CN217563733U - 一种信号转换长距离传输装置及信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种信号转换长距离传输装置及信号传输系统，属于通信技术领域。本实用新型信号转换长距离传输装置包括依次设置的隔离模块、信号放大模块和差分转换输出模块，其中，所述隔离模块的输入端接输入信号，所述隔离模块用于将输入信号和输出信号隔离，所述信号放大模块用于将隔离模块输出的信号放大处理，然后输出给查分转换模块，所述查分转换模块用于将输入信号转换为差分信号后输出给线缆远端的信号接收装置。本实用新型的有益效果为：传输距离可达1000KM，具有低噪声、抗干扰能力强、信号稳定、能够长线传输的优点。

Description

一种信号转换长距离传输装置及信号传输系统

技术领域

本实用新型涉及一种通信装置，尤其涉及一种信号转换长距离传输装置，及包含所述信号转换长距离传输装置的信号传输系统。

背景技术

目前工业现场存在比较多的还是电流信号，相比较于电流信号，电压信号的抗干扰能力存在着很明显的不足。虽然电流信号的抗干扰能力比电压信号强，但是在远距离传输的问题上，信号衰减也困扰着很多工程师。针对此问题，急需要一种针对工控现场输出信号长距离传输的方案。

实用新型内容

为解决现有技术中信号长距离传输衰减大的问题，本实用新型提供一种信号转换长距离传输装置，还提供一种包含所述信号转换长距离传输装置的信号传输系统。

本实用新型转换长距离传输装置包括根据信号流向依次设置的隔离模块、信号放大模块和差分转换输出模块，其中，所述隔离模块的输入端接输入信号，所述隔离模块用于将输入信号和输出信号隔离，所述信号放大模块用于将隔离模块输出的信号放大处理，然后输出给查分转换模块，所述查分转换模块用于将输入信号转换为差分信号后输出给线缆远端的信号接收装置。

本实用新型作进一步改进，还包括输入接口模块和电源模块，所述电源模块为所述信号转换长距离传输装置提供24V电源，所述输入接口模块用于输入接收信号，其输出端与隔离模块输入端相连。

本实用新型作进一步改进，还包括有源无源切换模块，所述有源无源切换模块的一端与电源模块输入端相连，另一端选择与有源输出端或无源输出端相连，所述有源输出端与无源输出端分别与输入接口模块的有源及无源正信号输出端相连。

本实用新型作进一步改进，所述输入接口模块能够接收的信号包括干节点信号、编码器、PNP、NPN三极管集电极输出型号，推免输出信号、继电器信号和/或光电传感器信号。

本实用新型作进一步改进，所述无源切换模块还包括电源指示单元，与电源模块的输出端相连。

本实用新型作进一步改进，所述电源模块包括多级串联的稳压电路，用于将12-30V输入电源稳压至5V输出。

本实用新型作进一步改进，所述隔离模块包括隔离光耦U5，所述隔离光耦U5的输入端为两个，分别接有源信号输入端和无源信号输入端，所述隔离光耦U5的输出端为两个，分别与有源信号输入端和无源信号输入端对应输出。

本实用新型作进一步改进，所述差分转换输出模块包括两路以上结构相同的查分转换单元及分别与多个查分转换单元输出端相连的查分信号输出接口，多个查分转换单元分别与所述1个以上隔离光耦U5的输出端相连，所述查分信号输出接口设有与查分转换单元数量相同的查分信号输出引脚。

本实用新型还提供一种包含所述信号转换长距离传输装置的信号传输系统，还包括接收设备，所述信号转换长距离传输装置设置在线缆近端的信号发送设备端，所述接收设备设置在线缆远端。

本实用新型作进一步改进，当所述接收设备为单端信号接收设备时，所述信号传输系统还包括差分信号转换装置，所述查分信号转换装置设置在所述信号转换长距离传输装置和接收设备之间，其中，所述差分信号转换装置与接收设备之间相距2米以内，用于将查分信号转换为单端信号给接收设备。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)输入信号被光电转换单元隔离后，转换成电信号，通过信号放大模块滤波放大处理，然后再通过差分转换输出模块转换成差分信号传输到接收端，从而是发送设备发出的信号的传输距离可达1000KM，适应长距离传输的需求，并且，采用本实用新型的装置，使本实用新型传输系统具有低噪声、抗干扰能力强、信号稳定等特性；

(2)可以适用多种模拟信号接入并且有与输出源有隔离功能长线传输功能，兼容工业现场多种不同的设备模拟信号输出接入并且传输不失真和受干扰，达到稳定传输和远距离传输目的；

(3)接线安装方便，兼容性强，5-24V电平都兼容，有源无源切换模块及各个模块双路输入输出的设置，使继电器、传感器、编码器等都可以接入，不管是无源信号还是有源信号都可以兼容接入，解决不能兼容多个设备接入麻烦，也解决远距离接收信号的麻烦。

附图说明

图1为本实用新型信号传输系统一实施例结构框图；

图2为信号传输系统另一实施例结构框图；

图3信号转换长距离传输装置结构框图；

图4为本实用新型电源模块电路原理图；

图5为本实用新型有源无源切换模块电路原理图；

图6为本实用新型输入接口模块电路原理图；

图7为本实用新型隔离模块电路原理图；

图8为本实用新型输入接口模块电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。

如图1所示，本实用新型信号传输系统包括设置在发送设备端的信号转换长距离传输装置，还包括接收设备，所述接收设备设置在线缆远端，所述信号转换长距离传输装置将输入的信号转换为差分信号后，在线缆上远距离传输给远端的接收设备。

本例的差分信号为485差分信号，本例的传输系统是接收设备能接收485差分信号的情形，信号转换长距离传输装置直接输出485信号给接收模块即可，长度可以达到1000KM。

如图2所示，当所述接收设备是单端信号接收时，本例需要在所述信号转换长距离传输装置和接收设备中间需要加一个差分信号转换装置，用于把差分信号转换为单端信号给接收设备，接收设备和差分模块放在同一位置接线长度在2米内，信号转换长距离传输装置与差分信号转换装置的接线长度可以达到1000KM，适应长距离传输需求。

由于RS485是基于差分信号传送的串行通信，使得它的抗干扰能力强，传输距离远，因此，采用本实用新型的装置，使本实用新型传输系统具有低噪声、抗干扰能力强、信号稳定等特性。

如图3所示，本例的信号转换长距离传输装置包括根据信号流向依次设置的隔离模块、信号放大模块和差分转换输出模块，其中，所述隔离模块的输入端接输入信号，所述隔离模块用于将输入信号和输出信号隔离，所述信号放大模块用于将隔离模块输出的信号放大处理，然后输出给查分转换模块，所述查分转换模块用于将输入信号转换为差分信号后输出给线缆远端的信号接收装置。

还包括输入接口模块和电源模块，所述电源模块为所述信号转换长距离传输装置提供24V电源，所述输入接口模块用于输入接收信号，其输出端与隔离模块输入端相连。

通过输入接口模块输入的信号被隔离模块隔离后，由模拟信号转换成电信号，通过信号放大模块进行放大滤波处理，然后通过RS485模块转换成差分信号传输到接收端。

本例还包括有源无源切换模块，所述有源无源切换模块的一端与电源模块输入端相连，另一端选择与有源输出端或无源输出端相连，所述有源输出端与无源输出端分别与输入接口模块的有源及无源正信号输出端相连。本例通过设置该模块，能够选择切换为有源信号输入或无源信号输入，从而能够兼容各种有源或无源信号，本例所述输入接口模块能够兼容干节点信号、编码器、PNP、NPN三极管集电极输出型号，推免输出信号、继电器信号或光电传感器信号等各种信号。

如图4所示，本例的电源模块包括所述电源模块包括两级串联的稳压芯片U1和U2，用于将12-30V输入电源稳压至5V输出，给整个装置供电。

如图5和图6所示，本例的有源无源切换模块为切换开关SW1，所述输入接口模块包括输入接口J1，所述切换开关的一端接输入电源，另一端分别接输入接口J1的有源信号输出引脚和无源信号输入引脚，根据切换开关SW1，切换为有源输出还是无源输出。

所述无源切换模块还包括电源指示灯D4，与电源模块的输出端相连，用于指示电源模块的工作状态。

目前工业现场设备需要接入远距离设备的信号，很不方便，或干脆不能使用不稳定，采用传输模块接收信号可以传输到1000KM以上，并且稳定抗干扰能力强。接线安装方便，兼容性强，5-24V电平都兼容，不管是无源信号还是有源信号都可以兼容接入，解决了不能兼容多个设备接入及远距离接收信号麻烦的技术问题。

如图7所示，本例的隔离模块采用光电隔离的光耦U5，输入信号被光电转换单元隔离后，转换成电信号，把输入的信号源和接收设备端完成隔离开来，可以避免有由于后端的故障引起输出信号设备的故障。

本例所述隔离光耦U5的输入端为两个，分别接有源信号输入端和无源信号输入端，所述隔离光耦U5的输出端为两个，分别与有源信号输入端和无源信号输入端对应输出。

如图8所示，本例的差分转换输出模块包括两路以上结构相同的查分转换单元及分别与多个查分转换单元输出端相连的查分信号输出接口，多个查分转换单元分别与所述1个以上隔离光耦U5的输出端相连，所述查分信号输出接口设有与查分转换单元数量相同的查分信号输出引脚。

本例的接收信号为两路，因此，设置两路差分转换单元。如果为多路信号，可以增设光耦U5的数量及差分转换单元的数量，从而匹配发送设备的数量。

本例的查分转换单元采用RS485转换差分通信技术，把单端的信号转换成相位项反的差分信号，通过网线可以传送到几百上千米的距离。本实用新型实现传感器和主机之间的信号采集，用来检测模拟信号。产品可应用在RS-232/485总线工业自动化控制系统，4-20mA/0-24V信号测量、监测和控制，0-75mV，0-100mV等小信号的测量以及工业现场信号隔离及长线传输等等。

本实用新型产品能够实现电源隔离、信号隔离、线性化、A/D转换和RS-485串行通信。

本实用新型具有以下优势：

(1)多种模拟信号兼容输入，隔离转换RS-485输出；

(2)信号输入/输出之间隔离耐压3000VDC；

(3)支持宽电源电压供电，宽电源供电范围：5～24VDC；并支持4-20mA电流信号输入；

(4)通过隔离模块，可靠性高，且接线方便，易于应用，方便集中布线；

(5)低成本、小体积模块化设计；

(6)适用工业现场的各种信号接入，长线距离接收传输。

以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种信号转换长距离传输装置，其特征在于：包括依次设置的隔离模块、信号放大模块和差分转换输出模块，其中，所述隔离模块的输入端接输入信号，所述隔离模块用于将输入信号和输出信号隔离，所述信号放大模块用于将隔离模块输出的信号放大处理，然后输出给差分转换输出模块，所述差分转换输出模块用于将输入信号转换为差分信号后输出给线缆远端的信号接收装置。

2.根据权利要求1所述的信号转换长距离传输装置，其特征在于：还包括输入接口模块和电源模块，所述电源模块为所述信号转换长距离传输装置提供24V电源，所述输入接口模块用于输入接收信号，其输出端与隔离模块输入端相连。

3.根据权利要求2所述的信号转换长距离传输装置，其特征在于：还包括有源无源切换模块，所述有源无源切换模块的一端与电源模块输入端相连，另一端选择与有源输出端或无源输出端相连，所述有源输出端与无源输出端分别与输入接口模块的有源及无源正信号输出端相连。

4.根据权利要求3所述的信号转换长距离传输装置，其特征在于：所述输入接口模块能够接收的信号包括干节点信号、编码器、PNP、NPN三极管集电极输出型号，推免输出信号、继电器信号和/或光电传感器信号。

5.根据权利要求3所述的信号转换长距离传输装置，其特征在于：所述无源切换模块还包括电源指示单元，与电源模块的输出端相连。

6.根据权利要求2所述的信号转换长距离传输装置，其特征在于：所述电源模块包括多级串联的稳压电路，用于将12-30V输入电源稳压至5V输出。

7.根据权利要求3-5任一项所述的信号转换长距离传输装置，其特征在于：所述隔离模块包括隔离光耦U5，所述隔离光耦U5的输入端为两个，分别接有源信号输入端和无源信号输入端，所述隔离光耦U5的输出端为两个，分别与有源信号输入端和无源信号输入端对应输出。

8.根据权利要求7所述的信号转换长距离传输装置，其特征在于：所述差分转换输出模块包括两路以上结构相同的差分转换单元及分别与多个差分转换单元输出端相连的差分信号输出接口，多个差分转换单元分别与1个以上所述隔离光耦U5的输出端相连，所述差分信号输出接口设有与差分转换单元数量相同的差分信号输出引脚。

9.一种信号传输系统，包括权利要求1-8任一项所述的信号转换长距离传输装置，其特征在于：还包括接收设备，所述信号转换长距离传输装置设置在线缆近端的信号发送设备端，所述接收设备设置在线缆远端。

10.根据权利要求9所述的信号传输系统，其特征在于：当所述接收设备为单端信号接收设备时，所述信号传输系统还包括差分信号转换装置，所述差分信号转换装置设置在所述信号转换长距离传输装置和接收设备之间，其中，所述差分信号转换装置与接收设备之间相距2米以内，用于将差分信号转换为单端信号给接收设备。

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