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