述自恢复保险丝分别连接第三瞬态抑制二极管阳极与第二二极管阳极；所述第三瞬态抑制二极管阴极连接超快恢复二极管阴极，所述超快恢复二极管阳极接地；所述第二二极管阴极通过电压转换电路连接到处理器模块供电。

在可选的本例中，反接的电流可以由第二二极管阻断，过流可由自恢复保险丝限制，并且可以通过第三瞬态抑制二极管、超快恢复二极管向接地端泄放。图6中还显示了电压转换电路的一个具体结构，因为这是常规的转换电路结构，在此不做赘述，并且本领域技术人员可以运用其它的方式达成该目的。电源10可以通过该第二保护电路11连接处理模块1，也可以再通过第三保护电路12连接到485芯片5，因此第二保护电路11可以起到同时保护处理模块1和485芯片5的作用，而且当该路保险丝断路后，也可以通过检测电路3检出异常，即所有通路LED灯均不亮。

可选的，如图7所示，所述保护电路还包括第三保护电路12，所述第二保护电路11还连接第三保护电路12第一端，所述第三保护电路12第二端连接485芯片5，所述第三保护电路12包括第三保险丝、第一电容、第二电容，所述第二保护电路11连接所述第三保险丝，所述第三保险丝分别连接第一电容第一端、第二电容第一段、485芯片5，所述第一电容第二端、所述第二电容第二端分别接地。

在可选的本例中，过流可以通过保险丝限制，并且通过接地的电容维持电流的稳定。因此第三保护电路12可以起到保护485芯片5的作用，而且当该路保险丝断路后，也可以通过检测电路3检出异常。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims

1.一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于，所述RS485总线机包括：处理模块、RS485总线机接口、多个RS485转换检测回路；

所述RS485总线机接口包括多个RS485总线机接线端口；

2.如权利要求1所述的一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于：每一个所述485芯片的第二信号端均包括两路：第二信号发送端、第二信号接收端；所述485芯片还包括RE/DE端，所述处理模块连接RE/DE端，并根据所述检测电路输出的检测结果，通过RE/DE端控制所述485芯片接收/发送信号工作状态的切换。

3.如权利要求2所述的一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于：所述检测电路包括LED电路和第一保护电阻，所述LED电路分别连接第二信号接收端和第一保护电阻第一端，所述第一保护电阻第二端连接到处理模块相应端口。

4.如权利要求3所述的一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于：所述LED电路包括发光二极管和LED电路电阻，所述LED电路电阻第一端分别连接第二信号接收端和第一保护电阻第一端，所述LED电路电阻第二端连接LED阴极，所述LED阳极连接LED电源。

5.如权利要求2所述的一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于：所述控制电路包括电控开关，所述电控开关一端连接到所述第二信号接收端，一端连接到所述处理模块相应端口。

6.如权利要求5所述的一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于：所控制电路还包括第一二极管和第二保护电阻，所述电控开关为NPN型三极管，所述NPN三极管发射极连接所述第二信号接收端，所述NPN三极管基极通过第二保护电阻连接到所述处理模块；所述NPN三极管集电极连接所述第一二极管阴极，所述第一二极管阳极连接到所述处理模块。

7.如权利要求1所述的一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于：所述RS485总线机还包括电源和保护电路，所述保护电路包括保险丝，所述保险丝用于在异常情况下断开保护电路。

8.如权利要求7所述的一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于：每一个所述485芯片的第一信号端均包括两路：第一信号A端、第一信号B端；所述保护电路包括第一保护电路，所述第一保护电路包括第一级第一保护电路，第二级第一保护电路；所述第一级第一保护电路包括气体放电管GDT；所述第二级第一保护电路包括第一瞬态抑制二极管TVS、第二瞬态抑制二极管TVS和第一保险丝和第二保险丝；所述RS485总线机接线端口包括SRS485A端和SRS485B端，所述SRS485A端和SRS485B端均连接气体放电管GDT，所述气体放电管GDT接地；所述SRS485A端还连接第一保险丝第一端，所述第一保险丝第二端分别连接SRS485A端与第一瞬态抑制二极管TVS第一端，第一瞬态抑制二极管TVS第二端接地；所述SRS485B端还连接第二保险丝，所述第二保险丝分别连接SRS485B端与第二瞬态抑制二极管TVS第一端，第二瞬态抑制二极管TVS第二端接地。

9.如权利要求7所述的一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于：所述保护电路包括第二保护电路，所述电源连接第二保护电路为处理模块供电，所述第二保护电路包括自恢复保险丝、第三瞬态抑制二极管、超快恢复二极管、第二二极管和电压转换电路；所述电源正极输出端连接自恢复保险丝；所述自恢复保险丝分别连接第三瞬态抑制二极管阳极与第二二极管阳极；所述第三瞬态抑制二极管阴极连接超快恢复二极管阴极，所述超快恢复二极管阳极接地；所述第二二极管阴极通过电压转换电路连接到处理器模块供电。

10.如权利要求9所述的一种带自检测功能RS485总线机，其特征在于：所述保护电路还包括第三保护电路，所述第二保护电路还连接第三保护电路第一端，所述第三保护电路第二端连接485芯片，所述第三保护电路包括第三保险丝、第一电容、第二电容，所述第二保护电路连接所述第三保险丝，所述第三保险丝分别连接第一电容第一端、第二电容第一段、485芯片，所述第一电容第二端、所述第二电容第二端分别接地。