[發明專利]基于RS-485總線的光電隔離中繼器

無效

• 申請號: 200910247383.1
• 申請日: 2009-12-29
• 公開（公告）號: CN101800647A
• 公開（公告）日: 2010-08-11
• 發明（設計）人: 曹永平;周俊華
• 申請（專利權）人: 上海維宏電子科技有限公司;上海奈凱電子科技有限公司
• 主分類號: H04L12/02
• 分類號: H04L12/02;H04L12/40
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 梁曉霏

技術領域

本發明涉及工業通信技術領域，進一步涉及一種工控自動化裝置，具體的來說涉及一種數字通信485通訊中繼器。

背景技術

RS-485總線是一種用于設備互聯網的、經濟型的、傳統的工業總線信號傳輸方式。RS-485總線是測控領域廣泛采用的一種現場總線形式，由于采用了平衡發送和差分接收的方式，可以有效地克服共模干擾，并具有較高的數據傳輸速率和傳輸距離。RS-485總線傳輸的最大距離為1200米。

目前的R8-485總線在工業現場空曠的環境中，由于其外部電磁環境復雜，RS-485總線很容易收到干擾及外部電壓的侵襲。總線應用到工礦山、野外地區經常因環境因素而導致485總線遭到雷擊，燒毀通訊回路設備及總線節點，導致通訊總線回路癱瘓，直接影響通訊數據的讀取。在現場測控領域中也經常采用中繼器擴展RS-485網絡，但擴展的支路常因為自身短路而導致整個網絡受到破壞。且發生故障后，很難及時確定故障的發生地點。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于：克服現有技術中存在的RS-485總線中繼器存在的問題，提供一種簡單實用的基于RS-485總線的光電隔離中繼器，該中繼器可以延長RS-485總線的傳輸距離，同時對通訊網絡起到很好的保護作用。

為了解決上述問題本發明的技術方案是這樣的：

基于RS-485總線的光電隔離中繼器，包括相互對稱的信號1端和信號2端，信號1端和信號2端通過一對光耦隔離芯片連接，所述的一對光耦隔離芯片通過隔離電源供電。

所述隔離電源包括一個輸入模塊和兩個輸出模塊，輸出模塊與輸入模塊相互隔離。

所述信號1端具有一個公共端GND1端，所述信號2端具有一個公共端GND2端，所述隔離電源具有一個公共端GND端；所述的GND1端、GND2端、GND端相互隔離。

有益效果，本發明應用于RS-485總線中，通過增加中繼器，延長RS-485總線傳輸距離。采用光耦隔離的中繼器能夠將任何故障只限制在擴展的支路內，同時也便于在故障發生時及時確定故障地點。另外，與傳統RS-485中繼器相比，本發明還具有防雷擊、電氣隔離傳輸信號等獨特優點。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式來詳細說明本發明；

圖1為本發明所述的光電隔離中繼器的結構原理框圖；

圖2為本發明所述的信號1端電路結構示意圖；

圖3為本發明所述的隔離電源及光耦隔離芯片電路結構示意圖；

圖4為本發明所述的信號2端電路結構示意圖。

具體實施方式

為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。

參看圖1

本實施例中所述的光電隔離中繼器采用雙信號端對稱設計，分別稱為信號1端和信號2端，它們都可以作為發送端和接收端使用。由于RS-485采用半雙工方式，同一時刻只允許一個作為發送端，另一個作為接收端。光耦隔離芯片是信號端之間的傳輸媒介，隔離前后的信號擺脫了電氣連接，對系統安全起到了防護作用。外部電源采用+5V或+9V～+24V直流電源。由于通信網絡各點地相位差異較大，采用隔離電源分別給信號端供電，使得信號1端GND、信號2端GND和電源端GND三者之間相互隔離，這樣即使在某一端短路的情況下也不會危及整個網絡，對網絡及其設備起到了很好的保護作用。

參看圖2

隔離電源與信號隔離

系統采用+5V直流電源直接供電或+9～+24V的直流電源供電。采用+9～+24V直流電源供電時，需要將輸入電壓轉換為+5V直流電。圖中，LM2576是五端穩壓器，五個端口分別是輸入端、輸出端，使能端(低電平有效)，反饋端和地端。按圖所示的典型電路輸入+9~+24V直流電，將從輸出端將得到+5V直流電。

5V直流電通過隔離電源芯片U8和U9后得到兩個與輸入相隔離的電源VCC1和VCC2，分別給兩個光耦供電。

隔離電源芯片采用了耀華電子生產的二次集成芯片，該產品具有體積小、效率高、高隔離電壓、高可靠性和低價格等顯著優點，適用于數字信號處理電路和對電壓穩定度要求不高的模擬電路，特別適用于分布式電源供電系統及使用小功率電源供電。

信號隔離采用了光電隔離方式。光電隔離器的結構相當于把發光二極管和光敏管封裝在一起，發光二極管將輸入的電信號轉換為光信號傳給光敏管，再由光敏管轉換為電信號輸出。由于沒有直接的電氣連接，既耦合傳輸了信號，又具有隔離作用。