多节点电流环全双工通信电路制造技术

本发明专利技术公开了一种多节点电流环全双工通信电路，包括：第一、二、三通信终端和中间节点电路。第二、三通信终端通过中间节点电路同时与第一通信终端进行电流环通信。中间节点电路包括供电、发送和接收电路，供电电路接收由第二、三通信终端提供的电源，根据第三通信终端提供的电源控制信号为发送、接收电路提供工作电源。当第一通信终端发送数据时，接收电路接收来自于第一通信终端的电流信号，将其转换后发送至第二、三通信终端。当第一通信终端接收数据时，第二、三通信终端发送数据由发送电路转换为电流信号，发送至第一通信终端。本发明专利技术适用于三终端四线制电流环全双工通信，能够解决现有电路易受外部干扰、信号受传输线压降影响的技术问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子电路
，尤其是涉及一种多节点四线制4～20mA电流环全双工通信电路。
技术介绍
目前，常用的多节点通信方式通常采用电压信号进行传输，但进行长距离传输时，存在传输的电压信号易受到噪声干扰，且传输线的分布电阻会使电压信号产生压降，甚至影响接收端对信号的正确判断的技术缺陷。为克服上述技术问题，多节点通信还可以采用电流信号进行传输。与电压信号传输方式不同，4～20mA电流环通信方式采用电流信号作为信号的表征，即20mA表示信号的满刻度，4mA表示零信号，而大于20mA或小于4mA的信号用于各种故障的报警。由于电流信号在传输时不存在电压信号的传输线压降问题，因此具有传输距离远、抗干扰能力强、易于实现光电隔离的优点。常用的4～20mA电流环通信方式分为四线制和二线制两种方式。其中，四线制4～20mA电流环通信方式的原理如附图1所示，附图1中的通信电缆为四根，其中两根组成输出电流回路，另两根组成输入电流回路。第一通信终端的输出回路与第二通信终端的输入回路相连，第一通信终端的输入回路与第二通信终端的输出回路相连，根据传输的数据为0或1，使回路中电流形成通和断。二线制4～20mA电流环通信方式的原理如附图2所示，当第一通信终端进行发送时，第二通信终端～第N通信终端均需吸收电流信号，因此随着通信终端的增加，对电流源的容量要求也相应提高。此外，由于电流信号的单向流通，同一时刻只能一个通信终端进行发送，即只能进行半双工通信。虽然采用电流信号进行传输可以有效规避上述技术问题，但在目前常用的4～20mA电流环通信方式中，四线制仅能进行两个节点间的点对点通信，无法实现多节点通信，而二线制虽可用于多节点间通信，但其存在通信速率低（仅能进行半双工通信）和消耗电流大（所有接收节点同时吸收电流）的技术缺陷。同时，由于两个通信终端间的输入回路和输出回路需要交叉连接，因此现有的四线制4～20mA电流环通信方式无法在多个通信终端间进行。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种多节点电流环全双工通信电路，能够实现三个通信终端间的四线制4～20mA电流环全双工通信，解决现有电路易受外部干扰、信号受传输线压降影响的技术问题。为了实现上述专利技术目的，本专利技术具体提供了一种多节点电流环全双工通信电路的技术实现方案，一种多节点电流环全双工通信电路，包括：第一通信终端、第二通信终端、第三通信终端和中间节点电路，所述第二通信终端、第三通信终端通过所述中间节点电路同时与所述第一通信终端进行电流环通信。优选的，所述中间节点电路包括供电电路、发送电路和接收电路。所述供电电路接收由所述第二通信终端和第三通信终端提供的电源，并根据所述第三通信终端提供的电源控制信号为所述发送电路和接收电路提供工作电源。当所述第一通信终端发送数据时，所述接收电路接收来自于所述第一通信终端的电流信号，并将所述电流信号转换为对应的数据同时发送至所述第二通信终端和第三通信终端。当所述第一通信终端接收数据时，所述第二通信终端和第三通信终端发送的数据由所述发送电路转换为电流信号，并发送至所述第一通信终端。优选的，所述供电电路包括继电器，由所述第二通信终端提供供电电源的第二电源端和第二接地端，由所述第三通信终端提供供电电源的第三电源端和第三接地端，为所述所述发送电路和接收电路提供供电电源的第一电源端和第一接地端，以及触点控制信号正端和触点控制信号负端。所述继电器包括两个常闭触点、两个常开触点，以及一个控制端。所述第二电源端和第二接地端分别连接至所述继电器的两个常闭触点，与所述第二电源端相连的常闭触点的另一端连接至所述第一电源端，与所述第二接地端相连的常闭触点的另一端连接至所述第一接地端。所述第三电源端和第三接地端分别连接至所述继电器的两个常开触点，与所述第三电源端相连的常开触点的另一端连接至所述第一电源端，与所述第三接地端相连的常开触点的另一端连接至所述第一接地端。所述继电器的控制端分别与触点控制信号正端、触点控制信号负端相连。两个常闭触点和两个常开触点的动作由所述控制端进行控制，所述触点控制信号正端、触点控制信号负端连接至所述第三通信终端。优选的，在默认情况下，所述第一电源端与所述第二电源端相连，所述第一接地端与所述第二接地端相连，由所述第二通信终端为所述供电电路提供电源。当所述第三通信终端通过所述触点控制信号正端、触点控制信号负端的控制信号使所述继电器的常开触点闭合，而所述常闭触点断开时，所述第一电源端与所述第三电源端相连，所述第一接地端与所述第三接地端相连，由所述第三通信终端为所述供电电路提供电源。优选的，所述发送电路包括第一隔离单元、第二隔离单元、逻辑单元、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三通信隔离单元、第二电容、第三电容、第三稳压管和第九电阻。来自于所述第二通信终端的发送信号2_DLH_TXD经第五电阻限流后输入至所述第一隔离单元的输入端，来自于所述第三通信终端的发送信号3_DLH_TXD经第六电阻限流后输入至所述第二隔离单元的输入端，分别由所述第一隔离单元、第二隔离单元隔离成与所述供电电路共地的信号，再分别经过所述第七电阻、第八电阻限流，并由所述逻辑单元进行逻辑运算后驱动所述第三通信隔离单元。经过驱动后的信号由所述第二电容、第三电容进行滤波，再由所述第三稳压管进行稳压，并由所述第九电阻进行限流后输出电流信号DLH_TX+和电流信号DLH_TX-至所述第一通信终端。优选的，所述接收电路包括第四隔离单元、第五隔离单元、第六隔离单元、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一稳压管、第二稳压管和第一电容。来自于所述第一通信终端的电流信号DLH_RX+和电流信号DLH_RX-由所述第三电阻、第四电阻进行分压，由所述第一电容进行滤波，并由所述第二稳压管进行稳压后，再由所述第一稳压管进行降压，所述第二电阻进行限流后，由所述第四隔离单元接收并转换成电压信号，再经过所述第五隔离单元隔离成所述第二通信终端所需的接收信号2_DLH_RXD，并同时经过所述第六隔离单元隔离成所述第三通信终端所需的接收信号3_DLH_RXD。所述第四隔离单元的输出端通过第一电阻进行上拉处理，以保证在所述第一通信终端无输出信号时，所述第四隔离单元的输出为确定的高电平。优选的，所述电路应用于全双工的四线制4～20mA电流环通信。通过实施上述本专利技术提供的多节点电流环全双工通信电路，具有如下技术效果：（1）本专利技术中的接收电路和发送电路可实现全双工的四线制4～20mA电流环通信，通信速率高；（2）本专利技术采用电流信号进行传输，传输距离远、抗干扰能力强、易于实现光电隔离；（3）本专利技术中的中间节点电路仅由继电器、门电路、光耦器件、电阻、电容和稳压管组成，成本低、工作原理简单；（4）本专利技术中间节点电路的供电电路由第二通信终端和第三通信终端共同控制，若第二通信终端和第三通信终端中任意一个出现故障，仍能保证中间节点电路的正常供电。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多节点电流环全双工通信电路，其特征在于，包括：第一通信终端（1）、第二通信终端（2）、第三通信终端（3）和中间节点电路（4），所述第二通信终端（2）、第三通信终端（3）通过所述中间节点电路（4）同时与所述第一通信终端（1）进行电流环通信。

【技术特征摘要】
1.一种多节点电流环全双工通信电路，其特征在于，包括：第一通信终端（1）、第二通信终端（2）、第三通信终端（3）和中间节点电路（4），所述第二通信终端（2）、第三通信终端（3）通过所述中间节点电路（4）同时与所述第一通信终端（1）进行电流环通信。
2.根据权利要求1所述的多节点电流环全双工通信电路，其特征在于：所述中间节点电路（4）包括供电电路（5）、发送电路（6）和接收电路（7）；所述供电电路（5）接收由所述第二通信终端（2）和第三通信终端（3）提供的电源，并根据所述第三通信终端（3）提供的电源控制信号为所述发送电路（6）和接收电路（7）提供工作电源；当所述第一通信终端（1）发送数据时，所述接收电路（7）接收来自于所述第一通信终端（1）的电流信号，并将所述电流信号转换为对应的数据同时发送至所述第二通信终端（2）和第三通信终端（3）；当所述第一通信终端（1）接收数据时，所述第二通信终端（2）和第三通信终端（3）发送的数据由所述发送电路（6）转换为电流信号，并发送至所述第一通信终端（1）。
3.根据权利要求2所述的多节点电流环全双工通信电路，其特征在于：所述供电电路（5）包括继电器（K1），由所述第二通信终端（2）提供供电电源的第二电源端（2_VCC）和第二接地端（2_GND），由所述第三通信终端（3）提供供电电源的第三电源端（3_VCC）和第三接地端（3_GND），为所述发送电路（6）和接收电路（7）提供供电电源的第一电源端（DLH_VCC）和第一接地端（DLH_GND），以及触点控制信号正端（JDQ_CTRL_+）和触点控制信号负端（JDQ_CTRL_-）；所述继电器（K1）包括两个常闭触点、两个常开触点，以及一个控制端；所述第二电源端（2_VCC）和第二接地端（2_GND）分别连接至所述继电器（K1）的两个常闭触点，与所述第二电源端（2_VCC）相连的常闭触点的另一端连接至所述第一电源端（DLH_VCC），与所述第二接地端（2_GND）相连的常闭触点的另一端连接至所述第一接地端（DLH_GND）；所述第三电源端（3_VCC）和第三接地端（3_GND）分别连接至所述继电器（K1）的两个常开触点，与所述第三电源端（3_VCC）相连的常开触点的另一端连接至所述第一电源端（DLH_VCC），与所述第三接地端（3_GND）相连的常开触点的另一端连接至所述第一接地端（DLH_GND）；所述继电器（K1）的控制端分别与触点控制信号正端（JDQ_CTRL_+）、触点控制信号负端（JDQ_CTRL_-）相连；两个常闭触点和两个常开触点的动作由所述控制端进行控制，所述触点控制信号正端（JDQ_CTRL_+）、触点控制信号负端（JDQ_CTRL_-）连接至所述第三通信终端（3）。
4.根据权利要求3所述的多节点电流环全双工通信电路，其特征在于：在默认情况下，所述第一电源端（DLH_VCC）与所述第二电源端（2_VCC）相连，所述第一接地端（DLH_GND）与所述第二接地端（2_GND）相连，由所述第二通信终端...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌源，王本良，刘公卿，王强，殷源，郑鸿昌，苏军贵，王业流，申竹林，张艳，
申请(专利权)人：株洲南车时代电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南;43