专利名称：一种远距离控制电源开关的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源开关控制装置，特别是涉及一种适用于10千米远距离有线信号传输的电源开关控制装置。
背景技术：
实际应用中，通常会遇到在A地对相隔较远的B地的某一装置进行开关控制的需求，即要求实现A点对B点的遥控。就其实现方式来说，应该是多种多样的，大体上，又可分为有线方式和无线方式，如通过手机对某一装置进行遥控操作属无线方式，而通过电缆对深海的探测船进行操控则属有线方式。相对而言，无线方式成本较高，可靠性较低，因为要确保无线遥控成功，需具备成本相对较高的无线收发装置，且该装置的无线收、发功能要一直保持在正常工作状态，否则，收、发不畅或收、发的某一端失灵，则遥控肯定失败。所以，无线遥控较适用于有隐蔽性要求、对成本的要求不高、遥控者的自身安全最重要或者是一·次性使用的应用场合；有线方式的制作成本可以相对较低，并且因为长期使用，更可摊低成本。另外，有线方式采用线缆直接连接，易采取屏蔽措施，可防止电磁干扰，所以可靠性也相对会高一些。本实用新型设计人几年前曾设计一种在实验室采用RS-485通信标准，通过电缆对一千米外的调试设备的电源开关进行遥控的装置，长期使用未曾有故障发生，可靠性极高。事实上，符合RS-485接口标准的信号，当其传输速率在90000b/s时，能够传输1200米以上而不失效，但当传输距离远大于1000米时，就必须采用专用驱动芯片并配以辅助电路才能实现信号的超远距离传送。目前已知的远达5、6千米的通信应用的例子很多，如煤矿的井下考勤、井上通信主机与井下通信从机之间的通信传输等，其实现方法基本上都是采用RS-485通信标准并辅以用于实现更远距离通信的辅助电路，因其侧重点是数据传输，所以除了实现远距离通信的芯片，还需要有配套的录取、记录和显示设备。本实用新型有所不同的是，其最终目的不是为了在最远相距10千米的两者之间传送大量的数据，而只传送一个遥控电源开关的控制信号，如在山脚下控制高达几千米的山顶上雷达站的设备电源的开关，该控制信号以满足RS-485标准和CAN (Controller Area etwork)总线标准的方法传送,具有规范实用、稳定可靠、抗干扰和成本低的特点，又因只传送一个控制开关用的电平信号，没有速率上的要求，因此实际应用中其传送距离可比10千米更远。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种远距离控制电源开关装置，该装置在基于有线传输及满足RS-485接口标准的基础上，克服单一采用RS-485标准最远1200米的距离限制，通过专用芯片组合将传输信号转换为CAN总线信号，往最远可达10千米的地方传输开关信号遥控设备电源的开关，保证信号经过远距离传输后仍然满足指标要求，具有规范实用、稳定可靠、抗干扰和成本低的特点。[0006]本实用新型的技术方案如下一种远距离控制电源开关的装置，包括电源开关信号产生及发送模块A300和电源开关信号接收及控制模块B300，电源开关信号产生及发送模块A300的CAN总线信号发送端out _c和电源开关信号接收及控制模块B300的CAN总线信号接收端in_c相连。作为优选，所述电源开关信号产生及发送模块A300包括依次相连的直流电源D10、上拉电阻R1、电源开关AlO和下拉电阻R2，下拉电阻R2与地相连；所述电源开关信号产生及发送模块A300还包括信号发送单元M7，信号发送单元M7的TTL信号输入端in_an连接于电源开关AlO和下拉电阻R2之间。作为优选，所述电源开关信号接收及控制模块B300包括信号接收单元M6、下拉电阻R3、交流固体继电器J100、负载SlOO和交流电源S80 ；所述信号接收单元M6的CAN总线信号接收端in_c与信号发送单元M7的CAN总 线信号发送端out _c相连；所述信号接收单元M6的接地端GND和控制信号输出端Y，分别与交流固体继电器JlOO的直流负极接入端和正极接入端相连，控制信号输出端Y还通过下拉电阻R3与地相连；所述交流固体继电器JlOO的一个交流接入端通过与交流电源S80、负载SlOO串联后与另一个交流接入端相连。作为优选，所述信号发送单兀M7包括第一信号转换芯片M485和第一 CAN总线信号转换器P201，第一信号转换芯片M485的接收、发送使能端及驱动输入端与信号输入端in_an相连,差分信号输出端与第一 CAN总线信号转换器P201的差分信号输入端相连,第一 CAN总线信号转换器P201的CAN信号高输出端及CAN信号低输出端与CAN总线信号发送端out _c相连。作为优选，所述信号发送单元M7为RS-485标准信号转CAN总线信号的信号发送单元；所述信号接收单元M6为CAN总线信号转RS-485标准信号的信号接收单元；所述控制信号输出端Y为控制电源开关的控制信号输出端。作为优选，所述信号接收单元M6包括第二 CAN总线信号转换器2P201和第二信号转换芯片2M485，第二 CAN总线信号转换器2P201的CAN信号高输入端及CAN信号低输入端与CAN总线信号接收端(in_c)相连，差分信输出号端与第二信号转换芯片2M485的差分信号输入端相连，第二信号转换芯片2M485的接收、发送使能端与地相连。作为优选，所述信号接收单元M6还包括匹配电阻R5，匹配电阻R5连接于第二 CAN总线信号转换器2P201和第二信号转换芯片2M485的两条差分信号传输线之间。作为优选，所述第一信号转换芯片M485与第二信号转换芯片2M485为同型号芯片;所述第一 CAN总线信号转换器P201与第二 CAN总线信号转换器2P201为同型号器件。本实用新型的有益效果为基于有线并通过专用芯片组合将需要远距离传输的控制信号，由通常只采用RS-485接口标准传输，设计为在RS-485接口标准的基础上再将信号转换为CAN总线信号进行传输，其最远传输距离能达到10千米而不衰竭，具有规范实用、稳定可靠、抗干扰和成本低的特点。
图I为本实用新型其中一实施例的原理示意图。图2为图I所示实施例中标准信号发送模块的原理示意图。图3为图I所示实施例中标准信号接收模块的原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的说明。如图I、图2和图3所示，本实用新型的一种具体实施方式
为一种远距离控制电源开关的装置，通过一组RS-485标准接口及其辅助电路形成，包括电源开关信号产生及发送模块A300和电源开关信号接收及控制模块B300，电源开关信号产生及发送模块A300的CAN总线信号发送端out _c和电源开关信号接收及控制模块B300的CAN总线信号接收端in_c相连。所述电源开关信号产生及发送模块A300包括直流电源D10、上拉电阻R1、电源按钮开关AlO、下拉电阻R2和信号发送单元M7 (即RS-485接口标准信号转CAN总线信号的信号发送单元)。直流电源DlO采用+5V左右的直流电压，通过电阻值为5. IK的上拉电阻Rl与电源开关AlO相连，电源开关AlO开启后通过开或关操作产生TTL电平信号传输给信号发送单元M7，电源开关AlO又通过电阻值为5. IK的下拉电阻R2与地相连，以确保在开关未开启时该信号的逻辑为“0”，以免产生误操作。信号发送单元M7的TTL信号输入端in_an连接于电源开关AlO和下拉电阻R2之间。所述标准信号接收单元M7包括第一信号转换芯片M485和第一 CAN总线信号转换器P201，第一信号转换芯片M485的接收器使能端/RE、驱动器使能端DE及驱动输入端DI与信号输入端in_an相连,差分信号输出端与第一 CAN总线信号转换器P201的差分信号输入端相连，第一 CAN总线信号转换器P201的CAN信号高输出端CANH及CAN信号低输出端CANL与CAN总线信号发送端out _c相连。在本实施例中，第一信号转换芯片M485和第一 CAN总线信号转换器P201采用满足RS-485接口标准和CAN总线标准的专用芯片及转换器，如第一信号转换芯片M485采用一片型号为MAX485，第一 CAN总线信号转换器P201采用一片型号为Model PX8102的CAN信号转换器，两者串联组合作为CAN总线信号发送端，发送开关控制信号。MAX485采用单一电源+5V工作，额定电流为300 μ A，其功能完成将TTL电平和RS-485电平信号之间的转换。电源开关AlO输入的TTL电平的控制信号，控制ΜΑΧ485的/RE端和DE端，/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑O时，器件处于接收状态；当DE为逻辑I时，器件处于发送状态。在本实施例中，在第一信号转换芯片Μ485中将按钮开关产生的TTL电平信号同时接/RE和DE端。Model PX8102芯片是应用于适合工业环境下由RS-485信号到CAN总线电平光电隔离、并带有突波保护功能的转换器。Model PX8102芯片的核心原理，是将RS-485电平转换成为CAN总线电平信号远距离传输，远端的Model PX8102再将CAN电平信号转换成为RS-485电平信号，从而完成RS-485信号的超远距离传输。由于CAN总线电平传输具有可靠、稳定、抗干扰能力强的特点，在经过近端RS-485到CAN电平信号的转换，在10公里内的远端再由CAN电平信号转换为RS-485电平信号，从而完成RS-485超远距离的半双工通讯。在本实施例中，MAX485芯片接收来自电源开关AlO的TTL电平信号，将其转换为RS-485差分电平信号传输至Model PX8102芯片，Model PX8102芯片再将RS-485差分电平信号转换为CAN总线信号发送出去。在此需要指出的是，第一信号转换芯片M485和第一 CAN总线信号转换器P201也可以采用满足功能需求的其他型号的芯片，均在本实用新型的保护范围之内。所述电源开关信号接收及控制模块B300包括信号接收单元M6 (即CAN总线信号转RS-485标准信号的信号接收单元)、下拉电阻R3、交流固体继电器J100、负载SlOO和交流电源S80。所述信号接收单元M6的CAN总线信号接收端in_c与信号发送单元M7的CAN总线信号发送端out _c相连。所述信号接收单元M6的接地端GND和控制信号输出端Y(即控制电源开关的控制信号输出端)，分别与交流固体继电器JIOO的直流负极接入端和正极接入端相连，控制信号输出端Y还通过电阻值为4. 7K的下拉电阻R3与地相连。所述交流固体继电器JlOO的一个交流接入端通过与交流电源S80、负载SlOO串联后与另一个交流接入端相连。所述信号接收单元M6包括第二 CAN总线信号转换器2P201和第二信号转换芯片2M485，第二 CAN总线信号转换器2P201与CAN信号高输入端及CAN信号低输入端接收端与CAN信号接收端in_c相连，高即CANH端，低即CANL端，差分信号端与第二信号转换芯片2M485的差分信号端相连，并且其外包裹层应可靠接地。所述述信号接收单元M6还包括电阻值为120 Ω的匹配电阻R5，匹配电阻R5连接于第二 CAN总线信号转换器2P201和第二信号转换芯片2M485的两条差分信号传输线之间。所述第一信号转换芯片M485与第二信号转换芯片2M485为同型号芯片。所述第一 CAN总线信号转换器P201与第二 CAN总线信号转换器2P201为同型号
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心/T O此处需要补充说明的是，首先，RS-485标准采用半双工的通讯方式，利用两条差分信号线A、B线之间的电压差来进行数据的收发，其转换芯片如MAX485等，具体做法是，用这种同型号的两块芯片分别与开关信号的发送端和接收端相连，然后把发送端的A、B线与接收端的A、B线对应连接即可，同时应注意在接收端的A和B端之间加匹配电阻，一般可选120 Ω的电阻。本实施例中，为保证开关控制信号的超远距离传送，还必须将RS-485差分信号转换成CAN总结信号，具体方法是发送单元主要由一片MAX485芯片和一台Model PX8102转换器构成，功能是将RS-485接口标准的差分信号转换成CAN总线信号往外传输；接收单元主要由另一片MAX485芯片和另一台Model PX8102转换器，以及固体继电器构成，其功能是将CAN总线信号再经MAX485转换成TTL电平的开关控制信号，控制交流固体继电器的开关。需要注意的是，接收单元中，应将MAX485芯片的/RE和DE端同时接地，使其工作于接收模式。交流固体继电器JlOO在本实施例中采用型号为JGX-7F的继电器。JGX-7F是民用级的一组常开交流固体继电器，其主要技术参数如下I 输入参数电流35mA电压范围2. 5 8. OV接通电压2.5V关断电压I. OVI 输出参数电流3. OA电压220V瞬态电压600V从上面所列的技术参数中可以确定，控制信号只要基本符合TTL电平的要求，SP能正常操控交流固体继电器J100，能操控交流固体继电器J100，即能正常完成电源的开启或关闭。如果需要的是远距离控制直流电源的开或关，则改用其它相应型号的继电器来实现，设要控制直流+36V电源的开关，则只换用型号为JGX-7FA的继电器即可，该实用新型电路的其它部分可不做更改，均在本实用新型的保护范围内。至于信号接收单元M6的工作电源的提供，可采购市售的电源适配器来解决。适配器输入交流220伏50赫兹，输出直流+5V。因是远距离传送，所以在MAX485芯片的A、B接收端应连接匹配电阻，若选用非铠装双绞屏蔽型电缆，其阻值应为120，使用时，屏蔽层一端必须接地。信号输入MAX485芯片，以及MAX485芯片与Model PX8102芯片之间的连接关系、方法，相对简单，比如只需把芯片的VCC接+5V、GND接地、AB线与AB线对应连接即可。所述远距离电源开关控制可用于深井、高山、深海等测控装置的电源开关。
权利要求1.一种远距离控制电源开关的装置，包括电源开关信号产生及发送模块(A300)和电源开关信号接收及控制模块(B300)，其特征在于 电源开关信号产生及发送模块(A300)的CAN总线信号发送端(out _c)和电源开关信号接收及控制模块(B300)的CAN总线信号接收端(in_c)相连。
2.根据权利要求I所述的一种远距离控制电源开关的装置，其特征在于 所述电源开关信号产生及发送模块(A300)包括依次相连的直流电源(D10)、上拉电阻(Rl )、电源开关(AlO)和下拉电阻(R2)，下拉电阻(R2)与地相连； 所述电源开关信号产生及发送模块(A300)还包括信号发送单元(M7)，信号发送单元(M7)的TTL信号输入端(in_an)连接于电源开关(AlO)和下拉电阻(R2)之间。
3.根据权利要求2所述的一种远距离控制电源开关的装置，其特征在于 所述电源开关信号接收及控制模块(B300)包括信号接收单元(M6)、下拉电阻(R3)、交流固体继电器(J100)、负载(S100)和交流电源(S80)； 所述信号接收单元(M6)的CAN总线信号接收端(in_c)与信号发送单元(M7)的CAN总线信号发送端(out _c)相连； 所述信号接收单元(M6)的接地端(GND)和控制信号输出端(Y)，分别与交流固体继电器(J100)的直流负极接入端和正极接入端相连，控制信号输出端(Y)还通过下拉电阻(R3)与地相连； 所述交流固体继电器(J100)的一个交流接入端通过与交流电源(S80)、负载(S100)串联后与另一个交流接入端相连。
4.根据权利要求2所述的一种远距离控制电源开关的装置，其特征在于 所述信号发送单元(M7)包括第一信号转换芯片(M485)和第一 CAN总线信号转换器(P201)，第一信号转换芯片(M485)的接收、发送使能端及驱动输入端与信号输入端(in_an)相连,差分信号输出端与第一 CAN总线信号转换器(P201)的差分信号输入端相连,第一CAN总线信号转换器(P201)的CAN信号高输出端及CAN信号低输出端与CAN总线信号发送端(out _c)相连。
5.根据权利要求3所述的一种远距离控制电源开关的装置，其特征在于 所述信号发送单元(M7)为RS-485标准信号转CAN总线信号的信号发送单元； 所述信号接收单元(M6)为CAN总线信号转RS-485标准信号的信号接收单元； 所述控制信号输出端(Y)为控制电源开关的控制信号输出端。
6.根据权利要求3所述的一种远距离控制电源开关的装置，其特征在于 所述信号接收单元(M6)包括第二 CAN总线信号转换器(2P201)和第二信号转换芯片(2M485)，第二 CAN总线信号转换器(2P201)的CAN信号高输入端及CAN信号低输入端与CAN总线信号接收端(in_c)相连，差分信号输出端与第二信号转换芯片(2M485)的差分信号输入端相连，第二信号转换芯片(2M485)的接收、发送使能端与地相连。
7.根据权利要求6所述的一种远距离控制电源开关的装置，其特征在于 所述信号接收单元(M6)还包括匹配电阻(R5)，匹配电阻(R5)连接于第二 CAN总线信号转换器(2P201)和第二信号转换芯片(2M485)的两条差分信号传输线之间。
8.根据权利要求6所述的一种远距离控制电源开关的装置，其特征在于 所述信号发送单元(M7)包括第一信号转换芯片(M485)和第一 CAN总线信号转换器(P201)； 所述第一信号转换芯片(M485)与第二信号转换芯片(2M485)为同型号芯片； 所述第一 CAN总线信号转换器(P201)与第二 CAN总线信号转换器(2P201)为同型号器件。
专利摘要本实用新型提供了一种远距离控制电源开关的装置，包括电源开关信号产生及发送模块(A300)和电源开关信号接收及控制模块(B300)，电源开关信号产生及发送模块(A300)的CAN(ControllerAreaetwork)总线信号发送端(out_c)与电源开关信号接收及控制模块(B300)的CAN总线信号接收端(in_c)相连。信号发送单元(M7)和信号接收单元(M6)分别采用一组型号符合RS-485接口标准和CAN总线标准的专用芯片和器件，来完成发送信号转换为CAN总线信号，最远传输距离能达到10千米，且保证信号远距离传输而不衰竭，具有规范实用、稳定可靠、抗干扰和成本低的特点。
文档编号G08C19/00GK202694560SQ201220271358
公开日2013年1月23日 申请日期2012年6月11日 优先权日2012年6月11日
发明者刘明月, 李红辉, 罗胜利, 黄何 申请人:四川九洲电器集团有限责任公司