一种RS485线路选择器电路的制作方法

本实用新型涉及一种解决多主冲突的电路，具体涉及一种RS485线路选择器电路。

背景技术：

RS-485总线作为一种多节点、半双工、差分数据传输的通讯方式，由于其具有长距离传输、良好的共模干扰抑制的特点，广泛应用于各类集抄系统中。在部分应用场合中，总线中可能存在多个主机，当多主通信时，一定会产生冲突干扰。现存的解决方式一般有两种：一是通过时分复用的方法，不同的主机被划分到不同的时间片上；二是通过冲突检测-避让算法，多个主机通过算法占用不同的时间片。以上两种解决方法都是通过软件的方式来解决多主冲突，并没有从根本上解决冲突问题。

技术实现要素：

针对上述问题，本实用新型提供一种通过硬件的方式来解决485总线中的多主冲突，结构简单可靠的RS485线路选择器电路。

为解决上述问题，本实用新型采取的技术方案为：一种RS485线路选择器电路，包括用于检测主机I发出的485信号的信号检测电路、自动延时电路和线路切换执行电路；主机I的RS485端子接入信号检测电路的输入端，信号检测电路输出端输出触发信号；触发信号接入自动延时电路的输入端，自动延时电路的输出端输出驱动信号，驱动信号接入线路切换执行电路的输入端，线路切换执行电路的输出端控制表计RS485端子在主机I的RS485端子和主机II的RS485端子之间选择连接。

当RS485总线的主机I需要通信时，将主机I的RS485端子与表计485端子相连；否则将主机II RS485端子与表计485端子相连。

信号检测电路负责检测主机I发出的485信号，并为自动延时电路产生触发信号。

自动延时电路收到信号检测电路的触发信号后，立即驱动线路切换执行电路，并开始计时，当到达指定的延时后，取消驱动信号。

线路切换电路收到驱动信号后，将主机I的RS485端子与表计485端子短接；未收到驱动信号时，将主机II的RS 485端子与表计485端子短接。

所述的信号检测电路是这样的：主机I的第一RS485端子和第二RS485端子分别接至无极性485芯片的B引脚和A引脚；无极性485芯片的B引脚经第一电阻接地、无极性485芯片的A引脚经第二电阻接电源；无极性485芯片收发控制脚、发送脚均接地，接收脚经第四电阻接第一三极管的基极，第一三极管发射极接地，第一三极管的集电极经第三电阻上拉到电源，第一三极管的集电极与第一MOS管的栅极相连，第一MOS管的源极接地，第一MOS管的漏极输出触发信号。此处采用无极性485芯片检测485信号，对于485极性无要求，减少了现场的施工工作量。

所述的自动延时电路是这样的：第五电阻一端接电源，一端经第六电阻接地，第五电阻和第六电阻的连接处接至运算放大器的反相输入端，触发信号接至运算放大器的同相输入端，运算放大器的同相输入端接有由第七电阻与第一电容组成阻容充电电路；运算放大器的输出端经第八电阻连到第二三极管的基极，第二三极管的发射极接地，第二三极管的集电极输出驱动信号。

所述的线路切换执行电路是这样的：驱动信号经第九电阻上拉到电源并经第十电阻连到第三三极管的基极，第三三极管的发射极接地，第三三极管的集电极经第十一电阻连到光耦继电器的初级发光二极管的负极，初级发光二极管的正极接电源，主机I的第一RS485端子和第二第一RS485端子接到光耦继电器的常开端子上，主机II的第一RS485端子和第二第一RS485端子接到光耦继电器的常闭端子上，表计RS485端子接到光耦继电器的公共端子上。此处采用光耦继电器作为动作器件，提高了切换的实时性、可靠性。

无极性485芯片的A引脚和B引脚均经瞬间抑制二极管接地且无极性485芯片的B引脚经热敏电阻接主机I的第一RS485端子。瞬间抑制二极管和热敏电阻组成总线的保护电路，为总线提供过压、过流保护。

本实用新型提出一种485线路选择器电路，通过硬件的方式来解决485总线存在多个主机的问题，并提供了优先级，高优先级的主机可以打断低优先级的主机进行通信，通信完成后自动释放总线。本实用新型具有结构简单可靠、自动化程度高、自动分割总线、按优选级选择总线主机等优点。

附图说明

图1为信号检测电路原理图；

图2为自动延时电路原理图；

图3为线路切换执行电路原理图；

具体实施方式

一种RS485线路选择器电路，包括用于检测主机I发出的485信号的信号检测电路、自动延时电路和线路切换执行电路；

如图1所示，所述的信号检测电路是这样的：主机I的第一RS485端子RS485I_B经热敏电阻接无极性485芯片U1的B引脚，主机I的第二RS485端子RS485I_A分别接至无极性485芯片U1的A引脚；无极性485芯片U1的B引脚经第一电阻R1、第一瞬间抑制二极管TVS1接地；无极性485芯片U1的A引脚经第二电阻R2接电源VDD，同时经第二瞬间抑制二极管TVS2接地；无极性485芯片U1收发控制脚、发送脚均接地，使无极性485芯片U1始终处于接收状态。接收脚经第四电阻R4接第一三极管Q1的基极，第一三极管Q1发射极接地，第一三极管Q1的集电极经第三电阻R3上拉到电源VDD，第一三极管Q1的集电极与第一MOS管M1的栅极相连，第一MOS管M1的源极接地，第一MOS管M1的漏极输出触发信号RS485_T。

当主机I的RS485端子发送数据时，首先要发送一位低电平的起始位，无极性485芯片U1的接收脚为低电平，经第一三极管Q1反相，第一MOS管M1的栅极为高电平，第一MOS管M1处于导通状态，因此触发信号RS485_T为低电平。反之，当主机I的RS485端子不发送数据时，无极性485芯片U1的接收脚为高电平，经第一三极管Q1反相，第一MOS管M1的栅极为低电平，第一MOS管M1处于截止状态，因此触发信号RS485_T为高阻，电平高低取决于外围电路。

如图2所示，所述的自动延时电路是这样的：第五电阻R5一端接电源VDD，一端经第六电阻R6接地，第五电阻R5和第六电阻R6的连接处电压为基准电压U_ref接至运算放大器U2的反相输入端，触发信号RS485_T接至运算放大器U2的同相输入端，运算放大器U2的同相输入端接有由第七电阻R7与第一电容C1组成阻容充电电路；运算放大器U2的输出端经第八电阻R8连到第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2的发射极接地，第二三极管Q2的集电极输出驱动信号RS485_SE。当触发信号RS485_T为低电平时，第一电容C1的电荷迅速被放光，运算放大器U2的反相输入端电压大于正向输入端电压，运算放大器U2输出端输出低电平，经第八电阻R8连到第二三极管Q2的基极，第二三极管Q2处于截止状态，驱动信号RS485_SE为高阻，电平高低取决于外围电路。反之，当触发信号RS485_T为高阻时，电平被第七电阻R7上拉至电源VDD，触发信号RS485_T的电平为第一电容C1的充电电压。当第一电容C1的电压大于基准电压U_ref时，运算放大器U2的反相输入端电压小于正向输入端电压，运算放大器U2输出端输出高电平，第二三极管Q2处于导通状态，驱动信号RS485_SE为低电平。

如图3所示，所述的线路切换执行电路是这样的：驱动信号RS485_SE经第九电阻R9上拉到电源VDD并经第十电阻R10连到第三三极管Q3的基极，第三三极管Q3的发射极接地，第三三极管Q3的集电极经第十一电阻R11连到光耦继电器RLY1的初级发光二极管的负极，初级发光二极管的正极接电源VDD，主机I的第一RS485端子RS485I_B和第二第一RS485端子RS485I_A接到光耦继电器RLY1的常开端子上，主机II的第一RS485端子RS485II_B和第二第一RS485端子RS485II_A接到光耦继电器RLY1的常闭端子上，表计RS485端子接到光耦继电器RLY1的公共端子上。

当驱动信号RS485_SE为高阻时，由于上拉电阻R9的作用，第三三极管Q3饱和导通，光耦继电器RLY1的初级发光二极管导通，继电器动作，将主机I的RS485端子与表计RS485端子相连。反之当驱动信号RS485_SE为低电平时，第三三极管Q3截止，光耦继电器RLY1的初级发光二极管没有电流进过，继电器处于默认状态，主机II的RS485端子与表计RS485端子相连。

当主机I的RS485侧发送数据时，电路将主机I的RS485端子与表计RS485端子相连。只要主机发送数据，即发送总线发送“0”，自动延时电路中的第一电容C1的电平就会被置为零，只有当主机I的RS485侧发送完数据后，即总线处于无效状态，且持续固定的时间t后(t＝R7C1ln[VDD/(VDD-U_ref)])，即第一电容C1的电平通过第七电阻R7被充电至大于基准电压U_ref时，将主机II的RS485端子与表计485端子相连。