一种高可靠性变频器RS485通信电路板及其控制方法与流程

本发明涉及变频器领域，尤其是涉及一种高可靠性变频器rs485通信电路板及其控制方法。

背景技术：

变频器现场通讯使用非常普及广泛，应用越来越多，对通讯的可靠性提出更高的要求,现场电力电子设备越来越多，干扰也越多；在微控制器系统中，时钟电路是最大的宽带噪声发生器，而这个噪声被扩散到了整个频谱；随着大量的高速半导体器件的发展，其边沿跳变速率很快，这种电路将产生高达300mhz的谐波干扰；为了进行电磁兼容性设计，达到电磁兼容性标准，将辐射减到最小，即降低产品中泄露的射频能量，同时增强其对辐射的抗干扰能力；特设计此种电路。

此电路针对适用于高干扰的场合，对普通的使用场合和不需要使用此种通讯控制的变频器用户来说，无疑是增大了用户的使用成本；为了降低使用成本，在客户现场使用时，复杂的电磁环境又不可避免的会出现干扰变频器正常运行的情况；用户对变频器的通讯需求使用，并为解决这个问题，在不增加用户使用的成本的基础上，将测通讯电路集中制作到一个可独立拆装的电路板上，通过专用的连接口接到变频器上；当需要时就将此种电路板连接上，不需要就不连接，节省了不需要的用户的成本。

技术实现要素：

针对以上存在的问题，本发明主要提供一种高可靠性变频器rs485通信电路板及其控制方法。

一种高可靠性变频器rs485通信电路板，包括：

前级信号处理电路，包括低次谐波滤波模块、共模抑制模块、钳位保护模块、高次谐波滤除模块、ttl转换电路模块；

光信号隔离电路，用来将ttl电平信号经信号隔离传输，防止高频信号干扰；

逻辑控制电路，用来执行ttl转换电路模块的逻辑电平电压转换和输入输出信号的转换；

隔离电源电路，将变频器提供的开关电源进线再次隔离，防止开关电源电压的脉冲对微弱通讯信号的干扰，从根本上报证信号的稳定性；所述的隔离电源电路将5v开关电源进行隔离转换，通过对通信电路的隔离供电，保证供电电压的稳定；

dsp软件处理电路，将ttl电平信号编译成机器语言；

供电电源电路，用来将5v开关电源进行隔离转换，经变压器变压并稳压成为3.3v高频脉动电源,并为dsp软件处理电路提供电源；

所述的前级信号处理电路通过光信号隔离电路与逻辑控制电路双向连接；所述的逻辑控制电路与dsp软件处理电路双向连接；所述的隔离电源电路对开关电源进线隔离处理，并对前级信号处理电路、光信号隔离电路、逻辑控制电路提供电源。

所述的低次谐波滤波模块与共模抑制模块连接，所述的共模抑制模块与高次谐波滤除模块连接；所述的高次谐波滤除模块与ttl转换电路模块连接；所述的低次谐波滤波模块用来滤除现场的低次谐波；所述的共模抑制模块用来抑制现场的共模信号对电路的干扰；所述的钳位保护模块，用来将线路中的信号控制在一定的电压范围内，防止出现过高电压对通信线路造成损害；所述的高次谐波滤除模块用来滤除现场的高次谐波；所述的ttl转换电路模块用来完成将rs485信号转换为ttl电平信号和ttl电平信号转换为rs485电平信号。

所述的低次谐波滤波模块包括输入线路的电容f1和输出线路的电容f2；所述的电容f1与电感l3输入输出连接，所述的电感l3与电容c11连接，在电感l3与电容c11依次连接有电阻r1、电阻r2、双向二极管d1、高压贴片电容c1、高压贴片电容c2；所述的电容c11与通信芯片u8连接。

一种高可靠性变频器rs485通信电路板控制方法，包括：

a、将rs485信号分别接入到电容f1、电容f2，经电容f1、电容f2对rs485信号进行低次谐波滤波滤除；再经电感l3完成对共模信号干扰的抑制；再经由双向二极管d1、电阻r1、电阻r2、接口j1组成钳位保护模块,对输入的rs485信号进行保护；再依次通过高压贴片电容c1、高压贴片电容c2滤除电路中的高次谐波谐波，并将rs485信号通过电容c11后接入到ttl转换电路模块，通过通信芯片u8将rs485信号转换为ttl电平信号，通过dsp软件处理电路对通信芯片u8进行使能控制后，ttl电平信号通过引脚一和引脚四输出，完成半双工传输；

b、ttl电平信号进入光信号隔离电路，经光耦u2、光耦u3、光耦u7进行隔离传输，防止工作现场出现谐波信号对其干扰，光信号隔离电路将ttl电平信号实现由外部传输隔离到内部传输，防止干扰源发生信号干扰，保证信号传输的完成可靠；

c、逻辑控制电路将经光变换隔离的信号，通过逻辑芯片u5、逻辑芯片u6，并经逻辑控制电路将ttl电平信号内外完全隔离，保证了信号传输的完整性和独立性；并且经逻辑控制电路将ttl电平信号进行转换传输，转化为符合dsp软件处理电路要求的电平信号；

d、dsp软件处理电路将逻辑控制电路转换传输的ttl电平信号，送到单片机内进行dsp运算处理，根据预先设置的软件程序对高低电平进行变换，将ttl电平信号编译处理为机器语言，并且dsp软件处理电路根据用户的人机界面向现场设备传输信号；

e、5v开关电源经过电容c4、电容c9进行滤波后进入电压变换器u1进行隔离转换，输出的+5v-r依次经过电阻r11、电阻r9、电容c7组成的滤波电路进行滤波，再经电容c3、电容c8滤除电路中的纹波，再经过电感l1滤波后，脉动信号最小，保证电源的电平稳定。

本发明专利通过对rs485信号的处理，达到电磁兼容性标准，增强了其对辐射的抗干扰能力，实现了高可靠性的rs485通信线路。

附图说明

图1：本发明专利结构框图；

图2：本发明专利前级信号处理电路结构图；

图3：本发明专利光信号隔离电路结构图；

图4：本发明专利逻辑控制电路结构图；

图5：本发明专利隔离电源电路结构图。

具体实施方式

一种高可靠性变频器rs485通信电路板，包括：

前级信号处理电路（1），包括低次谐波滤波模块（101）、共模抑制模块（102）、钳位保护模块（103）、高次谐波滤除模块（104）、ttl转换电路模块（105）；

光信号隔离电路（2），用来将ttl电平信号经信号隔离传输，防止高频信号干扰；

逻辑控制电路（3），用来执行ttl转换电路模块（105）的逻辑电平电压转换和输入输出信号的转换；

隔离电源电路（4），将变频器提供的开关电源进线再次隔离，防止开关电源电压的脉冲对微弱通讯信号的干扰，从根本上报证信号的稳定性；所述的隔离电源电路（4）将5v开关电源进行隔离转换，通过对通信电路的隔离供电，保证供电电压的稳定；

dsp软件处理电路（5），将ttl电平信号编译成机器语言；

供电电源电路（6），用来将5v开关电源进行隔离转换，经变压器变压并稳压成为3.3v高频脉动电源,并为dsp软件处理电路（5）提供电源；

所述的前级信号处理电路（1）通过光信号隔离电路（2）与逻辑控制电路（3）双向连接；所述的逻辑控制电路（3）与dsp软件处理电路（5）双向连接；所述的隔离电源电路（4）对开关电源进线隔离处理，并对前级信号处理电路（1）、光信号隔离电路（2）、逻辑控制电路（3）提供电源。

所述的低次谐波滤波模块（101）与共模抑制模块（102）连接，所述的共模抑制模块（102）与高次谐波滤除模块（104）连接；所述的高次谐波滤除模块（104）与ttl转换电路模块（105）连接；所述的低次谐波滤波模块用来滤除现场的低次谐波；所述的共模抑制模块（102）用来抑制现场的共模信号对电路的干扰；所述的钳位保护模块（103），用来将线路中的信号控制在一定的电压范围内，防止出现过高电压对通信线路造成损害；所述的高次谐波滤除模块（104）用来滤除现场的高次谐波；所述的ttl转换电路模块（105）用来完成将rs485信号转换为ttl电平信号和ttl电平信号转换为rs485电平信号。

所述的低次谐波滤波模块（101）包括输入线路的电容f1（11）和输出线路的电容f2（12）；所述的电容f1（11）与电感l3（13）输入输出连接，所述的电感l3（13）与电容c11（14）连接，在电感l3（13）与电容c11（14）依次连接有电阻r1（15）、电阻r2（16）、双向二极管d1（17）、高压贴片电容c1（18）、高压贴片电容c2（19）；所述的电容c11（14）与通信芯片u8（20）连接。

一种高可靠性变频器rs485通信电路板控制方法，包括：

a、将rs485信号分别接入到电容f1（11）、电容f2（12），经电容f1（11）、电容f2（12）对rs485信号进行低次谐波滤波滤除；再经电感l3（13）完成对共模信号干扰的抑制；再经由双向二极管d1（17）、电阻r1（15）、电阻r2（16）、接口j1(21)组成钳位保护模块（103）,对输入的rs485信号进行保护；再依次通过高压贴片电容c1（18）、高压贴片电容c2（19）滤除电路中的高次谐波谐波，并将rs485信号通过电容c11（14）后接入到ttl转换电路模块（105），通过通信芯片u8（20）将rs485信号转换为ttl电平信号，通过dsp软件处理电路（5）对通信芯片u8（20）进行使能控制后，ttl电平信号通过引脚一和引脚四输出，完成半双工传输；

b、ttl电平信号进入光信号隔离电路（2），经光耦u2(22)、光耦u3(23)、光耦u7(24)进行隔离传输，防止工作现场出现谐波信号对其干扰，光信号隔离电路（2）将ttl电平信号实现由外部传输隔离到内部传输，防止干扰源发生信号干扰，保证信号传输的完成可靠；

c、逻辑控制电路（3）将经光变换隔离的信号，通过逻辑芯片u5(25)、逻辑芯片u6(26)，并经逻辑控制电路（3）将ttl电平信号内外完全隔离，保证了信号传输的完整性和独立性；并且经逻辑控制电路（3）将ttl电平信号进行转换传输，转化为符合dsp软件处理电路（5）要求的电平信号；

d、dsp软件处理电路（5）将逻辑控制电路（3）转换传输的ttl电平信号，送到单片机内进行dsp运算处理，根据预先设置的软件程序对高低电平进行变换，将ttl电平信号编译处理为机器语言，并且dsp软件处理电路（5）根据用户的人机界面向现场设备传输信号；

e、5v开关电源经过电容c4(27)、电容c9(28)进行滤波后进入电压变换器u1（29）进行隔离转换，输出的+5v-r依次经过电阻r11（30）、电阻r9（31）、电容c7（32）组成的滤波电路进行滤波，再经电容c3（33）、电容c8（34）滤除电路中的纹波，再经过电感l1（35）滤波后，脉动信号最小，保证电源的电平稳定。

本发明专利通过对rs485信号的处理，达到电磁兼容性标准，增强了其对辐射的抗干扰能力，实现了高可靠性的rs485通信线路。