一种矿用rs-485隔离中继器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种工业通信技术领域，尤其涉及一种适用于煤矿井下的RS-485通信的隔离中继器。
【背景技术】
[0002]RS-485总线是一种用于设备互联网的、经济型的、传统的工业总线信号传输方式。RS-485总线是测控领域广泛采用的一种现场总线形式，由于采用了平衡发送和差分接收的方式，可以有效地克服共模干扰，并具有较高的数据传输速率和传输距离。
[0003]随着煤矿监控系统的发展，由RS-485通信接口所组成的监控网络，已被广泛的应用于煤矿电力、安全等监控系统中。由于井下环境的特殊性，一般设备输出的RS-485信号不能满足煤矿井下的要求，因此需要对内部提供的信号与对外输出的信号进行隔离，即采用RS-485隔离中继器。
[0004]目前，传统的RS-485隔离中继器一般采用光耦隔离方式，该隔离中继器主要包括非隔离485芯片、高速光耦以及隔离电源，隔离电源为光耦两侧提供隔离电源，发送、接收以及收发控制信号通过高速光耦实现隔离，从而实现了通信隔离。该方式主要缺点有电路结构复杂、速率受限制等。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题在于:克服现有技术中存在的RS-485隔离中继器存在的问题，提供一种简单实用的RS-485隔离中继器，可广泛应用于煤矿井下的RS-485信号隔离场合。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案实现的:
[0007]一种矿用RS-485隔离中继器，其特征在于，包括信号I端、信号2端、自动收发转换电路及隔离电源，所述信号I端的发送端和信号2端接收端连接，信号I端的接收端和信号2端发送端连接，自动收发转换电路I连接信号I端的发送端和收发控制端，自动收发转换电路2连接信号2端的发送端和收发控制端，隔离电源为信号I端及信号2端提供隔离电源。该中继器电路设计符合煤矿安全生产技术规范和要求，可用于煤矿井下RS-485通信。
[0008]本实用新型矿用RS-485隔离中继器与现有技术相比，具有如下有益效果:
[0009]1.本实用新型具有模块化、小体积、低功耗的特点；
[0010]2.本实用新型消除了与光耦相关的不确定的电流传送比率、非线性传送特性以及随时间漂移和随温度漂移问题；
[0011]3.本实用新型在进行设计时充分考虑煤矿本质安全要求，满足煤矿井下特殊环境对电气设备的要求，能够用于煤矿井下的RS-485信号隔离场合。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型结构框图；
[0013]图2为本实用新型信号I端及自动收发转换电路I电路图；
[0014]图3为本实用新型信号2端及自动收发转换电路2电路图；
[0015]图4为本实用新型隔离电源电路图。
【具体实施方式】
[0016]为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白与理解，以下结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。本实施例不得用于解释对本实用新型保护??围的限制。
[0017]参看图1
[0018]本实施例所述的矿用RS-485隔离中继器，包括信号I端、信号2端、自动收发转换电路及隔离电源，所述信号I端的发送端和信号2端接收端连接，信号I端的接收端和信号2端发送端连接，自动收发转换电路I连接信号I端的发送端和收发控制端，自动收发转换电路2连接信号2端的发送端和收发控制端，隔离电源为信号I端及信号2端提供隔离电源。该中继器电路设计符合煤矿安全生产技术规范和要求，可用于煤矿井下RS-485通信。
[0019]参看图2
[0020]该电路包括信号I端及自动收发转换电路1，信号I端包括浪涌保护电路、防反射电阻及基于SP485构成的RS-485通信电路，自动收发转换电路I包括反相器74HC1G04、电阻、电容及二极管等。
[0021]参看图3
[0022]该电路包括信号2端及自动收发转换电路2，信号2端包括浪涌保护电路、防反射电阻及基于ADM3483构成的RS-485通信电路，自动收发转换电路2包括反相器74HC1G04、电阻、电容及二极管等。
[0023]参看图4
[0024]所述隔离电源电路采用广东金升阳公司生产的B0505S-1W隔离电源模块，该电源输入输出均为5V隔离电源，对电源输入端及输出端进行滤波处理。
[0025]中继器工作原理如下:
[0026]中继器分为空闲和数据传输两种状态，数据传输格式通常是起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。空闲时发送口为高电平，当有数据时总线由高电平跳至低电平，这个低电平就作为起始位。
[0027](I)空闲状态
[0028]当中继器上电启动运行或总线上没有数据传送时，中继器工作在空闲状态，RS-485收发器U1、U2均为接收数据状态，收发控制端DI2、R02均为高电平。
[0029](2)数据右传
[0030]当RS-485收发器Ul检测到连接其A1、B1引脚总线上的差动信号有数据向左传送时，它通过RS-485收发器Ul的RO引脚以RS-232的方式逐位接收数据，并通过RS-485收发器U2的TXD引脚以RS-232的方式逐位输出数据。
[0031]当差分信号变为低电平(起始位)时，DI2变为低电平，DI2除了作为数据外又经过施密特触发器的整形、反向后作为U2的控制信号，由于控制信号此时为高电平，表示发送允许，故U2将低电平信号通过A2、B2差分输出。
[0032]起始位结束后，后面的数据位可能为高位，也可能为低位，分以下两种情况说明:
[0033]I)如果是低位，根据前面分析可知，可输出低电平。
[0034]2)如果是高位，高电平信号可以被Ul接收，但不能通过U2，因为此时DI2为高电平，则U2的收发控制信号为低电平，故U2处于接收状态。此时由于电阻的上拉作用，U2的A2、B2差分总线上还是呈现为高电平信号。
[0035](3)数据左传
[0036]当RS-485收发器U2检测到连接其A2、B2引脚总线上的差动信号有数据向左传送时，它通过RS-485收发器U2的RXD引脚以RS-232的方式逐位接收数据，并通过RS-485收发器Ul的DI引脚以RS-232的方式逐位输出数据。
[0037]当差分信号变为低电平(起始位)时，R02变为低电平，R02除了作为数据外又经过施密特触发器的整形、反向后作为Ul的控制端，由于控制信号此时为高电平，表示发送允许，故Ul将低电平信号通过Al、BI差分输出。
[0038]起始位结束后，后面的数据位可能为高位，也可能为低位，分以下两种情况说明:
[0039]I)如果是低位，根据前面分析可知，可输出低电平。
[0040]2)如果是高位，高电平信号可以被U2接收，但不能通过U1，因为此时R02为高电平，则Ul的收发控制信号为低电平，故Ul处于接收状态。此时由于电阻的上拉作用，Ul的AUBl差分总线上还是呈现为高电平信号。
[0041]自动收发转换电路作用如下:
[0042]当自动收发转换电路的输入信号为低电平时，RC延时电路经过二极管放电，经过极短放电延时，输出控制信号为高电平；当输入信号为高电平时，RC延时电路充电，经过与RC乘积有关时间充电延时，输出控制信号为低电平。。因此发送器在发送高电平的时候，在短延时内不再是处于高阻状态，仍有驱动电流存在，这样在一定程度上可以增加接口的抗干扰能力。
【主权项】
1.一种矿用RS-485隔离中继器，其特征在于，包括信号I端、信号2端、自动收发转换电路及隔离电源，所述信号I端的发送端和信号2端接收端连接，信号I端的接收端和信号2端发送端连接，自动收发转换电路I连接信号I端的发送端和收发控制端，自动收发转换电路2连接信号2端的发送端和收发控制端，隔离电源为信号I端及信号2端提供隔离电源。
2.根据权利要求1所述的矿用RS-485隔离中继器，其特征在于，所述信号I端采用非隔离的485芯片，所述信号2端采用隔离485芯片ADM2483。
【专利摘要】本实用新型公开了一种矿用RS-485隔离中继器，其特征在于，包括信号1端、信号2端、自动收发转换电路及隔离电源，所述信号1端的发送端和信号2端接收端连接，信号1端的接收端和信号2端发送端连接，自动收发转换电路1连接信号1端的发送端和收发控制端，自动收发转换电路2连接信号2端的发送端和收发控制端，隔离电源为信号1端及信号2端提供隔离电源。该中继器电路设计符合煤矿安全生产技术规范和要求，可用于煤矿井下RS-485通信。
【IPC分类】H04L12-02
【公开号】CN204442400
【申请号】CN201520162558
【发明人】吴淼, 刘希高, 刘志民, 吕一鸣, 周游, 张金涛, 罗婉婉, 李旭, 郝建生, 马昭, 王学成, 王传武
【申请人】中国矿业大学(北京)
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年3月23日