[發(fā)明專(zhuān)利]一種無(wú)源分光RS-485光纖總線單口終端

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410834077.9
• 申請(qǐng)日: 2014-12-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104618020A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王春
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東莞市啟鼎光電科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04B10/25
• 分類(lèi)號(hào): H04B10/25;H04B10/27
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11212
• 代理人: 吳英彬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)制造領(lǐng)域，具體涉及一種無(wú)源分光RS-485光纖總線單口終端。

背景技術(shù)

智能儀表是隨著80年代初單片機(jī)技術(shù)的成熟而發(fā)展起來(lái)的，現(xiàn)在世界儀表市場(chǎng)基本被智能儀表所壟斷。究其原因就是企業(yè)信息化的需要，企業(yè)在儀表選型時(shí)其中的一個(gè)必要條件就是要具有聯(lián)網(wǎng)通信接口。最初是數(shù)據(jù)模擬信號(hào)輸出簡(jiǎn)單過(guò)程量，后來(lái)儀表接口是RS-232接口，這種接口可以實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，但這種方式不能實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)功能。隨后出現(xiàn)的RS-485解決了這個(gè)問(wèn)題。

RS-485采用差分信號(hào)負(fù)邏輯，-2V～-6V表示“0”，+2V～+6V表示“1”。RS-485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在同一總線上一般最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS-485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。連接RS-485通信鏈路時(shí)用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連接起來(lái)。

傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。組網(wǎng)介質(zhì)主要有雙絞線電纜和光纖，雙絞線電纜和光纖在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，具有如下問(wèn)題：

(1)共模干擾：RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來(lái)檢測(cè)信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測(cè)兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞接口。

(2)EMI：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒(méi)有一個(gè)低阻的返回通道(信號(hào)地)，就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。

(3)采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來(lái)，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。

(4)采用一條雙絞線電纜作總線的最大通信距離約為1219m，最大傳輸速率為10Mbps，傳輸速率與傳輸距離成反比，在100KbpS的傳輸速率下，才可以達(dá)到最大的通信距離，如果需傳輸更長(zhǎng)的距離，需要加485中繼器。隨著傳輸距離的增加，通信速率會(huì)急速下降，并不能保證高速遠(yuǎn)距離的通信要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種遠(yuǎn)距離、高速、大容量、采用RS-485結(jié)合光纖通信，通信可靠性高的無(wú)源分光RS-485光纖總線單口終端。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案為：

一種無(wú)源分光RS-485光纖總線單口終端，其兩端分別連接無(wú)源分光RS-485光纖總線的無(wú)源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端和用戶終端設(shè)備，其包括電源模塊，光電轉(zhuǎn)換模塊，相位轉(zhuǎn)換電路，RS-485驅(qū)動(dòng)芯片，兩個(gè)高速光耦電路，無(wú)極性自動(dòng)收發(fā)換向電路和三級(jí)防雷電路，其中，所述光電轉(zhuǎn)換模塊一端連接相位轉(zhuǎn)換電路一端，相位轉(zhuǎn)換電路另一端連接第一高速光耦電路一端和第二高速光耦電路一端，第一高速光耦電路另一端連接無(wú)極性自動(dòng)收發(fā)換向電路一端和RS-485驅(qū)動(dòng)芯片，無(wú)極性自動(dòng)收發(fā)換向電路另一端連接RS-485驅(qū)動(dòng)芯片，第二高速光耦電路另一端連接RS-485驅(qū)動(dòng)芯片，三級(jí)防雷電路連接RS-485驅(qū)動(dòng)芯片。

其通過(guò)光信號(hào)與總線邏輯信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，將RS-485總線控制端的控制信號(hào)傳輸至用戶終端設(shè)備，對(duì)用戶終端設(shè)備進(jìn)行控制；以及，將用戶終端設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)傳輸至RS-485總線控制端。

RS-485總線控制端發(fā)出控制信號(hào)后，由無(wú)源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，并通過(guò)光纖傳輸至單口終端，單口終端光信號(hào)與總線邏輯信號(hào)之間的轉(zhuǎn)換，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL邏輯信號(hào)“0”和“1”后，經(jīng)RS-485驅(qū)動(dòng)芯片轉(zhuǎn)換為RS-485電平信號(hào)，對(duì)用戶終端設(shè)備進(jìn)行控制；其中對(duì)應(yīng)有光輸出信號(hào)為RS-485總線邏輯“0”信號(hào)，對(duì)應(yīng)無(wú)光輸出信號(hào)為RS-485總線邏輯“1”信號(hào)。

終端設(shè)備反饋的數(shù)據(jù)，通過(guò)單口終端將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL邏輯信號(hào)“0”和“1”后，然后將TTL邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成光信號(hào)，其中對(duì)應(yīng)RS-485總線邏輯“0”信號(hào)為有光輸出信號(hào)，對(duì)應(yīng)RS-485總線邏輯“1”信號(hào)為無(wú)光輸出信號(hào)，并將光信號(hào)通過(guò)光纖傳輸至無(wú)源RS-485光網(wǎng)絡(luò)局端，將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成RS-485總線電平或是RS-232電平信號(hào)，然后傳輸至RS-485總線控制端。