專利名稱：通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置及其保護(hù)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種保護(hù)裝置及方法，具體涉及的是一種通信總線防高壓侵入保護(hù)裝
置及其保護(hù)方法。
背景技術(shù)：
隨著微處理器的快速發(fā)展和廣泛的應(yīng)用，數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)延伸到工業(yè)過程現(xiàn)場成為 可能，產(chǎn)生了以微處理器為核心，使用集成電路代替常規(guī)電子線路，實(shí)施信息采集、顯示、處 理、傳輸以及優(yōu)化控制等功能的智能設(shè)備。設(shè)備之間彼此通信、控制，在精度、可操作性以及 可靠性、可維護(hù)性等都有更高的要求。由此，導(dǎo)致了現(xiàn)場總線的產(chǎn)生。 隨著現(xiàn)場總線的產(chǎn)生，現(xiàn)場總線的布線和接線也顯得越來越重要。由于各個(gè)廠家 的通信設(shè)備和通信產(chǎn)品的不同，以及現(xiàn)場接線人員的疏忽，現(xiàn)場接錯(cuò)通信線路的問題也越 來越多，從而造成220V等級高電壓(含6V-250V的AC或DC)侵入總線，燒毀通信模塊甚至 整個(gè)設(shè)備。 例如，在RS485總線布線的實(shí)際施工當(dāng)中，由于走線都是通過管線走，施工方有的 時(shí)候?yàn)榱藞D方便，直接將RS485信號線和電源線綁在一起，由于強(qiáng)電具有強(qiáng)烈的電磁信號 對弱電進(jìn)行干擾，從而導(dǎo)致RS485信號不穩(wěn)定，導(dǎo)致通信不穩(wěn)定。
RS485布線不規(guī)范，很容易造成信號反射導(dǎo)致總線不穩(wěn)定。
RS485總線可能和220V等級電源線短時(shí)間或長時(shí)間接觸。 RS485總線必須要接地。在很多技術(shù)文檔中，都提到RS485總線必須要接地，但 是沒有詳細(xì)的提出如何接地。嚴(yán)格的說，RS485總線必須要單點(diǎn)可靠接地。單點(diǎn)就是整個(gè) RS485總線上只能是有一個(gè)點(diǎn)接地，不能多點(diǎn)接地，因?yàn)閷⑵浣拥厥且驗(yàn)橐獙⒌鼐€( 一般都 是屏蔽線作地線)上的電壓保持一致，防止共模干擾，如果多點(diǎn)接地適得其反。可靠接地時(shí) 整個(gè)RS485線路的地線必須要有良好的接觸，從而保證電壓一致，因?yàn)樵趯?shí)際施工中，為了 接線方便，將線剪成多段再連接，但是沒有將屏蔽線作良好的連接，從而使得其地線分成了 多段，電壓不能保持一致，導(dǎo)致共模干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置及其保護(hù)方法，可以保護(hù)通 信總線在高壓侵入時(shí)自動(dòng)防護(hù)，保護(hù)通信總線的安全，在高壓侵入結(jié)束后，自動(dòng)恢復(fù)總線的 正常工作；在沒有高壓侵入的情況下，對通信總線沒有干擾，還具有即時(shí)顯示報(bào)警和防雷電 功能。 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是一種通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置，包 括，殼體和設(shè)于殼體內(nèi)的保護(hù)電路，其特點(diǎn)是，所述殼體的一側(cè)壁上設(shè)有正常總線兩端，殼 體的另一側(cè)壁上設(shè)有防高壓入侵的總線端、接地端及指示燈Dl ; 所述保護(hù)電路包括顯示報(bào)警電路、防高壓侵入速斷保護(hù)電路、防雷擊電路；
所述顯示報(bào)警電路的兩端并接在防高壓入侵的總線兩端；
所述防雷擊電路的端1、端2并接在防高壓入侵的總線兩端； 所述防高壓侵入速斷保護(hù)電路，包括防高壓侵入速斷保護(hù)器R2、R3，瞬態(tài)抑制二極 管T1，T2 ;防高壓侵入速斷保護(hù)器R2的端1、R3的端1分別與防高壓入侵的總線兩端連接， 瞬態(tài)抑制二極管T1、T2的正端分別與正常總線的兩端及過防高壓侵入速斷保護(hù)器R2、R3的 端2并接，瞬態(tài)抑制二極管Tl、 T2的負(fù)端相連接。 上述的通信總線保護(hù)裝置，其中，所述的顯示報(bào)警電路由發(fā)光二極管負(fù)端串接一 限流電阻Rl構(gòu)成，該發(fā)光二極管的正端與防高壓入侵的總線端連接，限流電阻Rl的另一端 與防高壓入侵的總線端連接。 上述的通信總線保護(hù)裝置，其中，所述的防雷擊電路由防雷管構(gòu)成，該防雷管的端 1、端3分別與防高壓侵入的總線端連接。 上述的通信總線保護(hù)裝置，其中，所述設(shè)置在殼體另一側(cè)上的接地端由端連接構(gòu) 成，該接地端與瞬態(tài)抑制二極管Tl、 T2的負(fù)端、防雷管的端2并接。 上述的通信總線保護(hù)裝置，其中，所述的殼體上設(shè)有的指示燈是所述保護(hù)電路中 的發(fā)光二極管D1。 上述的通信總線保護(hù)裝置，其中，所述的防高壓侵入速斷保護(hù)器件R2、 R3采用高 分子聚合物正系數(shù)溫度電阻。 上述的通信總線保護(hù)裝置，其中，所述的限流電阻R1采用高阻值的電阻。 —種用于通信總線保護(hù)裝置的保護(hù)方法，其特點(diǎn)是，該方法包括 步驟l，將本通信保護(hù)裝置串接在計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的總線中； 步驟2，當(dāng)有220V等級高電壓侵入本裝置的總線端121、 122，本裝置自動(dòng)顯示報(bào)
警、切斷電源； 步驟3，當(dāng)無高電壓侵入，則電路工作正常。 上述的保護(hù)方法，其中，在所述步驟1中還包括以下步驟 步驟1. l，將殼體上的防高壓入侵的總線端121U22與鄰近有高壓侵入?yún)^(qū)域的總 線端連接； 步驟1. 2，將殼體上的正?？偩€端111U12與連接計(jì)算機(jī)的總線端連接；
步驟1. 3，將殼體上的接地端123、 124與總線的接地端并接。
上述的保護(hù)方法，其中，在所述步驟2中還包括以下步驟 步驟2. l，有高壓侵入本裝置100，設(shè)置在殼體上的指示燈Dl顯示紅色亮光，自動(dòng) 報(bào)警； 步驟2. 2，保護(hù)電路中的瞬態(tài)抑制二極管Tl、 T2瞬間導(dǎo)通；
步驟2. 3，保護(hù)電路中的過流保護(hù)器R2、 R3過流截?cái)啵?步驟2.4，在正常運(yùn)行時(shí)，本裝置的對地阻抗非常大，串連在電路中的阻抗則非常 ??；在雷電襲擊通信總線時(shí)，本裝置發(fā)揮了良好的電壓鉗位作用，其鉗位電壓低于總線芯片 的耐受電壓水平。 本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置及其防高壓侵入的保護(hù)方法的優(yōu)點(diǎn)和有益 效果是 1.本發(fā)明通信總線防高壓侵入 護(hù)裝置由于設(shè)有保護(hù)電路可以自動(dòng)保護(hù)通信設(shè) 備，延長通信芯片的壽命，有效的保護(hù)通信的暢通；
2.本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置由于設(shè)有防雷擊電路，可防雷電； 3.本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置由于設(shè)有顯示報(bào)警電路，具有及時(shí)顯示紅
色報(bào)警信號的功能。 4.本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置串接在計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備的總線中，采用本 發(fā)明的保護(hù)方法能有效防止220V高電壓(含6V-250V的AC或DC)的侵入，從而保護(hù)通信設(shè)備。


圖1是本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置的外部結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置中的保護(hù)電路原理圖； 圖3是本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置串接在多路串口服務(wù)器的應(yīng)用示意
圖； 圖4是本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置串接在單路設(shè)備的應(yīng)用示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明通信總線保護(hù)裝置CPD (Communication Protective Device)正是針對現(xiàn) 場出現(xiàn)的通信總線受220V等級高電壓(含6V-250V的AC或DC)侵入，為用戶的通信設(shè)備 提供的通信總線保護(hù)，使越來越多的通信設(shè)備免受220V等級高電壓侵入而被燒毀，同時(shí)提 供可靠的顯示報(bào)警和防雷電功能。 請參見圖1所示， 一種通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置，包括，殼體10和設(shè)于殼體10 內(nèi)的保護(hù)電路20，殼體10的一側(cè)壁上11設(shè)有正常總線端Hl、112，殼體10的另一側(cè)壁上 12上設(shè)有防高壓入侵的總線端121、122、接地端123、124及指示燈D1。
請參見圖2所示，保護(hù)電路20包括、防雷擊電路21、顯示報(bào)警電路22、防高壓侵 入速斷保護(hù)電路23 ;所述顯示報(bào)警電路21的兩端并接在防高壓入侵的總線兩端121U22 ; 顯示報(bào)警電路21由發(fā)光二極管Dl負(fù)端串接一限流電阻Rl構(gòu)成，限流電阻Rl采用高阻值 電阻。該發(fā)光二極管的正端與防高壓入侵的總線端122連接，限流電阻R1的另一端與防高 壓入侵的總線端121連接。殼體另一側(cè)壁10上設(shè)有的指示燈是所述保護(hù)電路20中的發(fā)光 二極管D1。 所述防雷擊電路的端1、端3并接在防高壓入侵的總線兩端121U22 ;防雷擊電路 由防雷管Sl構(gòu)成，該防雷管Sl的端1、端3分別與防高壓侵入的總線端121U22連接。
防高壓侵入速斷保護(hù)電路23包括防高壓侵入速斷保護(hù)器R2、R3，型號為P0300SB 的瞬態(tài)抑制二極管Tl， T2 ;防高壓侵入速斷保護(hù)器件R2、 R3采用型號為WH600-110的高分 子聚合物正系數(shù)溫度電阻。防高壓侵入速斷保護(hù)器R2的端1、R3的端1分別與防高壓入侵 的總線兩端121、122連接，瞬態(tài)抑制二極管T1、 T2的正端分別與正?？偩€的兩端111U12 及防高壓侵入過斷保護(hù)器R2、 R3的端2并接，瞬態(tài)抑制二極管Tl、 T2的負(fù)端相連接。
設(shè)置在殼體另一側(cè)12上的接地端由端123、124連接構(gòu)成，該接地端與瞬態(tài)抑制二 極管Tl、 T2的負(fù)端、防雷管的端2并接。 通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置可以保證當(dāng)總線間有220V等級高電壓侵入時(shí)，有 大電流流過通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置的元器件使其溫度快速上升，通信總線防高壓侵 入保護(hù)裝置的元器件會(huì)迅速進(jìn)入高阻態(tài)，電流被迅速夾斷；同時(shí)過壓保護(hù)器件反向擊穿快速導(dǎo)通，使電流通過過壓保護(hù)器件接地，并將電壓限制在過壓保護(hù)器件擊穿電壓附近，從而 對通信設(shè)備起到保護(hù)作用。 請參見圖3是本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置串接在多路串口服務(wù)器的應(yīng) 用示意圖，多個(gè)本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置100分別串接在計(jì)算機(jī)200與服務(wù)器 300的總線400中，本發(fā)明裝置100與高壓侵入?yún)^(qū)域相鄰近，從而可有效保護(hù)通信設(shè)備和通 信總線400。 請參見圖4是本發(fā)明通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置100串接在單路設(shè)備的應(yīng)用示
意圖，本發(fā)明裝置100串接在單個(gè)設(shè)備500的總線400中，本發(fā)明裝置100與高壓侵入?yún)^(qū)域
相鄰近，從而可有效保護(hù)通信設(shè)備和通信總線400。 上述的應(yīng)用保護(hù)詳見以下的保護(hù)方法。 —種用于通信總線保護(hù)裝置的保護(hù)方法，包括 步驟l，將本通信保護(hù)裝置串接在計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的總線中； 步驟1. l，將殼體上的防高壓入侵的總線端121U22與鄰近有高壓侵入?yún)^(qū)域的總
線端連接； 步驟1. 2，將殼體上的正?？偩€端111U12與連接計(jì)算機(jī)的總線端連接；
步驟1. 3，將殼體上的接地端123、 124與總線的接地端并接。 步驟2，當(dāng)有220V等級高電壓侵入本裝置的總線端121、 122，本裝置自動(dòng)顯示報(bào) 警、切斷電源； 步驟2. l，有高壓侵入本裝置100，設(shè)置在殼體上的指示燈Dl顯示紅色亮光，自動(dòng) 報(bào)警； 步驟2. 2，保護(hù)電路中的瞬態(tài)抑制二極管Tl、 T2瞬間導(dǎo)通；
步驟2. 3，保護(hù)電路中的過流保護(hù)器R2、 R3過流截?cái)啵?步驟2.4，在正常運(yùn)行時(shí)，本裝置的對地阻抗非常大，串連在電路中的阻抗則非常 ??；在雷電襲擊通信總線時(shí)，本裝置發(fā)揮了良好的電壓鉗位作用，其鉗位電壓低于總線芯片 的耐受電壓水平。 步驟3，當(dāng)無高電壓侵入，則電路工作正常。 綜上所述，本發(fā)明可以自動(dòng)保護(hù)通信設(shè)備，延長通信芯片的壽命，通信總線防高壓 侵入保護(hù)裝置100可以在瞬間脈沖電壓侵入時(shí)，同樣起到保護(hù)作用，保證頻繁的瞬間或較 長時(shí)間的220V等級高電壓無法侵入到通信芯片內(nèi)部；有效的保護(hù)通信的暢通，本發(fā)明在保 護(hù)了設(shè)備的同時(shí)，也保證了自動(dòng)化監(jiān)測和控制的暢通，從而使得用戶的生產(chǎn)和生活能夠有 條不紊的進(jìn)行。同時(shí)具有防雷擊抗浪涌，不但能達(dá)到防雷擊的作用，還達(dá)到了以下要求在 正常運(yùn)行時(shí)，雷電保護(hù)器的接入不會(huì)影響信號的正常傳輸，通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置 100的對地阻抗非常大，串連在電路中的阻抗則非常?。辉诶纂娨u擊通信總線時(shí)，通信總線 防高壓侵入保護(hù)裝置100發(fā)揮了良好的電壓鉗位作用，在抑制雷電襲擊過程中，通信總線 防高壓侵入保護(hù)裝置100自身完好無損；對雷電襲擊具有足夠快的響應(yīng)速度。
在現(xiàn)場，當(dāng)通信總線上受到220V高壓侵入的時(shí)候，人們往往無法及時(shí)發(fā)現(xiàn)，造成 通信設(shè)備和監(jiān)控設(shè)備的大量燒毀。而安裝本發(fā)明以后，不但可以有效的保護(hù)設(shè)備，而且通信 總線防高壓侵入保護(hù)裝置100的面板上的指示燈會(huì)閃爍剌眼的紅色，使得現(xiàn)場的調(diào)試人員 或用戶可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理。
權(quán)利要求
一種通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置，包括殼體和設(shè)于殼體內(nèi)的防高壓侵入的保護(hù)電路，其特征在于所述殼體的一側(cè)壁上設(shè)有正?？偩€端(121、122)，殼體的另一側(cè)壁上設(shè)有防高壓入侵的總線端(111、112)、接地端(123、124)及指示燈D1；所述保護(hù)電路包括顯示報(bào)警電路、防高壓侵入速斷保護(hù)電路、防雷擊電路；所述顯示報(bào)警電路的兩端并接在防高壓入侵的總線兩端(121、122)；所述防雷擊電路的端1、端2并接在防高壓入侵的總線兩端(121、122)；所述防高壓侵入速斷保護(hù)電路，包括防高壓侵入速斷保護(hù)器R2、R3，瞬態(tài)抑制二極管T1，T2；防高壓侵入速斷保護(hù)器R2的端1、R3的端1分別與防高壓入侵的總線兩端(121、122)連接，瞬態(tài)抑制二極管T1、T2的正端分別與正?？偩€的兩端(111、112)及防高壓侵入速斷保護(hù)器R2、R3的端2并接，瞬態(tài)抑制二極管T1、T2的負(fù)端相連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置，其特征在于所述的顯示報(bào) 警電路由發(fā)光二極管負(fù)端串接一限流電阻R1構(gòu)成，該發(fā)光二極管的正端與防高壓入侵的 總線端122連接，限流電阻Rl的另一端與防高壓入侵的總線端121連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置，其特征在于；所述的防雷擊 電路由防雷管構(gòu)成，該防雷管的端1、端3分別與防高壓侵入的總線端121、122連接。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置，其特征在于所述設(shè)置在殼 體另一側(cè)上的接地端由端123、124連接構(gòu)成，該接地端與瞬態(tài)抑制二極管T1、T2的負(fù)端、防 雷管的端2并接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置，其特征在于所述的殼體上 設(shè)有的指示燈是所述保護(hù)電路中的發(fā)光二極管Dl。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置，其特征在于所述的防高壓 侵入速斷保護(hù)器件R2、 R3采用高分子聚合物正系數(shù)溫度電阻。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置，其特征在于，所述的限流電 阻R1采用高阻值的電阻。
8. —種用于通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置的保護(hù)方法，其特征在于該方法包括 步驟l，將本通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置串接在計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的總線中； 步驟2，當(dāng)有220V等級高電壓侵入本裝置的總線端121、122，本裝置自動(dòng)顯示報(bào)警、切斷電源；步驟3，當(dāng)無高電壓侵入，則電路工作正常。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的保護(hù)方法，其特征在于，在所述步驟1中還包括以下步驟 步驟1. l，將殼體上的防高壓入侵的總線端121U22與鄰近有高壓侵入?yún)^(qū)域的總線端連接；步驟1. 2，將殼體上的正常總線端111U12與連接計(jì)算機(jī)的總線端連接； 步驟1. 3，將殼體上的接地端123、 124與總線的接地端并接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的保護(hù)方法，其特征在于，在所述步驟2中還包括以下步驟 步驟2. l，有高壓侵入本裝置IOO，設(shè)置在殼體上的指示燈DI顯示紅色亮光，自動(dòng)報(bào)壑；步驟2. 2，保護(hù)電路中的瞬態(tài)抑制二極管Tl、 T2瞬間導(dǎo)通；步驟2. 3，保護(hù)電路中的防高壓侵入過流保護(hù)器R2、 R3過流截?cái)啵?步驟2.4，在正常運(yùn)行時(shí)，本裝置的對地阻抗非常大，串連在電路中的阻抗則非常小；在雷電襲擊通信總線時(shí)，本裝置發(fā)揮了良好的電壓鉗位作用，其鉗位電壓低于總線芯片的耐受電壓水平。
全文摘要
本發(fā)明公開的是一種通信總線防高壓侵入保護(hù)裝置及其保護(hù)方法，包括，殼體和設(shè)于殼體內(nèi)的保護(hù)電路；殼體的一側(cè)壁上設(shè)有正?？偩€端，殼體的另一側(cè)壁上設(shè)有防高壓入侵的總線端接地端及指示燈D1；保護(hù)電路包括顯示報(bào)警電路、防雷擊電路、過流速斷保護(hù)電路；顯示報(bào)警電路的兩端和防雷擊電路的兩端并接在放高壓侵入的總線兩端；過流速斷保護(hù)電路分別與防高壓入侵的總線兩端、正?？偩€端連接；將本發(fā)明串接在計(jì)算機(jī)與外部設(shè)備之間的總線中；當(dāng)有220V高電壓侵入本裝置的總線端，有大電流流過，元器件使其溫度快速上升，會(huì)迅速進(jìn)入高阻態(tài)，電流被迅速夾斷，本裝置自動(dòng)顯示報(bào)警、切斷電源，保護(hù)了通信設(shè)備，還具有即時(shí)顯示報(bào)警和防雷電功能。
文檔編號H02H3/20GK101783495SQ200910045438
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月16日
發(fā)明者徐瑞新, 陳平 申請人:上海華艾軟件有限公司