RU2511429C2 - Приемопередатчик последовательного интерфейса с элементом гальванической развязки - Google Patents
Приемопередатчик последовательного интерфейса с элементом гальванической развязки Download PDFInfo
- Publication number
- RU2511429C2 RU2511429C2 RU2012130747/08A RU2012130747A RU2511429C2 RU 2511429 C2 RU2511429 C2 RU 2511429C2 RU 2012130747/08 A RU2012130747/08 A RU 2012130747/08A RU 2012130747 A RU2012130747 A RU 2012130747A RU 2511429 C2 RU2511429 C2 RU 2511429C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- galvanic isolation
- input
- isolation element
- amplifier
- transceiver
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Dc Digital Transmission (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электроники, в частности к устройствам приема и передачи информации по проводным линиям связи. Технический результат заключается в создании простого и надежного устройства приемопередатчика с элементом гальванической развязки и малым током потребления. Приемопередатчик последовательного интерфейса с элементом гальванической развязки содержит элемент гальванической развязки, последовательно включенные кодирующее устройство входной информации, формирователь длительности импульсов, оконечный усилитель передатчика, а также последовательно включенные входной усилитель приемника и декодирующее устройство, причем элемент гальванической развязки включен между оконечным усилителем передатчика и линий связи, а вход усилителя приемника подключен к выходу оконечного усилителя передатчика, при этом входные сигналы, поступающие на элемент гальванической развязки, кодируются двумя разнополярными импульсами, соответствующими фронту и спаду входного сигнала. 3 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области электроники, в частности к устройствам приема и передачи информации по проводным линиям связи, и может быть использовано для приема и передачи информации по последовательному интерфейсу в форматах RS-485, RS-422, RS-232, импульсных последовательностей, использующих ШИМ и ЧИМ модуляцию, а также одиночных импульсов произвольной длительности в системах автоматического управления и системах сбора и обработки информации с центральным пунктом и удаленными периферийными объектами.
Предшествующий уровень техники
Известны устройства для передачи информации по линиям связи с трансформаторной гальванической развязкой, которые обмениваются информацией с периферийными устройствами. Так, например, известна двухпроводная система для дуплексной передачи информации, описанная в патенте РФ №2381627 «Система для дуплексной передачи информации по двухпроводной линии связи», автор А.В.Шадрин, МПК H04L 5/14, опубликованный 10.02.2010 г. В ней применена схема восстановления сигнала на выходе линии связи и подачи питания на удаленное устройство приема информации через ту же линию связи, что существенно снижает помехоустойчивость линии связи.
Известна так же схема приемопередатчика интерфейса CAN 2.0 B по двухпроводной токовой линии, описанной в патенте РФ №63148 «Физическая реализация модуля приемопередатчика интерфейса CAN 2.0B по двухпроводной токовой линии». Устройство обеспечивает сопряжение микропроцессора мультиплексного канала с двухпроводной линией передачи данных. Гальваническая развязка осуществляется с помощью оптронов. Недостаток предлагаемого устройства заключается в том что приемопередатчик цифрового канала содержит оптроны, которые теряют свою работоспособность в условиях воздействия спецфакторов, что существенно снижает надежность устройства и ограничивает область применения такого устройства.
Ближайшим по своей сути к заявленному изобретению является
приемопередатчик с трансформаторной гальванической развязкой AMD2486 фирмы ANALOG DEVICES (США). В прототипе используется схема гальванической развязки (патент США 7683654 В2 «Signal isolators circuit micro-transfonners», inventors: Baoxing Chen, Geoffrey Haighjut. По МПК Н03К 17/16, H01L 25/00, Field Dec. 27, 2007). Устройство AMD 2486 выбрано в качестве прототипа.
В прототипе в качестве устройства гальванической развязки используется импульсный трансформатор, который включен между формирователем импульсов и оконечным усилителем передатчика, помещен внутри микросхемы и не имеет непосредственной связи с внешними цепями. Импульсный трансформатор является изоляционным барьером и делит схему приемопередатчика на две части. Одна из них имеет гальваническую связь с аппаратурой, в состав которой входит приемопередатчик, который записывается от общего с аппаратурой источника питания. Другая часть не имеет гальванической связи с основной аппаратурой и требует для своей запитки дополнительного источника питания, гальванически развязанного от основной аппаратуры.
Для передачи сигнала через трансформатор фронты входных сигналов кодируются двумя короткими импульсами длительностью 1 нс, а спады - одним импульсом длительностью 1 нс. Параметры входных и выходных сигналов приемопередатчика AMD 2486 соответствуют требованиям интерфейса RS 485. Для построения интерфейса с приемопередатчиком AMD 2486 в соответствии со стандартом RS 485 используется трехпроводная линия связи. В качестве кабеля линии связи рекомендуется использовать относительно громоздкий промышленный кабель Belonen 3106 A с волновым сопротивлением 120 Ом и внешним диаметром 7.68 мм. В интерфейсах с AMD2486, работающих с линиями связи большой протяженности, не полностью решена проблема с выравнивающими токами, причина появления которых связана с наличием разности потенциалов между удаленными объектами интерфейса, что приводит к необходимости использования дополнительных мер для ослабления этого эффекта, изложенных в стандарте RS 485.
Раскрытие изобретения
Задача изобретения - создание простого и надежного устройства приемопередатчика, который может быть использован для построения гальванически развязанных последовательных интерфейсов для приема и передачи информации в форматах RS-485, RS-422, RS-232, импульсных последовательностей, использующих ШИМ и ЧИМ модуляцию, а также одиночных импульсов произвольной длительности, и обладающего высокой надежностью, помехоустойчивостью, способного работать в экстремальных условиях эксплуатации.
В предлагаемом устройстве используется элемент гальванической развязки, например импульсный трансформатор, включенный непосредственно между выходом приемопередатчика и проводной линией связи, и в определенном методе кодирования сигналов для передачи по линии связи. Сигнал, подаваемый в линию связи, кодируется двумя разнополярными импульсами, соответствующими фронту и спаду входного сигнала, длительность которых может выбираться в диапазоне от 20 нс до 4 мкс в зависимости от требуемой скорости передачи этих сигналов по проводным линиям связи, длины линии и типа используемого кабеля с помощью установочных входов на формирователе длительности импульсов. Максимальная частота передачи до 20 МГц при длительности импульса 25 нс, наибольшая длина линии связи свыше 2000 м при длительности импульса 4 мкс.
Используемый метод кодирования сигналов приводит к значительному уменьшению тока, потребляемого передатчиком в процессе его работы, за счет того, что потребление тока происходит лишь в короткие промежутки времени, равные длительностям выходных импульсов, которые много меньше длительности битов передаваемой информации. Питание приемопередатчика осуществляется от одного источника питания, общего для приемопередатчика и аппаратуры, в состав которой он входит.
Для построения интерфейса на основе рассматриваемого приемопередатчика с элементом гальванической развязки используется двухпроводная линия связи. Для построения линий связи могут быть использованы витая пара проводов, витая пара проводов в экране, коаксиальные кабели с волновым сопротивлениями от 30 до 120 Ом.
Для повышения помехоустойчивости приемопередатчика входной усилитель приемника имеет входы для установки оптимального порога срабатывания приемника.
На Фиг.1 показана общая схема приемопередатчика для передачи информации по двухпроводной линии связи.
Приемопередатчик содержит: последовательно включенные кодирующее устройство входной информации 1, формирователь длительности импульсов 2, имеющий входы 8 для установки оптимальных параметров импульсов, оконечный усилитель передатчика 3, элемент гальванической развязки 4, например импульсный трансформатор, включенный непосредственно между выходом приемопередатчика и проводной линией связи, входной усилитель приемника 5, имеющий входы 9 для установки оптимального порога срабатывания приемника, и декодирующее устройство 6, имеющее вход 7 для установки декодера 6 в исходное состояние при включении питания и после возможных неблагоприятных внешних воздействий в процессе эксплуатации.
Работа устройства представлена на Фиг.2. На вход кодирующего устройства поступают информационные сигналы, представленные на Фиг.2 диаграммой (а). Передний фронт импульсов, поступающих на вход кодирующего устройства, преобразуется в импульс положительной полярности, а задний фронт - в импульс отрицательной полярности. Формирователь длительности импульсов в зависимости от требуемой скорости передачи информации, длины линии связи, типа кабеля и выбора одного из установочных входов, формирует оптимальную длительность импульсов в пределах от 25 нс до 4-х мкс. Сформированные импульсы, представленные диаграммой (b), поступают на вход оконечного усилителя передатчика и затем через элемент гальванической развязки, например импульсный трансформатор, на линию связи (ЛС). После прохождения ЛС сигнал, приходящий на входной усилитель приемника, имеет вид, представленный диаграммой (с). Входной усилитель приемника с помощью одного из установочных входов устанавливает порог срабатывания приемника, усиливает входной сигнал, поступающий с линии связи, и подает его на вход декодера, восстанавливающего информационный сигнал в исходный вид, который он имел в начале на входе передатчика, см. диаграмму (а) и (d). Декодирующее устройство имеет вход для установки декодера в исходное состояние при включении питания и после возможных неблагоприятных внешних воздействий в процессе эксплуатации.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является создание простого и надежного устройства приемопередатчика с элементом гальванической развязки и малым током потребления, который может быть использован для построения гальванически развязанных последовательных интерфейсов, обладающих высокой надежностью и помехоустойчивостью, способных работать в экстремальных условиях эксплуатации.
Промышленная применимость
Наиболее эффективно использование предложенного устройства приемопередатчика с элементом гальванической развязки в системах передачи информации по последовательным гальванически развязанным интерфейсам в различных системах автоматического управления, системах сбора и обработки информации, системах управления технологическими процессами на промышленных предприятиях.
Claims (4)
1. Приемопередатчик последовательного интерфейса с элементом гальванической развязки, содержащий элемент гальванической развязки, последовательно включенные кодирующее устройство входной информации, формирователь длительности импульсов, оконечный усилитель передатчика, а также последовательно включенные входной усилитель приемника и декодирующее устройство, отличающийся тем, что элемент гальванической развязки включен между оконечным усилителем передатчика и линий связи, а вход усилителя приемника подключен к выходу оконечного усилителя передатчика, при этом входные сигналы, поступающие на элемент гальванической развязки, кодируются двумя разнополярными импульсами, соответствующими фронту и спаду входного сигнала.
2. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что декодирующее устройство имеет вход установки декодера в исходное состояние.
3. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что формирователь длительности импульсов имеет входы для установки оптимальной длительности выходных импульсов, поступающих в линию связи.
4. Приемопередатчик по п.1, отличающийся тем, что входной усилитель приемника имеет входы для установки оптимального порога срабатывания приемника.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130747/08A RU2511429C2 (ru) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Приемопередатчик последовательного интерфейса с элементом гальванической развязки |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012130747/08A RU2511429C2 (ru) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Приемопередатчик последовательного интерфейса с элементом гальванической развязки |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012130747A RU2012130747A (ru) | 2014-02-10 |
| RU2511429C2 true RU2511429C2 (ru) | 2014-04-10 |
Family
ID=50031678
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012130747/08A RU2511429C2 (ru) | 2012-07-19 | 2012-07-19 | Приемопередатчик последовательного интерфейса с элементом гальванической развязки |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2511429C2 (ru) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2661278C1 (ru) * | 2017-06-16 | 2018-07-13 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Устройство гальванической развязки логических сигналов (варианты) |
| WO2018175703A1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Texas Instruments Incorporated | Low loss galvanic isolation circuitry |
| RU186467U1 (ru) * | 2018-09-13 | 2019-01-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Приемопередающее устройство манчестерского кодирования |
| RU188979U1 (ru) * | 2018-08-23 | 2019-04-30 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Приемопередающее устройство с гальванической развязкой |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4598396A (en) * | 1984-04-03 | 1986-07-01 | Itt Corporation | Duplex transmission mechanism for digital telephones |
| SU1378076A1 (ru) * | 1986-06-17 | 1988-02-28 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Устройство дл приема и передачи информации |
| RU2279117C2 (ru) * | 2004-08-04 | 2006-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "КОМПЛЕКСЫ и СИСТЕМЫ" (ООО НПП "КОМПЛЕКСЫ и СИСТЕМЫ") | Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления технологическими процессами |
| RU2381627C1 (ru) * | 2006-05-30 | 2010-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") | Система для дуплексной передачи информации по двухпроводной линии связи |
-
2012
- 2012-07-19 RU RU2012130747/08A patent/RU2511429C2/ru active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4598396A (en) * | 1984-04-03 | 1986-07-01 | Itt Corporation | Duplex transmission mechanism for digital telephones |
| SU1378076A1 (ru) * | 1986-06-17 | 1988-02-28 | Челябинский Политехнический Институт Им.Ленинского Комсомола | Устройство дл приема и передачи информации |
| RU2279117C2 (ru) * | 2004-08-04 | 2006-06-27 | Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "КОМПЛЕКСЫ и СИСТЕМЫ" (ООО НПП "КОМПЛЕКСЫ и СИСТЕМЫ") | Комплекс программно-аппаратных средств автоматизации управления технологическими процессами |
| RU2381627C1 (ru) * | 2006-05-30 | 2010-02-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный Ядерный Центр-Всероссийский Научно-Исследовательский Институт Технической Физики имени академика Е.И. Забабахина" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИТФ им. академ. Е.И. Забабахина") | Система для дуплексной передачи информации по двухпроводной линии связи |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018175703A1 (en) * | 2017-03-23 | 2018-09-27 | Texas Instruments Incorporated | Low loss galvanic isolation circuitry |
| RU2661278C1 (ru) * | 2017-06-16 | 2018-07-13 | Открытое акционерное общество "Авангард" | Устройство гальванической развязки логических сигналов (варианты) |
| RU188979U1 (ru) * | 2018-08-23 | 2019-04-30 | Дмитрий Валерьевич Хачатуров | Приемопередающее устройство с гальванической развязкой |
| RU186467U1 (ru) * | 2018-09-13 | 2019-01-22 | Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство обороны Российской Федерации | Приемопередающее устройство манчестерского кодирования |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2012130747A (ru) | 2014-02-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2511429C2 (ru) | Приемопередатчик последовательного интерфейса с элементом гальванической развязки | |
| WO2015059314A1 (en) | Method and system for providing pulsed power and data on a bus | |
| US20200153653A1 (en) | Slave device enhancing data rate of dsi3 bus | |
| MY130066A (en) | Mixed mode transceiver digital control network and collision-free communication method | |
| WO2012078600A3 (en) | System and method for providing communications in a wireless power supply | |
| CN103164374A (zh) | 基于输入信号频率范围对usb 3.0信号调节器中的去加重水平进行自适应实时控制 | |
| CN102362438B (zh) | 水下通信系统及方法 | |
| EP1938467B1 (en) | Method, devices and system for transmitting information on power supply electric line | |
| CN205430254U (zh) | 一种传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块 | |
| CN105356950B (zh) | 水文双通道水下通信系统 | |
| CN103516483A (zh) | 传输速率可按需调节的远距离有线数据传输装置 | |
| US11240048B2 (en) | Systems and methods for waking a network interface device in a low power mode | |
| RU109621U1 (ru) | Микросхема интегральная цифровая с трансформаторной развязкой | |
| RU2565527C1 (ru) | Способ передачи данных через воздушный зазор и устройство для его осуществления | |
| CN105610511A (zh) | 一种传输速率32Kbps～80Mbps收发一体SFP光模块 | |
| RU2669193C1 (ru) | Передача сигналов управления и сигналов данных | |
| CN202261372U (zh) | Es层与流星余迹混合模式通信调制解调器 | |
| CN214069927U (zh) | 一种通过直流电力载波方式传输信号的电路 | |
| RU2661278C1 (ru) | Устройство гальванической развязки логических сигналов (варианты) | |
| CN113348647B (zh) | 用于传输数据的双向电流调制网络通信系统 | |
| CN201584967U (zh) | Asi中继模块 | |
| CN206603618U (zh) | 一种电热壶 | |
| CN105443116B (zh) | 一种井下仪器与地面数据互通的方法及电路 | |
| CN112202573B (zh) | 一种二线制的供电、组网通信系统 | |
| RU186467U1 (ru) | Приемопередающее устройство манчестерского кодирования |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20220325 |