CN216901647U - 一种信号复用和自动切换电路 - Google Patents
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Abstract
一种信号复用和自动切换电路,属于数字信号传输电路复用技术领域,用于上位机与终端的通信线路,上位机与终端采用轮询方式进行通信,电路包括2路或2路以上的进线和1路出线,进线连接终端设备的信息发送端,出线连接上位机的信息接收端,每路进线上均设置二极管,所有进线汇集后连接出线,在汇集点连接电阻,电阻另一端接地。借助二极管的特性对整个电路进行改进,无需外部控制实现多路通讯自动切换,具有结构简单、低成本、稳定性好的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于数字信号传输电路复用技术领域,具体涉及一种信号复用和自动切换电路。
背景技术
在主从设备通信及控制领域,一般是一个上位机对应多个终端,其通信方式为串口通信或通过数字IO卡直接交换信息。
以串口通信为例,最规范的做法是在上位机设置大于终端数量的串口,实现串口的一对一通信。但在轮询的通信方式下,即上位机每次只与一个终端设备进行交互,不会发生两个或两个以上终端同时进行通信的场景,上位机配置多个串口明显浪费。
解决的方法是串口复用,目前基本有以下几种解决方案:1、在上位机的串口上,设置多条RXD、TXD线,分别连接到终端设备的TXD和RXD端,此种方式基本用于临时情况。2、采用串口切换盒,切换盒一端连接上位机的串口,另一端有多路串口线,分别连接终端的串口;切换盒内完成串口切换的方式有两种:继电器切换和MCU控制切换,继电器切换是将上位机的串口线路通过继电器的选择,切换到某一路上,这种方式需要外部控制,不能自动切换,便捷性差;继电器的机械触点有寿命限制,可靠性较差;一般只能实现两路串口的切换,如果是多路串口切换,接线方式会很复杂;带电进行线路切换,会损坏串口芯片。MCU控制串口切换盒存在的缺点:结构复杂、故障点多、可靠性较差、成本较高;串口扩展的数量依赖MCU本身的串口数量配置。
如何设计一种结构简单、低成本、稳定性好的复用和自动切换电路,成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种信号复用和自动切换电路,借助二极管的特性对整个电路进行改进,无需外部控制实现多路通讯自动切换,具有结构简单、低成本、稳定性好的特点。
本实用新型采用的技术方案是:一种信号复用和自动切换电路,用于上位机与终端的通信线路,上位机与终端采用轮询方式进行通信,所述电路包括2路或2路以上的进线和1路出线,进线连接终端设备的信息发送端,出线连接上位机的信息接收端,每路进线上均设置二极管,所有进线汇集后连接出线,在汇集点连接电阻,电阻另一端接地。
进一步地,所述电阻一端连接汇集点,另一端连接电源,电源另一端接地。
进一步地,所述通信线路为RS232串口通信线路,进线连接终端串口的TXD,出线连接上位机串口的RXD;上位机串口的TXD连接所有终端串口的RXD;电源输出直流电压,电压值为-3V。
进一步地,终端在非工作期间,信息发送端保持低电平。
采用本实用新型产生的有益效果:本实用新型无需外部控制即可实现自动切换,且只使用二极管和电阻两种无源器件,具有结构简单、低成本、稳定性好的特点;本实用新型可应用于多路串口复用以及IO卡的切换。
附图说明
图1是本实用新型的电路结构示意图;
图2是本实用新型的实施例一的电路图;
图3是本实用新型的实施例二的电路图。
具体实施方式
参看附图1,一种信号复用和自动切换电路,用于上位机与终端的通信线路,上位机与终端采用轮询方式进行通信,所述电路包括2路或2路以上的进线和1路出线,进线连接终端设备的信息发送端,出线连接上位机的信息接收端,每路进线上均设置二极管,所有进线汇集后连接出线,在汇集点连接电阻,电阻另一端接地。终端在非工作期间,信息发送端保持低电平。所述二极管的型号为BAT46W。
进一步改进措施是:所述电阻一端连接汇集点,另一端连接电源,电源另一端接地。
二极管D1—Dn的作用是利用二极管的单向导电性,将未选择信号做电平隔离;电阻R1和电源E1的作用是保证当所有进线无输入信号或无效时,输出电平处于一个稳定的无效状态。
本实用新型的电路用于轮询的通信方式,即在一个时刻,最多只有一个进线在工作,并且上位机知道哪一路在工作。终端在非工作期间,信息发送端保持低电平,即不在工作状态的进线保持低电平。
假设工作的进线为IN1,IN1为高电平时,二极管D1导通,出线OUT通过电阻R1上拉到高电平;进线IN1为低电平时,二极管D1不导通,出线OUT通过电阻R1下拉到E1伏(-3V)。
参看附图2,本实用新型应用在RS232串口切换盒的实施例一。进线TXD1和TXD12分别连接各自终端串口的TXD端,出线TXD连接上位机串口的TXD端;上位机串口的RXD与终端串口的RXD1和RXD2连接;电源E1输出直流电压,电压值为-3V;二极管D1和二极管D2选取快速关断的肖特基二极管,该二极管压降低、开关速度快,具体型号:BAT46W;电阻R1选用1KΩ±5%的直插电阻,功率1/4W。上位机的信息接收如上所述。
RS232串口有三种电平状态:逻辑1,-15V~-3V;逻辑0,3V~15V;逻辑空闲,0V。二极管D1利用二极管的单向导电性,在正向输入低电平时不导通的状态来实现与其他路串口的隔离。举例:如果终端TXD1是逻辑1,终端TXD2是逻辑0,上位机串口的TXD上的电平是3V~15V减去二极管的管压降(肖特基二极管的压降一般未0.2V-0.4V之间)。
当上位机发送信息时,所有终端都会收到。由于是轮询方式,只有轮询到的终端会响应。
本实施例为2路串口复用,但在实际应用过程中可以实现多路复用。对于上位机,实现多少串口复用取决于串口芯片的驱动能力,即其发送端TXD的驱动能力。
以未美信的MAX3222EMA为例,其发送端输出短路电流为±60mA,而接收端的输入电阻为5KΩ,按照最高工作电压15V计算,输出电流不超过3mA,那么单个MAX3222EMA芯片下限驱动能力为60/3=20片同等规格的输入信号。而实际上,一般串口芯片由于采用电荷泵原理,实际电压工作电压一般不会超过10V,因而输入电路不会超过2mA,因此单个MAX3222EMA芯片下限驱动能力为30片。
选用-3V的原因是RS232接口逻辑“1“的电平要求是-15V~-3V,取上限。
附图3为本实用新型应用在8路节点切换器的实施例二,应用于高速公路收费车道无人值守发卡机控制的数字IO卡(A卡)和人工控制的数字IO卡(B卡)之间的信号切换,两个数字IO卡的结构和物理参数完全相同,本实施例中,数字IO卡为研华公司的PCL-730数字IO卡。
INA为A卡的输出端,INB为B卡的输出端,每个卡上分别有8个信息发送管脚。本实施例中,进线两两一组、分为8组,每组进线分别连接终数字IO卡的信息发送端、出线连接上位机的信息接收端;如进线INA1连接A卡输出端的一个信息发送管脚,进线INB1连接B卡输出端上对应的信息发送管脚,出线IN1连接上位机的信息接收端;二极管D1和二极管D2选取快速关断的肖特基二极管,该二极管压降低、开关速度快,具体型号:BAT46W;电阻R1选用1KΩ±5%的直插电阻,功率1/4W;电源E1此应用可以不用,直接短接即可;上位机的输出端OUT1-8同时连接A卡的输入管脚OUT1-8A和B卡的输入管脚OUT1-8B。
同样,该结构的驱动能力取决于上位机输出端。
本实施例在轮询模式下工作,即发卡机控制的数字IO卡(A卡)和人工控制的数字IO卡(B卡)在上位机的控制下分时工作,A卡工作时,进线INA1-INA8状态为高电平或低电平,与B卡连接的进线INB1-INB8状态保持低电平状态,B卡不影响A卡的信号输入。B卡工作时,参照上述A卡工作过程。
Claims (5)
1.一种信号复用和自动切换电路,用于上位机与终端的通信线路,上位机与终端采用轮询方式进行通信,所述电路包括2路或2路以上的进线和1路出线,进线连接终端设备的信息发送端,出线连接上位机的信息接收端,其特征在于:每路进线上均设置二极管,所有进线汇集后连接出线,在汇集点连接电阻,电阻另一端接地。
2.根据权利要求1所述的信号复用和自动切换电路,其特征在于:所述电阻一端连接汇集点,另一端连接电源,电源另一端接地。
3.根据权利要求2所述的信号复用和自动切换电路,其特征在于:所述通信线路为RS232串口通信线路,进线连接终端串口的TXD,出线连接上位机串口的RXD;上位机串口的TXD连接所有终端串口的RXD;电源输出直流电压,电压值为-3V。
4.根据权利要求1或3所述的信号复用和自动切换电路,其特征在于:终端在非工作期间,信息发送端保持低电平。
5.根据权利要求1所述的信号复用和自动切换电路,其特征在于:所述二极管的型号为BAT46W。
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CN202123281559.0U CN216901647U (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种信号复用和自动切换电路 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115952121A (zh) * | 2023-03-15 | 2023-04-11 | 中电装备山东电子有限公司 | 一种集中器及串口复用电路 |
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- 2021-12-24 CN CN202123281559.0U patent/CN216901647U/zh active Active
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