一种自动收发的RS232与RS485隔离转换装置的制作方法

本实用新型涉及总线通信转换装置技术领域，具体涉及一种自动收发的rs232与rs485隔离转换装置。

背景技术：

rs232总线采取不平衡传输方式，即所谓单端通讯，rs485总线采用平衡发送和差分接收，因此具有抑制共模干扰的能力；rs232总线适合本地设备之间的通信，传输距离一般不超过20m，rs485总线最大传输距离1219m；由于两者之间的传输方式不同，采用rs232总线传输的设备无法和采用rs485总线传输的设备之间直接实现互相通信，为解决这一问题，通常的做法是在rs232总线传输设备和rs485总线传输设备之间加设通信转换装置以实现两类设备之间的互相通信。目前的此类通信转换装置大多存在以下问题：其一，装置中rs232接口部分和rs485接口部分直接转换通信没有隔离，并且二者的工作电源也没有隔离，使得两大部分之间易产生串扰和共模干扰；其二，全双工通信时，易出现乱码问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是：针对现有技术中存在的技术问题，提供一种改进的能够解决上述技术问题的自动收发的rs232与rs485隔离转换装置。

本实用新型的技术方案是：本实用新型的自动收发的rs232与rs485隔离转换装置，包括rs232接口单元和rs485接口单元，上述rs232接口单元和rs485接口单元分别设有对内通信端、对外通信端和电源端正负极，其特征在于：还包括隔离传输单元和电源隔离单元；上述隔离传输单元设有第一和第二通信端以及第一和第二电源端正负极，电源隔离单元设有电源输入端正负极、第一和第二电源输出端正负极，上述电源隔离单元的电源输入端正负极也为第一电源输出端正负极；

上述rs232接口单元由其对内通信端与隔离传输单元的第一通信端双向通信，rs485接口单元由其对内通信端与隔离传输单元的第二通信端双向通信并通过隔离传输单元与rs232接口单元双向通信，rs232接口单元的电源端正负极以及隔离传输单元的第一电源端正负极均与电源隔离单元的第一电源输出端正负极对应电连接，rs485接口单元的电源端正负极以及隔离传输单元的第二电源端正负极均与电源隔离单元的第二电源输出端正负极对应电连接；使用时，rs232接口单元和rs485接口单元分别通过rs232总线和rs485总线与相应的外部通信设备对应电连接；电源隔离单元的电源输入端与外部dc5v电源电连接。

进一步的方案是：上述隔离传输单元包括光耦u9、光耦u10、电阻r9～r13共5只电阻、电容c33、电容c34以及三极管q3；上述光耦u9和光耦u10的型号均为pc410，光耦u9和光耦u10分别具有1～6号脚，

上述光耦u9的6号脚、电阻r10的一端以及电容c33的一端具有公共接点，该公共接点与电阻r11的一端共同构成上述隔离传输单元的第一电源端正极，光耦u10的6号脚、电阻r13的一端以及电容c34的一端具有公共接点，该公共接点与电阻r9的一端共同构成上述隔离传输单元的第二电源端正极，电阻r9的另一端以及电阻r11的另一端分别对应与光耦u9的1号脚和光耦u10的1号脚电连接；光耦u9的5号脚与电阻r10的另一端具有公共接点，该公共接点与电阻r12的一端共同构成上述隔离传输单元的第一通信端；光耦u10的5号脚与电阻r13的另一端具有公共接点，该公共接点与光耦u9的3号脚共同构成上述隔离传输单元的第二通信端；光耦u9的4号脚与电容c33的另一端具有公共接点，该公共接点与三极管q3的射极共同构成上述隔离传输单元的第一电源端负极，光耦u10的4号脚与电容c34的另一端具有公共接点，该公共接点构成上述隔离传输单元的第二电源端负极，电阻r12的另一端与三极管q3的基极电连接，三极管q3的集电极与光耦u10的3号脚电连接。

进一步的方案是：上述电源隔离单元包括隔离电源模块u7、电容c25、电容c50，电解电容c26、电解电容c27、tvs管d16和电阻r36，上述隔离电源模块u7的型号为b0505s，其具有1～4号脚，

上述隔离电源模块u7的1号脚、电解电容c26的正极以及电容c25的一端具有公共接点，该公共接点即为上述电源隔离单元的电源输入端正极和第一电源输出端正极，隔离电源模块u7的2号脚、电解电容c26的负极以及电容c25的另一端具有公共接点，该公共接点即为上述电源隔离单元的电源输入端负极和第一电源输出端负极，隔离电源模块u7的4号脚、电容c50的一端、电解电容c27的正极、tvs管d16的一端以及电阻r36的一端具有公共接点，该公共接点即为上述电源隔离单元的第二电源输出端正极，隔离电源模块u7的3号脚、电容c50的另一端、电解电容c27的负极、tvs管d16的另一端以及电阻r36的另一端具有公共接点，该公共接点即为上述电源隔离单元的第二电源输出端负极。

进一步的方案是：上述rs485接口单元包括集成芯片u12、非门电路u11、二极管d6、电阻r14～r19共6只电阻、tvs管d7、tvs管d8、tvs管d9、电容c35、电容c39、共模电感lp2以及匹配电阻选接端子j3和短接帽；上述集成芯片u12为max3085收发器，集成芯片u12具有1～8号脚；非门电路u11为74hc14集成芯片，其具有u11a、u11b、u11c共3个非门电路，非门电路u11具有1～6号脚；共模电感lp2型号为sf090250ylb，共模电感lp2具有1～4号脚，匹配电阻选接端子j3具有1～3号脚；

上述集成芯片u12的1号脚与非门电路u11的3号脚共同构成上述rs485接口单元的对内通信端，集成芯片u12的2号和3号脚以及非门电路u11的2号脚具有公共接点，非门电路u11的1号脚、电容c35的一端、电阻r14的一端以及二极管d6的正极具有公共接点，二极管d6的负极、电阻r14的另一端、集成芯片u12的4号脚以及非门电路u11的6号脚具有公共接点，非门电路u11的4号脚与5号脚电连接，集成芯片u12的8号脚、电阻r15的一端以及电容c39的一端具有公共接点，该公共接点即为上述rs485接口单元的电源端正极，集成芯片u12的6号脚、电阻r15的另一端、tvs管d7的一端、tvs管d9的一端以及共模电感lp2的1号脚具有公共接点，集成芯片u12的7号脚、电阻r16的一端、tvs管d8的一端、tvs管d9的另一端以及共模电感lp2的2号脚具有公共接点，集成芯片u12的5号脚、电阻r16的另一端、tvs管d7的另一端、tvs管d8的另一端、电容c35的另一端以及电容c39的另一端共同构成上述rs485接口单元的电源端负极；共模电感lp2的4号脚与电阻r17的一端电连接，共模电感lp2的3号脚与电阻r18的一端电连接，电阻r18的另一端与电阻r19的一端具有公共接点a，电阻r19的另一端与匹配电阻选接端子j3的3号脚电连接，电阻r17的另一端与匹配电阻选接端子j3的2号脚具有公共接点b，上述公共接点a和公共接点b共同构成上述rs485接口单元的对外通信端；匹配电阻选接端子j3的3脚和2脚间的导通和断开由短接帽插入和拔出相应控制。

进一步的方案是：上述rs232接口单元包括集成芯片u8、电容c28、电容c29、电容c30、电容c31、电容c32，上述集成芯片u8为单电源电平转换芯片max202，集成芯片u8具有1～16号脚，

上述集成芯片u8的1号脚与3号脚通过电容c31相连，集成芯片u8的4号脚与5号脚通过电容c30相连，集成芯片u8的16号脚与电容c32的一端具有公共接点，该公共接点与电容c28的一端共同构成上述rs232接口单元的电源端正极，电容c28的另一端与集成芯片u8的2号脚电连接，集成芯片u8的6号脚与电容c29的一端电连接，电容c32的另一端与集成芯片u8的15号脚具有公共接点，该公共接点与电容c29的另一端共同构成上述rs232接口单元的电源端负极，集成芯片u8的7号脚和8号脚共同构成上述rs232接口单元的对外通信端，集成芯片u8的9号脚和10号脚共同构成上述rs232接口单元的对内通信端。

本实用新型具有积极的效果：（1）本实用新型的自动收发的rs232与rs485隔离转换装置，其通过在rs232接口单元和rs485接口单元之间设置隔离传输单元，通过隔离传输单元的光耦隔离从而可有效避免rs232接口单元的干扰传输到rs485接口单元，并且通过设置电源隔离单元提供两路隔离的dc5v电源为rs232接口单元和rs485接口单元以及隔离传输单元提供工作电源，能够有效抑制rs232接口单元与rs485接口单元之间的串扰和共模干扰。（2）本实用新型的自动收发的rs232与rs485隔离转换装置，其通过在rs485接口单元设置延迟电路，能够有效解决现有同类装置在“全双工通信”工作状态时易出现乱码的问题。（3）本实用新型的自动收发的rs232与rs485隔离转换装置，其整体结构相对简单，成本较低，适于推广应用。

附图说明

图1为本实用新型的电路结构框图；

图2为图1中rs232接口单元的电原理图；

图3为图1中rs485接口单元的电原理图；

图4为图1中隔离传输单元的电原理图；

图5为图1中电源隔离单元的电路图。

上述附图中的附图标记如下：

rs232接口单元10，rs485接口单元20，隔离传输单元30，电源隔离单元40。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

（实施例1）

见图1，本实施例的自动收发的rs232与rs485隔离转换装置，其主要由rs232接口单元10、rs485接口单元20、隔离传输单元30和电源隔离单元40组成。

rs232接口单元10和rs485接口单元20分别设有对内通信端、对外通信端和电源端正负极，隔离传输单元30设有第一和第二通信端以及第一和第二电源端正负极，电源隔离单元40设有电源输入端正负极、第一和第二电源输出端正负极，电源隔离单元40的电源输入端正负极也为第一电源输出端正负极；rs232接口单元10由其对内通信端与隔离传输单元30的第一通信端双向通信，rs485接口单元20由其对内通信端与隔离传输单元30的第二通信端双向通信并通过隔离传输单元30与rs232接口单元10双向通信，rs232接口单元10的电源端正负极以及隔离传输单元30的第一电源端正负极均与电源隔离单元40的第一电源输出端正负极对应电连接，rs485接口单元20的电源端正负极以及隔离传输单元30的第二电源端正负极均与电源隔离单元40的第二电源输出端正负极对应电连接；使用时，rs232接口单元10和rs485接口单元20分别通过rs232总线和rs485总线分别与第一和第二外部通信设备（图中未示出）对应电连接；电源隔离单元40的电源输入端与外部dc5v电源电连接。

见图2，rs232接口单元10主要由集成芯片u8、电容c28、电容c29、电容c30、电容c31、电容c32组成。集成芯片u8为单电源电平转换芯片max202，集成芯片u8具有1～16号脚。

集成芯片u8的1号脚与3号脚通过电容c31相连，集成芯片u8的4号脚与5号脚通过电容c30相连，集成芯片u8的16号脚与电容c32的一端具有公共接点，该公共接点与电容c28的一端共同构成rs232接口单元10的电源端正极（图2中标注vcc5），电容c28的另一端与集成芯片u8的2号脚电连接，集成芯片u8的6号脚与电容c29的一端电连接，电容c32的另一端与集成芯片u8的15号脚具有公共接点，该公共接点与电容c29的另一端共同构成rs232接口单元10的电源端负极，集成芯片u8的7号脚和8号脚（图2中分别标注为rxd和txd）共同构成rs232接口单元10的对外通信端，集成芯片u8的9号脚和10号脚（图2中分别标注为rxd1和txd1）共同构成rs232接口单元10的对内通信端。

见图3，rs485接口单元20主要由集成芯片u12、非门电路u11、二极管d6、电阻r14～r19共6只电阻、tvs管（即瞬态二极管）d7、tvs管d8、tvs管d9、电容c35、电容c39、共模电感lp2以及匹配电阻选接端子j3和短接帽（图中未示出）组成。集成芯片u12为max3085收发器，集成芯片u12具有1～8号脚，非门电路u11为74hc14集成芯片，其具有u11a、u11b、u11c共3个非门电路，u11具有1～6号脚，共模电感lp2型号为sf090250ylb，共模电感lp2具有1～4号脚，匹配电阻选接端子j3具有1～3号脚。

集成芯片u12的1号脚（图3中标注有txd2）与非门电路u11的3号脚（图3中标注有rxd2）共同构成rs485接口单元20的对内通信端，集成芯片u12的2号和3号脚以及非门电路u11的2号脚具有公共接点，非门电路u11的1号脚、电容c35的一端、电阻r14的一端以及二极管d6的正极具有公共接点，二极管d6的负极、电阻r14的另一端、集成芯片u12的4号脚以及非门电路u11的6号脚具有公共接点，非门电路u11的4号脚与5号脚电连接，集成芯片u12的8号脚、电阻r15的一端以及电容c39的一端具有公共接点，该公共接点即为前述的rs485接口单元20的电源端正极（图3中标注vcc51），集成芯片u12的6号脚、电阻r15的另一端、tvs管d7的一端、tvs管d9的一端以及共模电感lp2的1号脚具有公共接点，集成芯片u12的7号脚、电阻r16的一端、tvs管d8的一端、tvs管d9的另一端以及共模电感lp2的2号脚具有公共接点，集成芯片u12的5号脚、电阻r16的另一端、tvs管d7的另一端、tvs管d8的另一端、电容c35的另一端以及电容c39的另一端共同构成前述的rs485接口单元20的电源端负极（图3中标注gnd1）；共模电感lp2的4号脚与电阻r17的一端电连接，共模电感lp2的3号脚与电阻r18的一端电连接，电阻r18的另一端与电阻r19的一端具有公共接点a，电阻r19的另一端与匹配电阻选接端子j3的3号脚电连接，电阻r17的另一端与匹配电阻选接端子j3的2号脚具有公共接点b，公共接点a和公共接点b共同构成前述的rs485接口单元20的对外通信端。电阻r19作为匹配电阻通过匹配电阻选接端子j3由配设的短路帽控制投入或断开，当485总线传输距离超过定长时，插入短路帽将匹配电阻选接端子j3的3脚和2脚导通，电阻r19投入，以保证485总线的稳定性。

见图4，隔离传输单元30主要由光耦u9、光耦u10、电阻r9～r13共5只电阻、电容c33、电容c34以及三极管q3组成。光耦u9和光耦u10的型号均为pc410，光耦u9和光耦u10分别具有1～6号脚。

光耦u9的6号脚、电阻r10的一端以及电容c33的一端具有公共接点，该公共接点与电阻r11的一端共同构成隔离传输单元30的第一电源端正极（图4中标注vcc5），光耦u10的6号脚、电阻r13的一端以及电容c34的一端具有公共接点，该公共接点与电阻r9的一端共同构成隔离传输单元30的第二电源端正极（图4中标注vcc51），电阻r9的另一端以及电阻r11的另一端分别对应与光耦u9的1号脚和光耦u10的1号脚电连接；光耦u9的5号脚与电阻r10的另一端具有公共接点（图4中标注txd1），该公共接点与电阻r12的一端（图4中标注rxd1）共同构成隔离传输单元30的第一通信端；光耦u10的5号脚与电阻r13的另一端具有公共接点（图4中标注rxd2），该公共接点与光耦u9的3号脚（图4中标注txd2）共同构成隔离传输单元30的第二通信端；光耦u9的4号脚与电容c33的另一端具有公共接点，该公共接点与三极管q3的射极共同构成前述的隔离传输单元30的第一电源端负极（图4中标注gnd），光耦u10的4号脚与电容c34的另一端具有公共接点，该公共接点构成前述的隔离传输单元30的第二电源端负极（图4中标注gnd1），电阻r12的另一端与三极管q3的基极电连接，三极管q3的集电极与光耦u10的3号脚电连接。

见图5，电源隔离单元40主要由隔离电源模块u7、电容c25、电容c50、电解电容c26、电解电容c27、tvs管d16和电阻r36组成。隔离电源模块u7的型号为b0505s，其具有1～4号脚。

隔离电源模块u7的1号脚、电解电容c26的正极以及电容c25的一端具有公共接点，该公共接点即为前述的电源隔离单元40的电源输入端正极，也为电源隔离单元40的第一电源输出端正极（图5中标注vcc5），隔离电源模块u7的2号脚、电解电容c26的负极以及电容c25的另一端具有公共接点，该公共接点即为前述的电源隔离单元40的电源输入端负极，也为电源隔离单元40的第一电源输出端负极（图5中标注gnd），隔离电源模块u7的4号脚、电容c50的一端、电解电容c27的正极、tvs管d16的一端以及电阻r36的一端具有公共接点，该公共接点即为前述的电源隔离单元40的第二电源输出端正极（图5中标注vcc51），隔离电源模块u7的3号脚、电容c50的另一端、电解电容c27的负极、tvs管d16的另一端以及电阻r36的另一端具有公共接点，该公共接点即为前述的电源隔离单元40的第二电源输出端负极（图5中标注gnd1）。

本实施例的自动收发的rs232与rs485隔离转换装置，其在使用时的工作原理简述如下：

工作时，由电源隔离单元40提供两路隔离的dc5v电源为rs232接口单元10、rs485接口单元20、隔离传输单元30提供工作电源，加之设有隔离传输单元30，从而能够有效抑制rs232接口单元10与rs485接口单元20之间的串扰和共模干扰。rs232接口单元10用于将与其通过rs232总线连接的第一外部通信设备发出的差分信号通过其集成芯片u8（即max202）转换为ttl电平，并通过隔离传输单元30发送到rs485接口单元20，以及将rs485接口单元20通过隔离传输单元30发出的ttl电平，通过集成芯片u8转换为差分信号，通过rs232总线发送给第一外部通信设备。rs485接口单元20用于将与其通过rs485总线相连的第二外部通信设备发出的差分信号通过集成芯片u12（即max3085）转换为ttl电平，并通过隔离传输单元30发送到rs232接口单元10，以及将rs232接口单元10通过隔离传输单元30发出的ttl电平，通过集成芯片u12转换为差分信号，通过rs485总线发送给第二外部通信设备。从而实现rs232与rs485的自动收发通信。

参见图3，本实施例的自动收发的rs232与rs485隔离转换装置，其为解决现有同类装置“全双工通信”工作状态时易出现乱码的问题，在rs485接口单元20中设有由电阻r14、二极管d6和电容c35组成的延迟电路，工作中，二极管d6不导通时，t=(r14)×(c35)；导通时，只有二极管d6的动作阻抗，可以极端地缩短时间常数。发送数据1时，rxd2为高电平时，此时二极管d6不导通，时间常数为t=(r14)×(c35)，de仍为高电平，驱动器使能，此时di是高电平，驱动器也就会驱动输出a为1，b为0，输出逻辑1。从而可以避免在“全双工”工作时出现乱码。

以上实施例是对本实用新型的具体实施方式的说明，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以做出各种变换和变化而得到相对应的等同的技术方案，因此所有等同的技术方案均应该归入本实用新型的专利保护范围。