CN204733160U - 一种高速带隔离的rs485通信电路 - Google Patents

一种高速带隔离的rs485通信电路 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供一种高速带隔离的RS485通信电路，属于RS485通信电路领域。本实用新型包括RS485总线接口、RS485接口芯片U1，RS485接口芯片U1的A、B引脚分别与RS485总线接口对应数据线A、B连接;所述RS485接口芯片U1的RXD引脚与单片机的RXD引脚相连;所述RS485接口芯片U1的TXD引脚与单片机的TXD引脚相连；RS485接口芯片U1的/RE、DE引脚与单片机的一个I/O口相连，所述RS485接口芯片U1设有DC/DC转换单元和磁隔离单元。本实用新型电路简单，实现了真正的信号隔离和电源隔离，不需要独立隔离电源电路，通信速度更快。

Description

一种高速带隔离的RS485通信电路
技术领域
本实用新型涉及RS485通信电路，尤其涉及一种高速带隔离的RS485通信电路。
背景技术
RS485通信电路总的来说可以分为隔离型和非隔离型，隔离型电路比非隔离型在抗干扰性和稳定性方面都要好的多。如图1所示是通过光耦实现的一种带隔离的RS485通信电路。在图1的电路图中，MAX485芯片内部由一个接收器和一个发送器组成，接收器通过A、B两端来接收由RS485总线传输的电平信号，RO为接收器输出端，通过光耦接单片机的RXD引脚；发送器通过DI引脚接收到由单片机传送的数据后由A、B发送到RS485总线上，DI为发送器输入端，通过光耦接单片机的TXD引脚；/RE、DE引脚分别是接收器、发送器的使能端。由于MAX485芯片是半双工工作，故/RE、DE可通过单片机的一个I/O口控制。在A端上拉电阻，在B端下拉电阻，从而保证A、B开路或浮空时，输出处于确定状态(输出高电平)。
然而，该电路通过光耦实现信号隔离，由于光耦转换速度、限流电阻匹配及温度对光耦的影响，通信的波特率很难达到1M以上，并且，MAx485的工作电源并不是一个隔离的电源，为此需设计独立隔离电源电路。
实用新型内容
为解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供一种高速带隔离的RS485通信电路。
本实用新型包括RS485总线接口、RS485接口芯片U1，所述RS485接口芯片U1的A、B引脚分别与所述RS485总线接口对应数据线A、B连接；所述RS485接口芯片U1的RXD引脚为接收器输出端，通过RXD通信线与单片机的RXD引脚相连；所述RS485接口芯片U1的TXD引脚为发送器输入端，通过TXD通信线与单片机的TXD引脚相连；所述RS485接口芯片U1的/RE、DE引脚分别为接收器、发送器的使能端，与单片机的一个I/O口相连，其特征在于：所述RS485接口芯片U1设有DC/DC转换单元和磁隔离单元，所述RS485接口芯片U1的VCC引脚接电源，所述RS485接口芯片U1的VISOIN引脚为隔离电源输入，所述RS485接口芯片U1的VISOOUT引脚为隔离电源输出。
本实用新型作进一步改进，所述TXD通信线上并接有第一指示电路，所述RXD通信线上并接有第二指示电路，用于指示数据传输。
本实用新型作进一步改进，所述第一指示电路包括发光二极管LED1、电阻R2和稳压二极管ZD2，所述电阻R2一端接电源，另一端与所述发光二极管LED1正极和所述稳压二极管ZD2负极相连，所述发光二极管LED1负极与TXD通信线连接，所述稳压二极管ZD2正极接地；所述第二指示电路包括发光二极管LED2、电阻R1和稳压二极管ZD1，所述电阻R1一端接电源，另一端与所述发光二极管LED2正极和所述稳压二极管ZD1负极相连，所述发光二极管LED2负极与RXD通信线连接，所述稳压二极管ZD1正极接地。两个通信LED指示灯应于指示当前电路的通信状态，当有数据发送时LED1闪烁，当有数据接收时LED2闪烁，便于查找通信故障。
本实用新型作进一步改进，所述RS485接口芯片U1和所述RS485总线接口之间设有接口保护电路，用于保护通信接口的安全，防止电压或电流突然变化时损坏电路。
本实用新型作进一步改进，所述接口保护电路包括热敏电阻PTC1、热敏电阻PTC2和瞬态抑制器D1，所述数据线A上串联热敏电阻PTC1，所述数据线B上串联热敏电阻PTC2，所述瞬态抑制器D1并联与所述数据线A和数据线B之间。热敏电阻和瞬态抑制器构成的电路，可以有效的保护因意外破坏或人为失误导入市电对串口造成损坏，也可有效降低雷电感应对该接口的影响。
本实用新型作进一步改进，所述瞬态抑制器D1集成了两双极性瞬态抑制二极管，它们分别与数据线A和数据线B连接，另一端接地。
本实用新型作进一步改进，所述RS485接口芯片U1的VISOIN引脚和VISOOUT引脚短接，并与数据线A、数据线B之间接有防信号反射电路。有效减少因通信距离较长而造成的信号反射。
本实用新型作进一步改进，所述防信号反射电路包括电阻R3、偏执电阻R4和R6、终端电阻R5、稳压二极管ZD3和拨码开关K1，所述电阻R3一端与所述RS485接口芯片U1的VISOIN引脚和VISOOUT引脚连接，另一端与偏执电阻R4和稳压二极管ZD3负极相连，所述稳压二极管ZD3正极接地，所述偏执电阻R4、终端电阻R5、电阻R6串联，所述电阻R6接地，所述拨码开关K1一侧接终端电阻R5两端，另一侧分别与数据线A和数据线B连接。通过拔码开关K1可以选择终端电阻R5是否接入，方便现场调试。此外，选择性接入偏执电阻R4、R6和终端电阻R5，在RS485通信组成的网络中，起始端设备和末端设备接入终端电阻R5和偏执电阻R4、R6可以减少因通信距离较长而造成的信号反射，提高***通信能力。
本实用新型作进一步改进，所述RS485接口芯片U1为ADM2587E芯片。
本实用新型作进一步改进，所述ADM2587E芯片Y引脚与A引脚短接，所述ADM2587E芯片Z引脚与B引脚短接，所述ADM2587E芯片第二引脚VCC与电源之间并接有电容C1和电容C2，所述ADM2587E芯片第八引脚VCC并接有电容C3和电容C4，所述ADM2587E芯片第十二引脚VISOOUT与防反射电路之间并接有电容C5和电容C6，所述ADM2587E芯片第十九引脚VISOIN与防反射电路之间并接有电容C7和电容C8，所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8另一端接地。外接电容有效抑制DC/DC转换单元噪声。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：电路简单，实现了真正的信号隔离和电源隔离，不需要独立隔离电源电路，通信速度更是高达16Mbps。通过拔码开关可以选择终端电阻是否接入，方便现场调试，两个通信LED指示灯应于指示当前电路的通信状态，便于查找通信故障。可以有效的保护因意外破坏或人为失误导入市电对串口造成损坏，也可有效降低雷电感应对该接口的影响。
附图说明
图1为现有技术RS485通信电路图；
图2为本实用新型高速带隔离的RS485通信电路图；
图3和图4是图2的部分细节放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步详细说明。
如图2至图4所示，本实用新型高速带隔离的RS485通信电路，包括RS485总线接口、RS485接口芯片U1，所述RS485接口芯片U1的A、B引脚分别与所述RS485总线接口对应数据线A、B连接；所述RS485接口芯片U1的RXD引脚为接收器输出端，通过RXD通信线与单片机的RXD引脚相连；所述RS485接口芯片U1的TXD引脚为发送器输入端，通过TXD通信线与单片机的TXD引脚相连；所述RS485接口芯片U1的/RE、DE引脚分别为接收器、发送器的使能端，与单片机的I/O口相连，其特征在于：所述RS485接口芯片U1设有DC/DC转换单元和磁隔离单元，所述RS485接口芯片U1的VCC引脚接电源，所述RS485接口芯片U1的VISOIN引脚为隔离电源输入，所述RS485接口芯片U1的VISOOUT引脚为隔离电源输出。
在本实施例中，所述RS485接口芯片U1为ADM2587E芯片，它包括一个三通道隔离器、一个带三态输出的差分驱动器、一个带三态输入的差分接收器和一个DC/DC转换器，是一款隔离的RS-485/RS-422收发器，可配置成半双工或全双工模式。
图2中，所述ADM2587E芯片Y引脚与A引脚短接，所述ADM2587E芯片Z引脚与B引脚短接，配置成半双工模式。内部DC/DC转换单元——DC-DC脉冲变压器的频率为180MHZ，需要足够多的旁路电容来将其噪声抑制到最低，因此，所述ADM2587E芯片第二引脚VCC与电源之间并接有电容C1和电容C2，所述ADM2587E芯片第八引脚VCC并接有电容C3和电容C4，所述ADM2587E芯片第十二引脚VISOOUT与防反射电路之间并接有电容C5和电容C6，所述ADM2587E芯片第十九引脚VISOIN与防信号反射电路之间并接有电容C7和电容C8，所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8另一端接地。
所述ADM2587E芯片第一引脚、第三引脚、第九引脚、第十引脚、第十一引脚、第十四引脚、第十六引脚、第二十引脚接地；第四引脚为RXD引脚，第五引脚为/RE引脚，第六引脚为DE引脚，第七引脚为TXD引脚，第十三引脚为Y引脚，第十五引脚为Z引脚，第十七引脚为B引脚，第十八引脚为A引脚。
本实用新型高速带隔离的RS485通信电路还包括指示电路、防信号反射电路和接口保护电路。
所述TXD通信线上并接有第一指示电路，所述RXD通信线上并接有第二指示电路，所述第一指示电路包括发光二极管LED1、电阻R2和稳压二极管ZD2，所述电阻R2一端接电源，另一端与所述发光二极管LED1正极和所述稳压二极管ZD2负极相连，所述发光二极管LED1负极与TXD通信线连接，所述稳压二极管ZD2正极接地；所述第二指示电路包括发光二极管LED2、电阻R1和稳压二极管ZD1，所述电阻R1一端接电源，另一端与所述发光二极管LED2正极和所述稳压二极管ZD1负极相连，所述发光二极管LED2负极与RXD通信线连接，所述稳压二极管ZD1正极接地。两个通信LED指示灯应于指示当前电路的通信状态，当有数据发送时LED1闪烁，当有数据接收时LED2闪烁，便于查找通信故障。
所述RS485接口芯片U1和所述RS485总线接口之间设有接口保护电路，用于保护通信接口的安全，防止电压或电流突然变化时损坏电路。
所述接口保护电路包括热敏电阻PTC1、热敏电阻PTC2和瞬态抑制器D1，所述数据线A上串联热敏电阻PTC1，所述数据线B上串联热敏电阻PTC2，所述瞬态抑制器D1并联与所述数据线A和数据线B之间。热敏电阻和瞬态抑制器构成的电路，可以有效的保护因意外破坏或人为失误导入市电对串口造成损坏，也可有效降低雷电感应对该接口的影响。
在通信电路的数据线A和数据线B中串入PTC热敏电阻，并接入瞬态抑制器D1构成保护电路，其工作原理如下：正常情况下PTC热敏电阻相当于串入该线路的限流电阻，阻值不发生变化，电压异常时，将导致瞬态抑制器D1被击穿，通信接口得到保护，此时大电流流过PTC热敏电阻，使其阻值成阶跃性变化，从而达到保护的目的。当过压消失后，PTC热敏电阻阻值将恢复到初始状态，不影响到通信功能。
所述RS485接口芯片U1的VISOIN引脚和VISOOUT引脚短接，并与数据线A、数据线B之间接有防信号反射电路。有效减少因通信距离较长而造成的信号反射。
所述防反射电路包括电阻R3、偏执电阻R4和R6、终端电阻R5、稳压二极管ZD3和拨码开关K1，所述电阻R3一端与所述RS485接口芯片U1的VISOIN引脚和VISOOUT引脚连接，另一端与偏执电阻R4和稳压二极管ZD3负极相连，所述稳压二极管ZD3正极接地，所述偏执电阻R4和R6、终端电阻R5串联，所述电阻R6接地，所述拨码开关K1一侧接终端电阻R5两端，另一侧分别与数据线A和数据线B连接。通过拔码开关K1可以选择终端电阻R5是否接入，方便现场调试。此外，选择性接入偏执电阻R4和终端电阻R5，在RS485通信组成的网络中，起始端设备和末端设备接入终端电阻R5和偏执电阻R4可以减少因通信距离较长而造成的信号反射，提高***通信能力。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种高速带隔离的RS485通信电路，包括RS485总线接口、RS485接口芯片U1，所述RS485接口芯片U1的A、B引脚分别与所述RS485总线接口对应数据线A、B连接;所述RS485接口芯片U1的RXD引脚为接收器输出端，通过RXD通信线与单片机的RXD引脚相连;所述RS485接口芯片U1的TXD引脚为发送器输入端，通过TXD通信线与单片机的TXD引脚相连;所述RS485接口芯片U1的/RE、DE引脚分别为接收器、发送器的使能端，与单片机的一个I/O口相连，其特征在于：所述RS485接口芯片U1设有DC/DC转换单元和磁隔离单元，所述RS485接口芯片U1的VCC引脚接电源，所述RS485接口芯片U1的VISOIN引脚为隔离电源输入，所述RS485接口芯片U1的VISOOUT引脚为隔离电源输出。
2.根据权利要求1所述的一种高速带隔离的RS485通信电路，其特征在于：所述TXD通信线上并接有第一指示电路，所述RXD通信线上并接有第二指示电路。
3.根据权利要求2所述的一种高速带隔离的RS485通信电路，其特征在于：所述第一指示电路包括发光二极管LED1、电阻R2和稳压二极管ZD2，所述电阻R2一端接电源，另一端与所述发光二极管LED1正极和所述稳压二极管ZD2负极相连，所述发光二极管LED1负极与TXD通信线连接，所述稳压二极管ZD2正极接地；所述第二指示电路包括发光二极管LED2、电阻R1和稳压二极管ZD1，所述电阻R1一端接电源，另一端与所述发光二极管LED2正极和所述稳压二极管ZD1负极相连，所述发光二极管LED2负极与RXD通信线连接，所述稳压二极管ZD1正极接地。
4.根据权利要求1所述的一种高速带隔离的RS485通信电路，其特征在于：所述RS485接口芯片U1和所述RS485总线接口之间设有接口保护电路。
5.根据权利要求4所述的一种高速带隔离的RS485通信电路，其特征在于：所述接口保护电路包括热敏电阻PTC1、热敏电阻PTC2和瞬态抑制器D1，所述数据线A上串联热敏电阻PTC1，所述数据线B上串联热敏电阻PTC2，所述瞬态抑制器D1并联于所述数据线A和数据线B之间。
6.根据权利要求5所述的一种高速带隔离的RS485通信电路，其特征在于：所述瞬态抑制器D1集成了两个双极性瞬态抑制二极管，它们分别与数据线A和数据线B连接，另一端接地。
7.根据权利要求1所述的一种高速带隔离的RS485通信电路，其特征在于：所述RS485接口芯片U1的VISOIN引脚和VISOOUT引脚短接，并与数据线A、数据线B之间接有防信号反射电路。
8.根据权利要求7所述的一种高速带隔离的RS485通信电路，其特征在于：所述防信号反射电路包括电阻R3、偏执电阻R4和R6、终端电阻R5、稳压二极管ZD3和拨码开关K1，所述电阻R3一端与所述RS485接口芯片U1的VISOIN引脚和VISOOUT引脚连接，另一端与偏执电阻R4和稳压二极管ZD3负极相连，所述稳压二极管ZD3正极接地，所述电阻R4、终端电阻R5、电阻R6串联，所述电阻R6接地，所述拨码开关K1一侧接终端电阻R5两端，另一侧分别与数据线A和数据线B连接。
9.根据权利要求1-8任一项所述一种高速带隔离的RS485通信电路，其特征在于：所述RS485接口芯片U1为ADM2587E芯片。
10.根据权利要求9所述的一种高速带隔离的RS485通信电路，其特征在于：所述ADM2587E芯片Y引脚与A引脚短接，所述ADM2587E芯片Z引脚与B引脚短接，所述ADM2587E芯片第二引脚VCC与电源之间并接有电容C1和电容C2，所述ADM2587E芯片第八引脚VCC并接有电容C3和电容C4，所述ADM2587E芯片第十二引脚VISOOUT与防信号反射电路之间并接有电容C5和电容C6，所述ADM2587E芯片第十九引脚VISOIN与防信号反射电路之间并接有电容C7和电容C8，所述电容C1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电容C7、电容C8另一端接地。
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