一种通讯管理机模块的制作方法

文档序号:10897785
一种通讯管理机模块的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及自动化技术领域,公开了一种通讯管理机模块。所述通讯管理机模块采用了基于电磁隔离芯片ADE248E的RS485电磁隔离电路来进行RS485串口隔离及驱动,由于RS485电磁隔离电路中的元件极少,不但可以减少整个模块的PCB板占用面积,从而利于小型化设计和/或集成多路RS485电磁隔离电路,还可以大幅度地简化电路的走线布局,便于实现线路之间的电磁防干扰设计,从而可提高整个模块的稳定性和可靠性。此外,所述通信管理机模块还具有数据交互速度快、工作指示明确、应用性强和结构简单等优点,便于实际推广和使用。
【专利说明】
一种通讯管理机模块
技术领域
[0001]本实用新型涉及自动化技术领域,具体地,涉及一种通讯管理机模块。
【背景技术】
[0002]通讯管理机是一种具有综合通信功能的网络规约转换装置,其作为自动化系统的核心组成部分,广泛应用于电力自动化、工业自动化等系统,为不同的监控后台SCADA(Supervisory Control And Data Acquisit1n,即数据采集与监视控制系统)系统、电力保护装置、智能设备、管理系统等提供包含以太网、串口等不同通信接口的综合数据通信处理功能,其主要功能是处理上行、下行信息,完成不同协议的转发,实现不同系统的通信透明传输。
[0003]通讯管理机主要由串口隔离及RS485驱动电路模块和MClKMicrocontrollerUnit,即微控制单元)单元构成,其中,串口隔离及RS485驱动电路模块作为底层数据采集模块,直接通过双绞线与外部仪器设备相连接,负责与工业现场仪器、仪表、传感器等设备进行通信,而MCU单元用于管理与外部仪器设备的通讯,在需要对外部仪器设备进行通讯时,由MCU单元发出通信指令,启动与外部仪器设备相连的所述串口隔离及RS485驱动电路模块,实现数据的交互。
[0004]传统的串口隔离及RS485驱动电路模块一般由光耦器件、若干电阻和RS485驱动芯片构成,但是由于是基于光电隔离技术来进行隔离驱动,容易存在如下问题:(I)光耦器件体积较大,整个电路模块需要占用较大的PCB( Printed Circuit Board,印制电路板)板面积,不利于整个通讯管理机的小型化设计;(2)电路元件较多,只要有一个元件出现故障,SP会导致整个电路模块的失效,同时还不利于元件的走线布局,容易受到线路之间的电磁干扰,因此电路的稳定性和可靠性有限;(3)由于是进行光电隔离,数据交互的速度受到一定的限制。
【实用新型内容】
[0005]针对前述现有通讯管理机模块中串口隔离及RS485驱动电路模块的问题,本实用新型提供了一种通讯管理机模块,采用了基于电磁隔离芯片ADE248E的RS485电磁隔离电路来进行RS485串口隔离及驱动,由于RS485电磁隔离电路中的元件极少,不但可以减少整个模块的PCB板占用面积,从而利于小型化设计和/或集成多路RS485电磁隔离电路,还可以大幅度地简化电路的走线布局,便于实现线路之间的电磁防干扰设计,从而可提高整个模块的稳定性和可靠性。此外,所述通信管理机模块还具有数据交互速度快、工作指示明确、应用性强和结构简单等优点,便于实际推广和使用。
[0006]本实用新型采用的技术方案,提供了一种通讯管理机模块,包括微控制器、LED指示电路、以太网接口电路和若干路RS485电磁隔离电路,其中,所述微控制器分别连接所述LED指示电路、所述以太网接口电路和各路所述RS485电磁隔离电路;所述RS485电磁隔离电路由电磁隔离芯片ADE248E、第一隔离电容和第二隔离电容构成,其中,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚I分别连接第一直流电源和所述第一隔离电容的第一连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚2、引脚8和所述第一隔离电容的第二连接端分别连接第一直流地,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚3连接所述微控制器的第一输入端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚4和引脚5相连并连接所述微控制器的第一输出端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚6连接所述微控制器的第二输出端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚16分别连接第二直流电源和所述第二隔离电容的第一连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚15、引脚9和所述第二隔离电容的第二连接端分别连接第二直流地,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚14和引脚11相连并连接双绞线A线连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚13和引脚12相连并连接双绞线B线连接端。
[0007]具体的,所述LED指示电路由第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一发光二极管、第二发光二极管和场效应晶体管构成,其中,所述第一发光二极管和所述第二发光二极管为发光颜色互不相同的发光二极管;所述第一电阻的第一连接端和所述第二电阻的第一连接端分别连接所述微控制器的第三输出端和第四输出端,所述第二电阻的第一连接端还连接所述场效应晶体管的栅极,所述第一电阻的第二连接端连接所述第一发光二极管的阴极,所述第一发光二极管的阳极、所述第二发光二极管的阳极和所述第二电阻的第二连接端分别连接第三直流电源,所述第二发光二极管的阴极连接所述第三电阻的第一连接端,所述第三电阻的第二连接端连接所述场效应晶体管的漏极,所述场效应晶体管的源极连接第三直流地。
[0008]进一步具体的,所述场效应晶体管采用型号为IRLML2502的MOSFET管。
[0009]进一步具体的,所述第一发光二极管为绿色发光二极管,所述第二发光二极管为红色发光二极管。
[0010]进一步具体的,所述第一电阻的电阻值为47欧姆,所述第二电阻的电阻值为100K欧姆,所述第三电阻的电阻值为47欧姆。
[0011]具体的,所述微控制器采用芯片型号为ARM926的嵌入式微控制器。
[0012]具体的,所述第一隔离电容和所述第二隔离电容的电容值均为100nF。
[0013]综上,采用本实用新型所提供的一种通讯管理机模块,具有如下有益效果:(1)由于RS485电磁隔离电路中的元件极少,可以减少整个模块的PCB板占用面积,从而利于小型化设计和/或集成多路RS485电磁隔离电路;(2)由于RS485电磁隔离电路中的元件极少,还可以大幅度地简化电路的走线布局,便于实现线路之间的电磁防干扰设计,从而可提高整个模块的稳定性和可靠性;(3)由于是进行电磁隔离,相比较于常规的光电隔离,其数据交互的速度更快;(4)通过在通讯管理机模块中配置的LED指示电路,还可以进行亮灯指示,明确指示工作状态;(5)通过在通讯管理机模块中配置的以太网接口电路,可以实现与外部计算机的连接,以便远端监控或远端数据交互;(6)所述通讯管理机模块具有应用性强和结构简单等优点,便于实际推广和使用。
【附图说明】
[0014]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是本实用新型提供的通讯管理机模块的电路结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下将参照附图,通过实施例方式详细地描述本实用新型提供的通讯管理机模块。在此需要说明的是,对于这些实施例方式的说明用于帮助理解本实用新型,但并不构成对本实用新型的限定。
[0017]本文中描述的各种技术可以用于但不限于自动化技术领域,还可以用于其它类似领域。
[0018]本文中术语“和/或”,仅仅是一种描述关联对象的关联关系,表示可以存在三种关系,例如,A和/SB,可以表示:单独存在A,单独存在B,同时存在A和B三种情况,本文中术语“/和”是描述另一种关联对象关系,表示可以存在两种关系,例如,A/和B,可以表示:单独存在A,单独存在A和B两种情况,另外,本文中字符,一般表示前后关联对象是一种“或”关系O
[0019]实施例一
[0020]图1示出了本实用新型提供的通讯管理机模块的电路结构示意图。本实施例提供的所述通讯管理机模块,包括微控制器、LED指示电路、以太网接口电路和若干路RS485电磁隔离电路,其中,所述微控制器分别连接所述LED指示电路、所述以太网接口电路和各路所述RS485电磁隔离电路;所述RS485电磁隔离电路由电磁隔离芯片ADE248E、第一隔离电容Cl和第二隔离电容C2构成,其中,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚I分别连接第一直流电源VDDl和所述第一隔离电容Cl的第一连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚2、引脚8和所述第一隔离电容Cl的第二连接端分别连接第一直流地GNDl,所述电磁隔离芯片ADE248E的弓丨脚3连接所述微控制器的第一输入端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚4和引脚5相连并连接所述微控制器的第一输出端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚6连接所述微控制器的第二输出端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚16分别连接第二直流电源VDD2和所述第二隔离电容C2的第一连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚15、引脚9和所述第二隔离电容C2的第二连接端分别连接第二直流地GND2,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚14和引脚11相连并连接双绞线A线连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚13和引脚12相连并连接双绞线B线连接端。
[0021]如图1所示,所述通讯管理机模块还包括为其它电路或器件提供电能支持的电源电路,所述微控制器可以但不限于采用芯片型号为ARM926的嵌入式微控制器,其连接有N路所述RS485电磁隔离电路,其中,N为有限自然数,所述第一直流电源VDDl提供的直流电压和所述第二直流电源VDD2提供的直流电压可以但不限于为3.3V。所述微控制器一方面管理多路所述RS485电磁隔离电路,以便与多个外部仪器设备进行互联通讯,另一方面还可通过所述LED指示电路指示工作状态,并通过所述以太网接口电路外接计算机,以便进行远端监控或远端数据交互;所述RS485电磁隔离电路只包含有3个元件:电磁隔离芯片ADE248E、第一隔离电容Cl和第二隔离电容C2,其中,电磁隔离芯片ADE248E是一种基于电磁隔离技术的集成芯片,此外还采用了高速CMOS工艺和芯片级的变压器技术,其内部集成有三通道的数字隔离器、带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器。
[0022]如图1所示,在所述RS485电磁隔离电路中,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚I为芯片的VDDl连接端,用于输入第一直流电压;所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚2和引脚8为GNDl连接端,用于连接参考信号地;所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚3为RxD连接端,用于向所述微控制器发送数据信号;所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚4为非RE连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚5为DE连接端,这两个端口用于接收来自所述微控制器的控制信号,切换所述电磁隔离芯片ADE248E的收发状态;所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚6为TxD连接端,用于接收来自所述微控制器的数据信号;所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚7和引脚10为NC连接端,即空引脚,通常悬空处理;所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚11为Y连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚14为A连接端,这两个引脚用于承载双绞线A线电压电平;所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚12为非Z连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚13为非B连接端,这两个引脚用于承载双绞线B线电压电平;所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚9和引脚15为GND2连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚16为VDD2连接端。所述双绞线A线连接端和所述双绞线B线连接端分别用于连接双绞线的两根连接线,以便与外部仪器设备互联。所述第一隔离电容Cl和所述第二隔离电容C2分别用于隔离对应的直流电源和对应的直流地之间的电压,为了达到较好的电压隔离效果,进一步具体的,如图1所示,所述第一隔离电容Cl和所述第二隔离电容C2的电容值均为100nF。
[0023]所述通讯管理机模块的基本工作原理可以但不限于如下:(I)当所述微控制器的第一输出端输出低电平信号时,此时所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚4有效,所述电磁隔离芯片ADE248E处于RS485接收数据状态,此时若所述双绞线A线连接端和所述双绞线B线连接端存在一定电压差,则通过所述引脚3向所述微控制器导入外部的数据信号;(2)当所述微控制器的第一输出端输出高电平信号时,此时所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚5有效,所述电磁隔离芯片ADE248E处于RS485发送数据状态,此时若所述引脚6接收到来自所述微控制器的第二输出端的数据信号,则在所述双绞线A线连接端和所述双绞线B线连接端之间输出具有一定电压差的信号。由此采用基于电磁隔离芯片ADE248E的RS485电磁隔离电路,可以进行RS485串口隔离及驱动,由于RS485电磁隔离电路中的元件极少,不但可以减少整个模块的PCB板占用面积,利于小型化设计和/或集成多路RS485电磁隔离电路,还可以大幅度地简化电路的走线布局,便于实现线路之间的电磁防干扰设计,从而可提高整个模块的稳定性和可靠性。此外,所述通信管理机模块还具有数据交互速度快、工作指示明确、应用性强和结构简单等优点,便于实际推广和使用。
[0024]具体的,所述LED指示电路由第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3、第一发光二极管Dl、第二发光二极管D2和场效应晶体管M0SFET1构成,其中,所述第一发光二极管Dl和所述第二发光二极管D2为发光颜色互不相同的发光二极管;所述第一电阻Rl的第一连接端和所述第二电阻R2的第一连接端分别连接所述微控制器的第三输出端和第四输出端,所述第二电阻R2的第一连接端还连接所述场效应晶体管M0SFET1的栅极,所述第一电阻Rl的第二连接端连接所述第一发光二极管Dl的阴极,所述第一发光二极管Dl的阳极、所述第二发光二极管D2的阳极和所述第二电阻R2的第二连接端分别连接第三直流电源VDD3,所述第二发光二极管D2的阴极连接所述第三电阻R3的第一连接端,所述第三电阻R3的第二连接端连接所述场效应晶体管MOSFETI的漏极,所述场效应晶体管MOSFETI的源极连接第三直流地GND3o
[0025]如图1所示,在所述LED指示电路中,所述场效应晶体管M0SFET1可以但不限于采用型号为IRLML2502的MOSFET管,所述第三直流电源VDD3提供的直流电压可以但不限于为5V。所述LED指示电路的工作原理可以当不限于如下:(I)在所述微控制器控制所述电磁隔离芯片ADE248E进行数据发送时,在所述微控制器的第三输出端输出低电平,在所述电磁隔离芯片ADE248E的第四输出端输出低电平,此时在所述第一发光二极管Dl的阳极与阴极之间存在正向电压,使得所述第一发光二极管Dl发光,指示目前处于数据发送状态,而此时由于所述场效应晶体管M0SFET1的漏源极(S卩DS)之间出现截止(因栅极G为低电平),所述第二发光二极管D2不发光;(2)在所述微控制器控制所述电磁隔离芯片ADE248E进行数据接收时,在所述微控制器的第三输出端输出高电平,在所述电磁隔离芯片ADE248E的第四输出端输出高电平,此时在所述第二发光二极管D2的阳极与阴极之间存在正向电压,且由于所述场效应晶体管M0SFET1的漏源极(S卩DS)之间出现导通(因栅极G为高电平),使得所述第二发光二极管D2发光,指示目前处于数据接收状态,而此时所述第一发光二极管DI不发光。由于所述第一发光二极管Dl和所述第二发光二极管D2为发光颜色互不相同的发光二极管,可以进行不同颜色的指示,进一步明确工作指示效果。
[0026]进一步具体的,所述第一发光二极管Dl可以但不限于为绿色发光二极管(DlBlue),所述第二发光二极管D2可以但不限于为红色发光二极管(D2 Red)。所述第一电阻Rl的电阻值可以但不限于为47欧姆,所述第二电阻R2的电阻值可以但不限于为100K欧姆,所述第三电阻R3的电阻值可以但不限于为47欧姆。所述第一电阻R1、所述第二电阻R2和所述第三电阻R3分别用于在对应支路中进行限流,保护发光二极管和所述微控制器芯片。
[0027]综上,本实施例所提供的通讯管理机模块,具有如下有益效果:(I)由于RS485电磁隔离电路中的元件极少,可以减少整个模块的PCB板占用面积,从而利于小型化设计和/或集成多路RS485电磁隔离电路;(2)由于RS485电磁隔离电路中的元件极少,还可以大幅度地简化电路的走线布局,便于实现线路之间的电磁防干扰设计,从而可提高整个模块的稳定性和可靠性;(3)由于是进行电磁隔离,相比较于常规的光电隔离,其数据交互的速度更快;
(4)通过在通讯管理机模块中配置的LED指示电路,还可以进行亮灯指示,明确指示工作状态;(5)通过在通讯管理机模块中配置的以太网接口电路,可以实现与外部计算机的连接,以便远端监控或远端数据交互;(6)所述通讯管理机模块具有应用性强和结构简单等优点,便于实际推广和使用。
[0028]如上所述,可较好地实现本实用新型。对于本领域的技术人员而言,根据本实用新型的教导,设计出不同形式的通讯管理机模块并不需要创造性的劳动。在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下对这些实施例进行变化、修改、替换、整合和变型仍落入本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种通讯管理机模块,其特征在于,包括微控制器、LED指示电路、以太网接口电路和若干路RS485电磁隔离电路,其中,所述微控制器分别连接所述LED指示电路、所述以太网接口电路和各路所述RS485电磁隔离电路; 所述RS485电磁隔离电路由电磁隔离芯片ADE248E、第一隔离电容(Cl)和第二隔离电容(C2)构成,其中,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚I分别连接第一直流电源(VDDl)和所述第一隔离电容(Cl)的第一连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚2、引脚8和所述第一隔离电容(Cl)的第二连接端分别连接第一直流地(GNDl),所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚3连接所述微控制器的第一输入端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚4和引脚5相连并连接所述微控制器的第一输出端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚6连接所述微控制器的第二输出端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚16分别连接第二直流电源(VDD2)和所述第二隔离电容(C2)的第一连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚15、引脚9和所述第二隔离电容(C2)的第二连接端分别连接第二直流地(GND2),所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚14和引脚11相连并连接双绞线A线连接端,所述电磁隔离芯片ADE248E的引脚13和引脚12相连并连接双绞线B线连接端。2.如权利要求1所述的一种通讯管理机模块,其特征在于,所述LED指示电路由第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第一发光二极管(D1)、第二发光二极管(D2)和场效应晶体管(M0SFET1)构成,其中,所述第一发光二极管(Dl)和所述第二发光二极管(D2)为发光颜色互不相同的发光二极管; 所述第一电阻(Rl)的第一连接端和所述第二电阻(R2)的第一连接端分别连接所述微控制器的第三输出端和第四输出端,所述第二电阻(R2)的第一连接端还连接所述场效应晶体管(M0SFET1)的栅极,所述第一电阻(Rl)的第二连接端连接所述第一发光二极管(Dl)的阴极,所述第一发光二极管(Dl)的阳极、所述第二发光二极管(D2)的阳极和所述第二电阻(R2)的第二连接端分别连接第三直流电源(VDD3 ),所述第二发光二极管(D2)的阴极连接所述第三电阻(R3)的第一连接端,所述第三电阻(R3)的第二连接端连接所述场效应晶体管(MOSFETI)的漏极,所述场效应晶体管(M0SFET1)的源极连接第三直流地(GND3)。3.如权利要求2所述的一种通讯管理机模块,其特征在于,所述场效应晶体管(M0SFET1)采用型号为 IRLML2502 的 MOSFET 管。4.如权利要求2所述的一种通讯管理机模块,其特征在于,所述第一发光二极管(Dl)为绿色发光二极管,所述第二发光二极管(D2)为红色发光二极管。5.如权利要求2所述的一种通讯管理机模块,其特征在于,所述第一电阻(Rl)的电阻值为47欧姆,所述第二电阻(R2)的电阻值为100K欧姆,所述第三电阻(R3)的电阻值为47欧姆。6.如权利要求1所述的一种通讯管理机模块,其特征在于,所述微控制器采用芯片型号为ARM926的嵌入式微控制器。7.如权利要求1所述的一种通讯管理机模块,其特征在于,所述第一隔离电容(Cl)和所述第二隔离电容(C2)的电容值均为100nF。
【文档编号】H04L12/28GK205584218SQ201620403677
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】李陈, 毛华彬, 汪庆
【申请人】四川中浩控制技术有限公司
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