一种矿用RS‑485隔离中继器制造技术

本发明专利技术公开了一种矿用RS‑485隔离中继器，其特征在于，包括信号1端、信号2端、自动收发转换电路及隔离电源，所述信号1端的发送端和信号2端接收端连接，信号1端的接收端和信号2端发送端连接，自动收发转换电路1连接信号1端的发送端和收发控制端，自动收发转换电路2连接信号2端的发送端和收发控制端，隔离电源为信号1端及信号2端提供隔离电源。该中继器电路设计符合煤矿安全生产技术规范和要求，可用于煤矿井下RS‑485通信。

【技术实现步骤摘要】
一种矿用RS-485隔离中继器
本专利技术涉及一种工业通信
，尤其涉及一种适用于煤矿井下的RS-485通信的隔离中继器。
技术介绍
RS-485总线是一种用于设备互联网的、经济型的、传统的工业总线信号传输方式。RS-485总线是测控领域广泛采用的一种现场总线形式，由于采用了平衡发送和差分接收的方式，可以有效地克服共模干扰，并具有较高的数据传输速率和传输距离。随着煤矿监控系统的发展，由RS-485通信接口所组成的监控网络，已被广泛的应用于煤矿电力、安全等监控系统中。由于井下环境的特殊性，一般设备输出的RS-485信号不能满足煤矿井下的要求，因此需要对内部提供的信号与对外输出的信号进行隔离，即采用RS-485隔离中继器。目前，传统的RS-485隔离中继器一般采用光耦隔离方式，该隔离中继器主要包括非隔离485芯片、高速光耦以及隔离电源，隔离电源为光耦两侧提供隔离电源，发送、接收以及收发控制信号通过高速光耦实现隔离，从而实现了通信隔离。该方式主要缺点有电路结构复杂、速率受限制等。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于：克服现有技术中存在的RS-485隔离中继器存在的问题，提供一种简单实用的RS-485隔离中继器，可广泛应用于煤矿井下的RS-485信号隔离场合。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种矿用RS-485隔离中继器，其特征在于，包括信号1端、信号2端、自动收发转换电路及隔离电源，所述信号1端的发送端和信号2端接收端连接，信号1端的接收端和信号2端发送端连接，自动收发转换电路1连接信号1端的发送端和收发控制端，自动收发转换电路2连接信号2端的发送端和收发控制端，隔离电源为信号1端及信号2端提供隔离电源。该中继器电路设计符合煤矿安全生产技术规范和要求，可用于煤矿井下RS-485通信。本专利技术矿用RS-485隔离中继器与现有技术相比，具有如下有益效果：1.本专利技术具有模块化、小体积、低功耗的特点；2.本专利技术消除了与光耦相关的不确定的电流传送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移问题；3.本专利技术在进行设计时充分考虑煤矿本质安全要求，满足煤矿井下特殊环境对电气设备的要求，能够用于煤矿井下的RS-485信号隔离场合。附图说明图1为本专利技术结构框图；图2为本专利技术信号1端及自动收发转换电路1电路图；图3为本专利技术信号2端及自动收发转换电路2电路图；图4为本专利技术隔离电源电路图。具体实施方式为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白与理解，以下结合附图和实施例对本专利技术做进一步说明。本实施例不得用于解释对本专利技术保护范围的限制。参看图1本实施例所述的矿用RS-485隔离中继器，包括信号1端、信号2端、自动收发转换电路及隔离电源，所述信号1端的发送端和信号2端接收端连接，信号1端的接收端和信号2端发送端连接，自动收发转换电路1连接信号1端的发送端和收发控制端，自动收发转换电路2连接信号2端的发送端和收发控制端，隔离电源为信号1端及信号2端提供隔离电源。该中继器电路设计符合煤矿安全生产技术规范和要求，可用于煤矿井下RS-485通信。参看图2该电路包括信号1端及自动收发转换电路1，信号1端包括浪涌保护电路、防反射电阻及基于SP485构成的RS-485通信电路，自动收发转换电路1包括反相器74HC1G04、电阻、电容及二极管等。参看图3该电路包括信号2端及自动收发转换电路2，信号2端包括浪涌保护电路、防反射电阻及基于ADM3483构成的RS-485通信电路，自动收发转换电路2包括反相器74HC1G04、电阻、电容及二极管等。参看图4所述隔离电源电路采用广东金升阳公司生产的B0505S-1W隔离电源模块，该电源输入输出均为5V隔离电源，对电源输入端及输出端进行滤波处理。中继器工作原理如下：中继器分为空闲和数据传输两种状态，数据传输格式通常是起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。空闲时发送口为高电平，当有数据时总线由高电平跳至低电平，这个低电平就作为起始位。(1)空闲状态当中继器上电启动运行或总线上没有数据传送时，中继器工作在空闲状态，RS-485收发器U1、U2均为接收数据状态，收发控制端DI2、RO2均为高电平。(2)数据右传当RS-485收发器U1检测到连接其A1、B1引脚总线上的差动信号有数据向左传送时，它通过RS-485收发器U1的RO引脚以RS-232的方式逐位接收数据，并通过RS-485收发器U2的TXD引脚以RS-232的方式逐位输出数据。当差分信号变为低电平(起始位)时，DI2变为低电平，DI2除了作为数据外又经过施密特触发器的整形、反向后作为U2的控制信号，由于控制信号此时为高电平，表示发送允许，故U2将低电平信号通过A2、B2差分输出。起始位结束后，后面的数据位可能为高位，也可能为低位，分以下两种情况说明：1)如果是低位，根据前面分析可知，可输出低电平。2)如果是高位，高电平信号可以被U1接收，但不能通过U2，因为此时DI2为高电平，则U2的收发控制信号为低电平，故U2处于接收状态。此时由于电阻的上拉作用，U2的A2、B2差分总线上还是呈现为高电平信号。(3)数据左传当RS-485收发器U2检测到连接其A2、B2引脚总线上的差动信号有数据向左传送时，它通过RS-485收发器U2的RXD引脚以RS-232的方式逐位接收数据，并通过RS-485收发器U1的DI引脚以RS-232的方式逐位输出数据。当差分信号变为低电平(起始位)时，RO2变为低电平，RO2除了作为数据外又经过施密特触发器的整形、反向后作为U1的控制端，由于控制信号此时为高电平，表示发送允许，故U1将低电平信号通过A1、B1差分输出。起始位结束后，后面的数据位可能为高位，也可能为低位，分以下两种情况说明：1)如果是低位，根据前面分析可知，可输出低电平。2)如果是高位，高电平信号可以被U2接收，但不能通过U1，因为此时RO2为高电平，则U1的收发控制信号为低电平，故U1处于接收状态。此时由于电阻的上拉作用，U1的A1、B1差分总线上还是呈现为高电平信号。自动收发转换电路作用如下：当自动收发转换电路的输入信号为低电平时，RC延时电路经过二极管放电，经过极短放电延时，输出控制信号为高电平；当输入信号为高电平时，RC延时电路充电，经过与RC乘积有关时间充电延时，输出控制信号为低电平。因此发送器在发送高电平的时候，在短延时内不再是处于高阻状态，仍有驱动电流存在，这样在一定程度上可以增加接口的抗干扰能力。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿用RS‑485隔离中继器，其特征在于，包括信号1端、信号2端、自动收发转换电路及隔离电源，所述信号1端的发送端和信号2端接收端连接，信号1端的接收端和信号2端发送端连接，自动收发转换电路1连接信号1端的发送端和收发控制端，自动收发转换电路2连接信号2端的发送端和收发控制端，隔离电源为信号1端及信号2端提供隔离电源。

【技术特征摘要】
1.一种矿用RS-485隔离中继器，其特征在于，包括信号1端、信号2端、自动收发转换电路及隔离电源，所述信号1端的发送端和信号2端接收端连接，信号1端的接收端和信号2端发送端连接，自动收发转换电路1连接信号1端的发送端和收发控制端，自动收发转换电路2连接信号2端的发送端和收发控制端，隔离电源为信号1端及信号2端提供隔离电源；所述信号1端包括1端、SP485芯片U1和三个串联的第一瞬态抑制二极管，所述自动收发转换电路1包括反相器U3，其中三个第一瞬态抑制二极管的两个自由端分别接地，1端中的端口A1和B1分别与三个第一瞬态抑制二极管对应的串联节点连接，端口A1通过电阻R12连接电源VDD1并连接SP485芯片U1的A端，端口B1通过电阻R10接地并连接SP485芯片的B端，SP485芯片U1的A端和B端之间连接有电阻R11，SP485芯片U1的RO端连接DI2端，和DE端连接反相器U3的输出端Y，DI端连接RO2端；所述反相器U3的输入端A连接二极管D16的正极，并通过电阻R13连接RO2端，通过电容C8接地，二极管D16的负极连接RO2端；所述信号2端包括2端、ADM2483芯片U2和三个串联的第二瞬态抑制二极管，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴淼，刘希高，刘志民，吕一鸣，周游，张金涛，罗婉婉，李旭，郝建生，马昭，王学成，王传武，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11