支持热插拔的RS485电路的制作方法

本发明涉及太阳能热发电技术领域，具体地，涉及支持热插拔的rs485电路。

背景技术：

太阳能热发电是当前太阳能利用的一种主要方式。当前太阳能热发电按照太阳能采集方式可划分为(1)塔式太阳能热发电；(2)槽式太阳能热发电；(3)碟式太阳能热发电。在太阳能热发电领域，塔式太阳能热发电因其具有高光热转换效率，高聚焦温度，控制系统安装调试简单，散热损失少等优势，将成为下一个可商业化运营的新型能源技术。

在塔式太阳能热发电领域，定日镜控制器为塔式太阳能热发电系统的一个重要组成部分。定日镜控制器为定日镜的驱动装置，定日镜控制器通过rs485接收主机下发的命令，执行定日镜的转角。如图1所示，通过角度调整定日镜将太阳光反射到固定的吸热器上，对吸热工质进行加热，从而将光能转化为热能，进而驱动汽轮机发电。

现有的rs485电路控制器出来直接与rs485收发器相连，热插拔过程中容易出现发送和接收错误的数据包，影响系统的通讯可靠。现有的rs485电路的供电电源没有使用缓启动电路，热插拔过程中容易出现电流过大导致总线电压拉低，影响系统的供电质量。现有的rs485电路的供电直流24v转直流5v电路没有设置开关阀值电压，热插拔过程中容易出现电源还未稳定时rs485电路开始接收和发送数据，从而导致错误的数据传输。现有的rs485电路总线上没有配置限流电阻，热插拔过程中容易出现电流倒灌导致器件损坏。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种支持热插拔的rs485电路。

根据本发明提供的一种支持热插拔的rs485电路，包括：控制器、rs485收发器、直流电源、驱动电路、继电器；所述rs485收发器的接收导线rxd、发送导线txd和模式切换rts导线与所述控制器连接；所述rs485收发器的差分导线与外部rs485总线连接；所述直流电源给所述控制器、rs485收发器、驱动电路提供电能；其中：

当rs485收发器的供电电压大于或者等于预设工作电压时，所述驱动电路输出导通信号，控制所述接收导线rxd、发送导线txd和模式切换rts导线上的继电器闭合；

当rs485收发器的供电电压小于预设工作电压时，所述驱动电路输出关断信号，控制所述接收导线rxd、发送导线txd和模式切换rts导线上的继电器断开；

当rs485收发器的供电电压大于或者等于预设工作电压，且达到预设的延时时长后，控制rs485收发器的差分导线上的继电器闭合，使用所述差分导线与控制器连通。

可选地，当rs485收发器的差分导线上的继电器闭合时，所述控制器监听外部rs485总线上的数据流，并在确定所述数据流为正确数据时，开启所述控制器的通信功能。

可选地，还包括：缓启动电路，所述缓启动电路连接在所述直流电源和所述rs485收发器之间，用于将所述直流电源的输出24v直流电压转换为5v直流电压。

可选地，还包括：供电电压检测电路，所述供电电压检测电路与所述驱动电路、rs485收发器电连接，用于检测rs485收发器的供电电压，并根据所述rs485收发器的供电电压发送给所述驱动电路，以使得所述驱动电路根据所述供电电压生成导通信号，或者关断信号。

可选地，所述供电电压检测电路包含有电压比较器，所述电压比较器用于比较所述rs485收发器的供电电压与预设工作电压之间的大小；

当所述rs485收发器的供电电压大于或者等于预设工作电压时，所述电压比较器输出高电平；

当所述rs485收发器的供电电压小于于预设工作电压时，所述电压比较器输出低电平。

可选地，当所述电压比较器输出高电平时，所述驱动电路生成导通信号；当所述电压比较器输出低电平时，所述驱动电路生成关断信号。

可选地，所述控制器中设置有延时电路，当rs485收发器的供电电压大于或者等于预设工作电压，延时电路开始计时，当到达预设的延时时长后，所述驱动电路控制所述差分导线上的继电器闭合。

可选地，所述rs485收发器的差分导线与外部rs485总线之间还设置有限流电阻，所述限流电阻用于限制外部rs485总线拔插时的冲击电流。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明提供的支持热插拔的rs485电路，可以根据供电电压与预设工作电压之间的关系来控制rs485电路接收导线rxd、发送导线txd、模式切换rts导线、差分导线的导通和断开，提升rs485电路热插拔时的可靠性，减小热插拔时对总线的电流冲击，防止热插拔时的电流倒灌。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明提供的塔式太阳能热发电系统的结构示意图；

图2为本发明提供的缓启动电路结构示意图；

图3为本发明提供的带阀值配置的直流24v转直流5v的电路结构示意图；

图4为本发明提供的rs485供电电压检测电路和mos管驱动电路的示意图；

图5为本发明提供的rs485的电路结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

图1为本发明提供的塔式太阳能热发电系统的结构示意图，如图1所示，塔式太阳能热电站通过定日镜控制器控制定日镜1跟踪太阳光，使太阳光在位于吸热塔顶端的吸热器2的表面聚集，从而使得汇聚的太阳光对吸热工质进行加热，实现光能到热能的转换，最后再将热能转化为电能，达到太阳能热发电的目的。

图2为本发明提供的缓启动电路结构示意图；如图2所示，缓启动电路包括：p沟道mos管u1，放电二极管d1，输入电压分压电阻r1和r6，缓启动时间配置电容c2，mos管栅极和源极过压保护稳压二极管d2，mos管栅极防振荡电阻r2，米勒效应区调节器r4和c3。

图3为本发明提供的带阀值配置的直流24v转直流5v的电路结构示意图；如图3所示，带阀值配置的直流24v转直流5v的电路包括：buck电源芯片u3，续流二极管d3，功率电感l1，滤波电容c6，分压电阻r13和r24，环路调节器r22和c10，频率配置电阻r19，缓启动电容c8，输入启动阀值配置电阻r10和r18。

图4为本发明提供的rs485供电电压检测电路和mos管驱动电路的示意图；如图4所示，rs485电路的供电电压检测电路包括：比较器u2，分压电阻r7和r9，输入偏置电阻r5、r15和r26，输出上拉电阻r8、r16和r27。mos管驱动电路包括：继电器rl1、rl2和rl3，mos管q1、q2和q3。

参见图2～图4，当缓启动电路输出电压达到其工作阀值时。热插拔时24v输入电压达到mos管的开启电压时mos管才开始导通，导通会持续一段时间，从而减小对总线的电流冲击，并将24v直流电传输给图3所示的电路。通过rs485供电电压检测电路检测图3中电路的输出电压，输出电压达到系统工作电压时，驱动mos管，导通控制器和rs485之间的接收导线、发送导线和模式切换导线。

图5为本发明提供的rs485的电路结构示意图，如图5所示，rs485的电路包括：rs485收发器电路、rs485差分导线(485+和485-)通断控制继电器电路、rs485差分导线(485+和485-)通断使能信号检测电路；其中：

rs485收发器电路包括：rs485收发器u4，rs485收发器u4去耦电容c4，限流电阻r12和r21，匹配电阻r11、r17和r23。

rs485差分导线(485+和485-)通断控制继电器电路包括：继电器rl4和rl5，mos管q4和q5，三极管q6和q7，上拉电阻r36和r34，下拉电阻r30和r33，三极管基极电阻r35和r37。

具体地，rs485电路串口的接收导线(rxd)、发送导线(txd)和模式切换(rts)导线，在热插拔时使用继电器控制电路的连通，所述继电器的通断由供电电压的阀值控制。rs485电路的rs485收发器(u4)的差分导线(485+和485-)，在热插拔时使用继电器控制电路的连通，所述继电器的通断由控制器(u5)控制。当串口线和差分线导通后，控制器(u5)先监听rs485总线上的数据流，接收到正确的数据流后，控制器(u5)开始正常通信。

可选地，rs485差分导线的通断是由rs485电路的供电电压检测电路的输出及控制器(mcu)的控制决定的，rs485电路的供电电压检测电路的输出都为高电平时且控制器(mcu)延时后才导通。rs485电路的供电电压检测电路通过比较器检测供电电压，高于rs485电路工作电压输出高电平，低于rs485电路工作电压输出低电平。rs485电路的供电来源于直流24v转直流5v电路。直流24v转直流5v电路来源于缓启动电路。rs485电路的总线通过安装电阻限制总线插拔时的电流。

具体地，rs485电路串口3条导线(rxd、txd、rts)的通断控制方法如下：

步骤a1：检测rs485供电电源；

步骤a2：若上电时供电电压大于正常工作电压后驱动电路输出导通信号，则控制接收导线(rxd)、发送导线(txd)和模式切换(rts)导线导通；

步骤a3：若掉电时供电电压小于正常工作电压后驱动电路输出关断信号，则控制接收导线(rxd)、发送导线(txd)和模式切换(rts)导线关断。

具体地，rs485收发器(u4)差分线的通断控制方法如下：

步骤b1：检测供电电压阀值比较器的输出结果；

步骤b2：通过控制器(u5)的判断延时，达到设定的延时值后，输出导通信号，使得rs485差分线导通。

本发明中，rs485电路配置限流电阻，防止热插拔时的电流倒灌，当供电电压检测电路输出都为高电平时，高电平输入到控制器(mcu)，控制器判断为高电平后再延时，rs485收发器与rs485总线之间导通。

可选地，接收导线、发送导线和模式切换导线处于控制器和rs485收发器之间。rs485差分导线处于rs485收发器和外部rs485总线之间。继电器控制接收导线、发送导线和模式切换导线的通断。继电器控制rs485差分导线的通断。接收导线、发送导线和模式切换导线的通断是由rs485电路的供电电压检测电路决定的，rs485电路的供电电压正常后接收导线、发送导线和模式切换导线才导通。

需要说明的是，本发明中rs485电路的供电电源来自于带使能的直流开关电源，上电时输入电压高于设定阀值后直流开关电源开始工作，掉电时输入电压低于设定阀值后直流开关电源停止工作。其中，rs485电路的供电使用缓启动电路，可以减小热插拔时对总线的电流冲击；而rs485电路的总线串联电阻，可以防止热插拔时的电流倒灌。

本发明通过在接收导线、发送导线和模式切换导线上设置的继电器，并通过电压检测电路检测系统电源，只有当系统电源正常时导通接收导线、发送导线和模式切换导线。通过rs485差分线上设置的继电器，以及对供电电压检测电压输出高低电平的检测，实现仅当供电电压检测电路输出都为高电平时，rs485差分导线与外部rs485总线导通。通过设置rs485差分线限流电阻、缓启动电路和带阀值配置的直流24v转直流5v电路提升rs485电路热插拔时的可靠性。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。