CN204244219U - 一种检测rs485接口电压的通信电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种检测RS485接口电压的通信电路，包括用于接收外部信号的光耦隔离电路和用于接收光耦隔离电路输出的信号并向外输出目标信号的转换电路，其中，通信电路包括通信控制电路、数字电压采集电路和隔离供电电路，通信控制电路用于向光耦隔离电路输出第一控制信号和向数字电压采集电路输出第二控制信号，数字电压采集电路用于接收外部信号并向通信控制电路输出采集信号，隔离供电电路用于向光耦隔离电路、通信控制电路、转换电路和数字电压采集电路供电。通过电压采集电路采集的电压信号发送至通信控制电路进行处理后，从而实现自动检测RS485的接口故障，可及时的得知电表通信接口故障后，安排维修人员及时对其修复，及时回复通信正常使用。

Description

一种检测RS485接口电压的通信电路

技术领域

本实用新型涉及一种通信电路，尤其涉及一种带有电压检测功能的通信电路。

背景技术

在电力行业中，自动抄表技术在电表应用中越来越流行，该技术为电表提供通信端口读取数据，而且大部分情况下通过远程读数方式便可完成自动抄表，对于电表应用来说既安全又节省了时间。实现自动抄表技术的关键是确保通信链路安全可靠，而RS485接口是电力常用的双线半双工通信接口。现有的RS485接口故障检测一般是采用万能表检测A端口和B端口之间的电压差即可快捷地获知该接口是否存在故障，同时通过通信尝试来综合判断RS485接口是否正常。然而，检测电压需要专门的万用表，通信检测又需要其他专业的仪器，无法做到使用一种设备来进行判断RS485接口的状态。另外，传统的RS485通信检测工具不具备电压检测功能，在没有万用表的状态下没有其他工具可对RS485接口电压进行检测，使得检测RS485接口状态的工具尤其缺乏。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可检测RS485接口故障的通信电路。

为了实现本实用新型的目的，本实用新型提供一种检测RS485接口电压的通信电路，包括用于接收外部信号的光耦隔离电路和用于接收光耦隔离电路输出的信号并向外输出目标信号的转换电路，其中，通信电路包括通信控制电路、数字电压采集电路和隔离供电电路，通信控制电路用于向光耦隔离电路输出第一控制信号和向数字电压采集电路输出第二控制信号，数字电压采集电路用于接收外部信号并向通信控制电路输出采集信号，隔离供电电路用于向光耦隔离电路、通信控制电路、转换电路和数字电压采集电路供电。

由上述方案可见，通过数字电压采集电路接收由RS485接口输出的外部信号，为了提高采集精度，保证其电压测量的准确性，通过通信控制电路控制光耦隔离电路和数字电压采集电路，即控制光耦隔离电路阻断，使得转换电路不影响数字电压采集电路的采样，同时控制数字电压采集电路的一接收端接地，最后经过数字电压采集电路采集的电压信号发送至通信控制电路进行处理后，可输出上位机或远程终端计算机等进行实时监测，从而实现自动检测RS485的接口故障，可及时且简便地得知电表通信接口故障后，安排维修人员及时对其修复，及时回复通信正常使用。

更进一步的方案是，光耦隔离电路包括第一光电耦合器和第二光电耦合器，第一光电耦合器的发射极与第二光电耦合器的集电极电连接，第二光电耦合器的发射极与第一光电耦合器的集电极电连接，第一光纤耦合器的发射极接收外部信号，第二光纤耦合器的发射极向转换电路输出信号。

更进一步的方案是，第一控制信号包括第一光电耦合器控制信号和第二光电耦合器控制信号，第一光电耦合器的阴极接收第一光电耦合器控制信号，第二光电耦合器的阴极接收第二光电耦合器控制信号。

由上可见，通过光耦隔离电路中的光电耦合器，防止因有电的连接而引起的干扰，其抗干扰能力强，强弱电之间的隔离性能良好，并且通过通信控制电路可有效控制光电耦合器的阻断，从而提高测量精度。

更进一步的方案是，外部信号包括第一外部信号和第二外部信号，数字电压采集电路包括第一接收端、第二接收端、第一电阻、第二电阻、第一三极管和第一信号输出端，第一接收端用于接收第一外部信号，第二接收端用于接收第二外部信号、第一电阻和第二电阻串联在第一接收端和第二接收端之间，第一信号输出端电连接在第一电阻和第二电阻之间，三极管的发射极接地，三极管的基极接收第二控制信号，集电极与第二接收端电连接。

更进一步的方案是，第一信号输出端连接有RC滤波电路，RC滤波电路包括第三电阻和第一电容，第三电阻的第一端与第一信号输出端电连接，第一电容的第一端接地，第三电阻的第二端和第一电容的第二端电连接，第三电阻的第二端电连接在第一电阻和第二电阻之间。

由上可见，通过通信控制电路控制三极管的基极，使得在测量接口电压时，可将第二接收端接地，从而提高测量第一接线端上的电压精度，同时通过RC滤波电路也有利于提高采集电路的采集精度。

更进一步的方案是，隔离供电电路包括电源芯片、稳压二极管、第一LC滤波电路和第二LC滤波电路，外部电源经过稳压二极管和第一LC滤波电路输入到电源芯片，电源芯片经过第二LC滤波电路向光耦隔离电路、通信控制电路、转换电路和数字电压采集电路供电。

更进一步的方案是，第一LC滤波电路包括第一电感和第二电容，第一电感的第一端和第二电容的第一端与电源芯片的输入端正极电连接，稳压二极管的第一端与第一电感的第二端电连接，稳压二极管的第二端和第二电容的第二端与电源芯片的输入端负极电连接。

更进一步的方案是，第二LC滤波电路包括第二电感和第三电容，第二电感的第一端与电源芯片的输出端正极电连接，第三电容的第一端和电源芯片的输出端负极接地，第二电感第二端和第三电容第二端与隔离供电电路的电源输出端口电连接。

由上可见，设置隔离供电电路可有效地提高测量接口的电压精度。

附图说明

图1是本实用新型通信电路实施例的***框图。

图2是本实用新型通信电路实施例中隔离供电电路的电路图。

图3是本实用新型通信电路实施例中RS485接口的电路图。

图4是本实用新型通信电路实施例中光耦隔离电路的电路图。

图5是本实用新型通信电路实施例中通信控制电路的电路图。

图6是本实用新型通信电路实施例中RS232转换电路的电路图。

图7是本实用新型通信电路实施例中数字电压采集电路的电路图。

图8是本实用新型通信电路实施例中电平转换电路的电路图。

以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

具体实施方式

参照图1，图1是通信电路1、电表2的***框图。电表2设置有用于数据交互的RS485接口21。通信电路1包括光耦隔离电路11、数字电压采集电路12、通信控制电路13、隔离供电电路14和转换电路15。数字电压采集电路12和隔离供电电路14接收由RS485接口21输出的信号，转换电路15用于接收光耦隔离电路14输出的信号并向上位机3输出目标信号。通信控制电路13用于向光耦隔离电路14输出第一控制信号，通信控制电路13还用于向数字电压采集电路12输出第二控制信号，通信控制电路13还用于向上位机3输出反馈信号。数字电压采集电路接收RS485接口21输出的信号后向通信控制电路13输出采集信号。隔离供电电路11接收外部电源后经过稳压滤波后向数字电压采集电路12、通信控制电路13、光耦隔离电路14和转换电路15供电。

参照图2，图2是隔离供电电路11的电路图。隔离供电电路11包括外部电源接口J1，稳压二极管D1、电感L1、电感L2、电容C1、电容C2和直流电源芯片U1。

第一LC滤波电路包括电感L1和电容C1，电感L1的第一端和电容C1的第一端与直流电源芯片U1的输入端正极电连接，稳压二极管D1的第一端与电感L1的第二端电连接，稳压二极管D1的第二端和电容C1的第二端与直流电源芯片U1的输入端负极电连接。

第二LC滤波电路包括电感L2和电容C2，电感L2的第一端与直流电源芯片U1的输出端正极电连接，电容C2的第一端和直流电源芯片U1的输出端负极接地，电感L2第二端和电容C2第二端与隔离供电电路的电源输出端口VCC电连接，隔离供电电路通过端口VCC向通信电路中的各个模块供电。外部电源经过接口J1、稳压二极管D1和第一LC滤波电路输入到直流电源芯片U1，直流电源芯片U1经过第二LC滤波电路向外供电。

参照图3，图3是RS485接口的电路图。RS485接口通过端口TEST_A和端口TEST_B向外输出信号。参照图4，图4是光耦隔离电路的电路图。光耦隔离电路包括第一隔离电路和第二隔离电路，由于第一隔离电与第二隔离电路结构相同，所以将第一隔离电路进行说明。第一隔离电路包括第一光电耦合器IOS1和第二光电耦合器IOS2，第一光电耦合器IOS1的发射极与第二光电耦合器IOS2的集电极电连接，第二光电耦合器IOS2的发射极与第一光电耦合器IOS1的集电极电连接。第一光纤耦合器IOS1的发射极接收与端口TEST_A电连接并接收电表输出的信号，第二光纤耦合器IOS2的发射极与端口RS485_A电连接并向外输出信号。第二隔离电路的第三光纤耦合器IOS3的发射极接收与端口TEST_B电连接并接收电表输出的信号，第四光纤耦合器IOS4的发射极与端口RS485_B电连接并向外输出信号。

通信控制电路13输出的第一控制信号包括第一光电耦合器控制信号和第二光电耦合器控制信号，第一光电耦合器IOS1的阴极和第三光电耦合器IOS3的阴极通过端口P1接收第一光电耦合器控制信号，第二光电耦合器IOS2的阴极和第四光电耦合器IOS4通过端口P2接收第二光电耦合器控制信号。

参照图5，图5是通信控制电路的电路图。通信控制电路包括单片机芯片U2和时钟电路，单片机芯片U2采用型号为STC12C5AC60S2的单片机，单片机芯片U2在管脚35、36设置用于输出第一控制信号的端口P1和端口P2，单片机芯片U2在管脚26设置用于输出第二控制信号的端口P3，单片机芯片U2在管脚6和管脚8设置用于输出反馈信号的端口TTL_T和端口TTL_R。单片机芯片U2在管脚44设置用于接收采集信号的端口ADC。

时钟电路包括晶振Y1、电容C5和电容C6，晶振Y1的第一端与电容C5的第一端、单片机芯片U2的管脚15电连接，晶振Y1的第二端与电容C6的第一端、单片机芯片U2的管脚16电连接，电容C5的第二端和电容C6的第二端接地。

参照图6，图6是RS232转换电路。RS232转换电路包括接口芯片U3、电阻R5、电阻R6、三极管Q1。接口芯片U3采用的是型号为MX485的接口芯片，接口芯片U3的管脚6与端口RS485_A连接，接口芯片U3的管脚7与端口RS485_B连接，接口芯片U3的管脚1与端口TTL_R连接并向外输出经转换后的电平信号，接口芯片U3的管脚4与端口TTL_T连接并向外输出经转换后的电平信号。三极管Q1的基极与端口TTL_T之间串联地连接有电阻R5，三极管Q1的集电极与端口VCC之间串联地连接有电阻R6，三极管Q1的集电极与接口芯片U3的管脚2、管脚3电连接，三极管Q1的发射极接地。

参照图7，图7数字电压采集电路的电路图。数字电压采集电路包括电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电容C7和三极管Q2，电阻R9的第一端与端口TEST_A电连接并接收电表输出的信号，电阻R9的第二端与电阻R10的第一端、电阻R11的第一端、电容C7的第一端电连接，电阻R10的第二端与端口ADC电连接并输出采集信号，电容C7的第二端接地。由端口TEST_A输入的信号经过由电阻R10和电容C7组成的RC滤波电路后，从端口ADC输出到单片机芯片U2中。

电阻R11的第二端与三极管Q2的集电极电连接，三极管Q2的集电极还与端口TEST_B电连接并接收电表输出的信号，三极管Q2的发射极接地，三极管Q2的基极与电阻R13的第一端电连接，电阻R13的第二端与电阻R12的第一端，电阻R13的第二端还与端口P3电连接并接收第二控制信号，电阻R12的第二端与端口VCC电连接。

参照图8，图8是电平转换电路的电路图。电平转换电路包括电平转换芯片U4和接口J3，电平转换芯片U4采用信号为MAX232的芯片。电平转换芯片U4通过管脚9和管脚10分别与端口TTL_T和端口TTL_R电连接并接收信号。电平转换芯片U4通过管脚7和管脚8与接口J3电连接，并通过接口J3与上位机或远处终端电脑电连接进行数据交互。

通讯电路1在对RS485接口进行电压采集时，通讯控制电路13通过控制端口P1和端口P2，将光耦隔离电路14中的端口TEST_A和端口RS485_A阻断，以及将端口TEST_B与端口RS485_B阻断，同时通讯控制电路13通过控制端口P3将端口TEST_B输入的信号接地。继而从端口TEST_A输入的信号经过端口ADC输入到通讯控制电路13进行处理，如端口TEST_A的电压值低于预设值，则可判断RS485接口21出现故障，随后通讯控制电路13通过端口TTL_T和端口TTL_R向上位机3输出具有故障信息的反馈信号。

通讯电路1在对RS485接口进行通信信号转换时，通过控制端口P1和P2将RS485输出的信号进行处理后输出到RS232处，再通过由RS232转换电路和电平转换电路组成的转换电路15处理后输出到上位机3，上位机接收到具有电表信息的信号即可完成自动抄表。

由上可见，通过数字电压采集电路接收由RS485接口输出的外部信号，为了提高采集精度，保证其电压测量的准确性，通过通信控制电路控制光耦隔离电路和数字电压采集电路，即控制光耦隔离电路阻断，使得转换电路不影响数字电压采集电路的采样，同时控制数字电压采集电路的一个接收端接地，最后经过数字电压采集电路采集的电压信号发送至通信控制电路进行处理后，可输出上位机或远程终端计算机等进行实时监测，从而实现自动检测RS485的接口故障，可及时的得知电表通信接口故障后，安排维修人员及时对其修复，及时回复通信正常使用。

Claims (8)

1.一种检测RS485接口电压的通信电路，包括

光耦隔离电路，用于接收外部信号；

转换电路，用于接收所述光耦隔离电路输出的信号并向外输出目标信号；

其特征在于：

所述通信电路包括通信控制电路、数字电压采集电路和隔离供电电路，所述通信控制电路用于向所述光耦隔离电路输出第一控制信号和向所述数字电压采集电路输出第二控制信号，所述数字电压采集电路用于接收所述外部信号并向所述通信控制电路输出采集信号，所述隔离供电电路用于向所述光耦隔离电路、所述通信控制电路、所述转换电路和所述数字电压采集电路供电。

2.根据权利要求1所述的通信电路，其特征在于：

所述光耦隔离电路包括第一光电耦合器和第二光电耦合器，所述第一光电耦合器的发射极与所述第二光电耦合器的集电极电连接，所述第二光电耦合器的发射极与所述第一光电耦合器的集电极电连接，所述第一光纤耦合器的发射极接收所述外部信号，所述第二光纤耦合器的发射极向所述转换电路输出信号。

3.根据权利要求2所述的通信电路，其特征在于：

所述第一控制信号包括第一光电耦合器控制信号和第二光电耦合器控制信号，所述第一光电耦合器的阴极接收所述第一光电耦合器控制信号，所述第二光电耦合器的阴极接收所述第二光电耦合器控制信号。

4.根据权利要求1所述的通信电路，其特征在于：

所述外部信号包括第一外部信号和第二外部信号；

所述数字电压采集电路包括第一接收端、第二接收端、第一电阻、第二电阻、三极管和第一信号输出端，所述第一接收端用于接收所述第一外部信号，所述第二接收端用于接收所述第二外部信号、所述第一电阻和所述第二电阻串联在所述第一接收端和所述第二接收端之间，所述第一信号输出端电连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间；

所述三极管的发射极接地，所述三极管的基极接收所述第二控制信号，所述集电极与所述第二接收端电连接。

5.根据权利要求4所述的通信电路，其特征在于：

所述第一信号输出端连接有RC滤波电路，所述RC滤波电路包括第三电阻和第一电容，所述第三电阻的第一端与所述第一信号输出端电连接，所述第一电容的第一端接地，所述第三电阻的第二端和所述第一电容的第二端电连接，所述第三电阻的第二端电连接在所述第一电阻和所述第二电阻之间。

6.根据权利要求1所述的通信电路，其特征在于：

所述隔离供电电路包括电源芯片、稳压二极管、第一LC滤波电路和第二LC滤波电路，外部电源经过所述稳压二极管和第一LC滤波电路输入到所述电源芯片，所述电源芯片经过所述第二LC滤波电路向所述光耦隔离电路、所述通信控制电路、所述转换电路和所述数字电压采集电路供电。

7.根据权利要求6所述的通信电路，其特征在于：

所述第一LC滤波电路包括第一电感和第二电容，所述第一电感的第一端和所述第二电容的第一端与所述电源芯片的输入端正极电连接，所述稳压二极管的第一端与所述第一电感的第二端电连接，所述稳压二极管的第二端和所述第二电容的第二端与所述电源芯片的输入端负极电连接。

8.根据权利要求7所述的通信电路，其特征在于：

所述第二LC滤波电路包括第二电感和第三电容，所述第二电感的第一端与所述电源芯片的输出端正极电连接，所述第三电容的第一端和所述电源芯片的输出端负极接地，所述第二电感第二端和所述第三电容第二端与所述隔离供电电路的电源输出端口电连接。