一種檢測(cè)rs485接口電壓的通信電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種檢測(cè)RS485接口電壓的通信電路，包括用于接收外部信號(hào)的光耦隔離電路和用于接收光耦隔離電路輸出的信號(hào)并向外輸出目標(biāo)信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路，其中，通信電路包括通信控制電路、數(shù)字電壓采集電路和隔離供電電路，通信控制電路用于向光耦隔離電路輸出第一控制信號(hào)和向數(shù)字電壓采集電路輸出第二控制信號(hào)，數(shù)字電壓采集電路用于接收外部信號(hào)并向通信控制電路輸出采集信號(hào)，隔離供電電路用于向光耦隔離電路、通信控制電路、轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字電壓采集電路供電。通過電壓采集電路采集的電壓信號(hào)發(fā)送至通信控制電路進(jìn)行處理后，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)RS485的接口故障，可及時(shí)的得知電表通信接口故障后，安排維修人員及時(shí)對(duì)其修復(fù)，及時(shí)回復(fù)通信正常使用。
【專利說明】一種檢測(cè)RS485接口電壓的通信電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種通信電路，尤其涉及一種帶有電壓檢測(cè)功能的通信電路。

【背景技術(shù)】
[0002]在電力行業(yè)中，自動(dòng)抄表技術(shù)在電表應(yīng)用中越來越流行，該技術(shù)為電表提供通信端口讀取數(shù)據(jù)，而且大部分情況下通過遠(yuǎn)程讀數(shù)方式便可完成自動(dòng)抄表，對(duì)于電表應(yīng)用來說既安全又節(jié)省了時(shí)間。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)抄表技術(shù)的關(guān)鍵是確保通信鏈路安全可靠，而RS485接口是電力常用的雙線半雙工通信接口?，F(xiàn)有的RS485接口故障檢測(cè)一般是采用萬能表檢測(cè)A端口和B端口之間的電壓差即可快捷地獲知該接口是否存在故障，同時(shí)通過通信嘗試來綜合判斷RS485接口是否正常。然而，檢測(cè)電壓需要專門的萬用表，通信檢測(cè)又需要其他專業(yè)的儀器，無法做到使用一種設(shè)備來進(jìn)行判斷RS485接口的狀態(tài)。另外，傳統(tǒng)的RS485通信檢測(cè)工具不具備電壓檢測(cè)功能，在沒有萬用表的狀態(tài)下沒有其他工具可對(duì)RS485接口電壓進(jìn)行檢測(cè)，使得檢測(cè)RS485接口狀態(tài)的工具尤其缺乏。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種可檢測(cè)RS485接口故障的通信電路。
[0004]為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型提供一種檢測(cè)RS485接口電壓的通信電路，包括用于接收外部信號(hào)的光耦隔離電路和用于接收光耦隔離電路輸出的信號(hào)并向外輸出目標(biāo)信號(hào)的轉(zhuǎn)換電路，其中，通信電路包括通信控制電路、數(shù)字電壓采集電路和隔離供電電路，通信控制電路用于向光耦隔離電路輸出第一控制信號(hào)和向數(shù)字電壓采集電路輸出第二控制信號(hào)，數(shù)字電壓采集電路用于接收外部信號(hào)并向通信控制電路輸出采集信號(hào)，隔離供電電路用于向光耦隔離電路、通信控制電路、轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字電壓采集電路供電。
[0005]由上述方案可見，通過數(shù)字電壓采集電路接收由RS485接口輸出的外部信號(hào)，為了提高采集精度，保證其電壓測(cè)量的準(zhǔn)確性，通過通信控制電路控制光耦隔離電路和數(shù)字電壓采集電路，即控制光耦隔離電路阻斷，使得轉(zhuǎn)換電路不影響數(shù)字電壓采集電路的采樣，同時(shí)控制數(shù)字電壓采集電路的一接收端接地，最后經(jīng)過數(shù)字電壓采集電路采集的電壓信號(hào)發(fā)送至通信控制電路進(jìn)行處理后，可輸出上位機(jī)或遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)RS485的接口故障，可及時(shí)且簡(jiǎn)便地得知電表通信接口故障后，安排維修人員及時(shí)對(duì)其修復(fù)，及時(shí)回復(fù)通信正常使用。
[0006]更進(jìn)一步的方案是，光親隔離電路包括第一光電親合器和第二光電親合器，第一光電耦合器的發(fā)射極與第二光電耦合器的集電極電連接，第二光電耦合器的發(fā)射極與第一光電耦合器的集電極電連接，第一光纖耦合器的發(fā)射極接收外部信號(hào)，第二光纖耦合器的發(fā)射極向轉(zhuǎn)換電路輸出信號(hào)。
[0007]更進(jìn)一步的方案是，第一控制信號(hào)包括第一光電耦合器控制信號(hào)和第二光電耦合器控制信號(hào)，第一光電耦合器的陰極接收第一光電耦合器控制信號(hào)，第二光電耦合器的陰極接收第二光電耦合器控制信號(hào)。
[0008]由上可見，通過光耦隔離電路中的光電耦合器，防止因有電的連接而引起的干擾，其抗干擾能力強(qiáng)，強(qiáng)弱電之間的隔離性能良好，并且通過通信控制電路可有效控制光電耦合器的阻斷，從而提高測(cè)量精度。
[0009]更進(jìn)一步的方案是，外部信號(hào)包括第一外部信號(hào)和第二外部信號(hào)，數(shù)字電壓采集電路包括第一接收端、第二接收端、第一電阻、第二電阻、第一三極管和第一信號(hào)輸出端，第一接收端用于接收第一外部信號(hào)，第二接收端用于接收第二外部信號(hào)、第一電阻和第二電阻串聯(lián)在第一接收端和第二接收端之間，第一信號(hào)輸出端電連接在第一電阻和第二電阻之間，三極管的發(fā)射極接地，三極管的基極接收第二控制信號(hào)，集電極與第二接收端電連接。
[0010]更進(jìn)一步的方案是，第一信號(hào)輸出端連接有RC濾波電路，RC濾波電路包括第三電阻和第一電容，第三電阻的第一端與第一信號(hào)輸出端電連接，第一電容的第一端接地，第三電阻的第二端和第一電容的第二端電連接，第三電阻的第二端電連接在第一電阻和第二電阻之間。
[0011]由上可見，通過通信控制電路控制三極管的基極，使得在測(cè)量接口電壓時(shí)，可將第二接收端接地，從而提高測(cè)量第一接線端上的電壓精度，同時(shí)通過RC濾波電路也有利于提高采集電路的采集精度。
[0012]更進(jìn)一步的方案是，隔離供電電路包括電源芯片、穩(wěn)壓二極管、第一 LC濾波電路和第二 LC濾波電路，外部電源經(jīng)過穩(wěn)壓二極管和第一 LC濾波電路輸入到電源芯片，電源芯片經(jīng)過第二 LC濾波電路向光耦隔離電路、通信控制電路、轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字電壓采集電路供電。
[0013]更進(jìn)一步的方案是，第一 LC濾波電路包括第一電感和第二電容，第一電感的第一端和第二電容的第一端與電源芯片的輸入端正極電連接，穩(wěn)壓二極管的第一端與第一電感的第二端電連接，穩(wěn)壓二極管的第二端和第二電容的第二端與電源芯片的輸入端負(fù)極電連接。
[0014]更進(jìn)一步的方案是，第二 LC濾波電路包括第二電感和第三電容，第二電感的第一端與電源芯片的輸出端正極電連接，第三電容的第一端和電源芯片的輸出端負(fù)極接地，第二電感第二端和第三電容第二端與隔離供電電路的電源輸出端口電連接。
[0015]由上可見，設(shè)置隔離供電電路可有效地提高測(cè)量接口的電壓精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型通信電路實(shí)施例的系統(tǒng)框圖。
[0017]圖2是本實(shí)用新型通信電路實(shí)施例中隔離供電電路的電路圖。
[0018]圖3是本實(shí)用新型通信電路實(shí)施例中RS485接口的電路圖。
[0019]圖4是本實(shí)用新型通信電路實(shí)施例中光耦隔離電路的電路圖。
[0020]圖5是本實(shí)用新型通信電路實(shí)施例中通信控制電路的電路圖。
[0021]圖6是本實(shí)用新型通信電路實(shí)施例中RS232轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
[0022]圖7是本實(shí)用新型通信電路實(shí)施例中數(shù)字電壓采集電路的電路圖。
[0023]圖8是本實(shí)用新型通信電路實(shí)施例中電平轉(zhuǎn)換電路的電路圖。
[0024]以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。

【具體實(shí)施方式】
[0025]參照?qǐng)D1，圖1是通信電路1、電表2的系統(tǒng)框圖。電表2設(shè)置有用于數(shù)據(jù)交互的RS485接口 21。通信電路I包括光耦隔離電路11、數(shù)字電壓采集電路12、通信控制電路13、隔離供電電路14和轉(zhuǎn)換電路15。數(shù)字電壓采集電路12和隔離供電電路14接收由RS485接口 21輸出的信號(hào)，轉(zhuǎn)換電路15用于接收光耦隔離電路14輸出的信號(hào)并向上位機(jī)3輸出目標(biāo)信號(hào)。通信控制電路13用于向光耦隔離電路14輸出第一控制信號(hào)，通信控制電路13還用于向數(shù)字電壓采集電路12輸出第二控制信號(hào)，通信控制電路13還用于向上位機(jī)3輸出反饋信號(hào)。數(shù)字電壓采集電路接收RS485接口 21輸出的信號(hào)后向通信控制電路13輸出采集信號(hào)。隔離供電電路11接收外部電源后經(jīng)過穩(wěn)壓濾波后向數(shù)字電壓采集電路12、通信控制電路13、光耦隔離電路14和轉(zhuǎn)換電路15供電。
[0026]參照?qǐng)D2，圖2是隔離供電電路11的電路圖。隔離供電電路11包括外部電源接口Jl，穩(wěn)壓二極管Dl、電感L1、電感L2、電容Cl、電容C2和直流電源芯片Ul。
[0027]第一 LC濾波電路包括電感LI和電容Cl，電感LI的第一端和電容Cl的第一端與直流電源芯片Ul的輸入端正極電連接，穩(wěn)壓二極管Dl的第一端與電感LI的第二端電連接，穩(wěn)壓二極管Dl的第二端和電容Cl的第二端與直流電源芯片Ul的輸入端負(fù)極電連接。
[0028]第二 LC濾波電路包括電感L2和電容C2，電感L2的第一端與直流電源芯片Ul的輸出端正極電連接，電容C2的第一端和直流電源芯片Ul的輸出端負(fù)極接地，電感L2第二端和電容C2第二端與隔離供電電路的電源輸出端口 VCC電連接，隔離供電電路通過端口VCC向通信電路中的各個(gè)模塊供電。外部電源經(jīng)過接口 J1、穩(wěn)壓二極管Dl和第一 LC濾波電路輸入到直流電源芯片U1，直流電源芯片Ul經(jīng)過第二 LC濾波電路向外供電。
[0029]參照?qǐng)D3，圖3是RS485接口的電路圖。RS485接口通過端口 TEST_A和端口 TEST_B向外輸出信號(hào)。參照?qǐng)D4，圖4是光耦隔離電路的電路圖。光耦隔離電路包括第一隔離電路和第二隔離電路，由于第一隔離電與第二隔離電路結(jié)構(gòu)相同，所以將第一隔離電路進(jìn)行說明。第一隔離電路包括第一光電親合器1Sl和第二光電親合器1S2，第一光電親合器1Sl的發(fā)射極與第二光電耦合器10S2的集電極電連接，第二光電耦合器10S2的發(fā)射極與第一光電耦合器1Sl的集電極電連接。第一光纖耦合器1Sl的發(fā)射極接收與端口 TEST_A電連接并接收電表輸出的信號(hào)，第二光纖耦合器10S2的發(fā)射極與端口 RS485_A電連接并向外輸出信號(hào)。第二隔離電路的第三光纖耦合器10S3的發(fā)射極接收與端口 TEST_B電連接并接收電表輸出的信號(hào)，第四光纖耦合器10S4的發(fā)射極與端口 RS485_B電連接并向外輸出信號(hào)。
[0030]通信控制電路13輸出的第一控制信號(hào)包括第一光電親合器控制信號(hào)和第二光電耦合器控制信號(hào)，第一光電耦合器1Sl的陰極和第三光電耦合器10S3的陰極通過端口 Pl接收第一光電耦合器控制信號(hào)，第二光電耦合器10S2的陰極和第四光電耦合器10S4通過端口 P2接收第二光電耦合器控制信號(hào)。
[0031]參照?qǐng)D5，圖5是通信控制電路的電路圖。通信控制電路包括單片機(jī)芯片U2和時(shí)鐘電路，單片機(jī)芯片U2采用型號(hào)為STC12C5AC60S2的單片機(jī)，單片機(jī)芯片U2在管腳35、36設(shè)置用于輸出第一控制信號(hào)的端口 Pl和端口 P2，單片機(jī)芯片U2在管腳26設(shè)置用于輸出第二控制信號(hào)的端口 P3，單片機(jī)芯片U2在管腳6和管腳8設(shè)置用于輸出反饋信號(hào)的端口TTL_T和端口 TTL_R。單片機(jī)芯片U2在管腳44設(shè)置用于接收采集信號(hào)的端口 ADC。
[0032]時(shí)鐘電路包括晶振Y1、電容C5和電容C6，晶振Yl的第一端與電容C5的第一端、單片機(jī)芯片U2的管腳15電連接，晶振Yl的第二端與電容C6的第一端、單片機(jī)芯片U2的管腳16電連接，電容C5的第二端和電容C6的第二端接地。
[0033]參照?qǐng)D6，圖6是RS232轉(zhuǎn)換電路。RS232轉(zhuǎn)換電路包括接口芯片U3、電阻R5、電阻R6、三極管Q1。接口芯片U3采用的是型號(hào)為MX485的接口芯片，接口芯片U3的管腳6與端口 RS485_A連接，接口芯片U3的管腳7與端口 RS485_B連接，接口芯片U3的管腳I與端口 TTL_R連接并向外輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換后的電平信號(hào)，接口芯片U3的管腳4與端口 TTL_T連接并向外輸出經(jīng)轉(zhuǎn)換后的電平信號(hào)。三極管Ql的基極與端口 TTL_T之間串聯(lián)地連接有電阻R5，三極管Ql的集電極與端口 VCC之間串聯(lián)地連接有電阻R6，三極管Ql的集電極與接口芯片U3的管腳2、管腳3電連接，三極管Ql的發(fā)射極接地。
[0034]參照?qǐng)D7，圖7數(shù)字電壓采集電路的電路圖。數(shù)字電壓采集電路包括電阻R9、電阻R10、電阻R11、電阻R12、電阻R13、電容C7和三極管Q2，電阻R9的第一端與端口 TEST_A電連接并接收電表輸出的信號(hào)，電阻R9的第二端與電阻RlO的第一端、電阻Rll的第一端、電容C7的第一端電連接，電阻RlO的第二端與端口 ADC電連接并輸出采集信號(hào)，電容C7的第二端接地。由端口 TEST_A輸入的信號(hào)經(jīng)過由電阻RlO和電容C7組成的RC濾波電路后，從端口 ADC輸出到單片機(jī)芯片U2中。
[0035]電阻Rll的第二端與三極管Q2的集電極電連接，三極管Q2的集電極還與端口TEST_B電連接并接收電表輸出的信號(hào)，三極管Q2的發(fā)射極接地，三極管Q2的基極與電阻R13的第一端電連接，電阻R13的第二端與電阻R12的第一端，電阻R13的第二端還與端口P3電連接并接收第二控制信號(hào)，電阻R12的第二端與端口 VCC電連接。
[0036]參照?qǐng)D8，圖8是電平轉(zhuǎn)換電路的電路圖。電平轉(zhuǎn)換電路包括電平轉(zhuǎn)換芯片U4和接口 J3，電平轉(zhuǎn)換芯片U4采用信號(hào)為MAX232的芯片。電平轉(zhuǎn)換芯片U4通過管腳9和管腳10分別與端口 TTL_T和端口 TTL_R電連接并接收信號(hào)。電平轉(zhuǎn)換芯片U4通過管腳7和管腳8與接口 J3電連接，并通過接口 J3與上位機(jī)或遠(yuǎn)處終端電腦電連接進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
[0037]通訊電路I在對(duì)RS485接口進(jìn)行電壓采集時(shí)，通訊控制電路13通過控制端口 Pl和端口 P2，將光耦隔離電路14中的端口 TEST_A和端口 RS485_A阻斷，以及將端口 TEST_B與端口 RS485_B阻斷，同時(shí)通訊控制電路13通過控制端口 P3將端口 TEST_B輸入的信號(hào)接地。繼而從端口 TEST_A輸入的信號(hào)經(jīng)過端口 ADC輸入到通訊控制電路13進(jìn)行處理，如端口 TEST_A的電壓值低于預(yù)設(shè)值，則可判斷RS485接口 21出現(xiàn)故障，隨后通訊控制電路13通過端口 TTL_T和端口 TTL_R向上位機(jī)3輸出具有故障信息的反饋信號(hào)。
[0038]通訊電路I在對(duì)RS485接口進(jìn)行通信信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)，通過控制端口 Pl和P2將RS485輸出的信號(hào)進(jìn)行處理后輸出到RS232處，再通過由RS232轉(zhuǎn)換電路和電平轉(zhuǎn)換電路組成的轉(zhuǎn)換電路15處理后輸出到上位機(jī)3，上位機(jī)接收到具有電表信息的信號(hào)即可完成自動(dòng)抄表。
[0039]由上可見，通過數(shù)字電壓采集電路接收由RS485接口輸出的外部信號(hào)，為了提高采集精度，保證其電壓測(cè)量的準(zhǔn)確性，通過通信控制電路控制光耦隔離電路和數(shù)字電壓采集電路，即控制光耦隔離電路阻斷，使得轉(zhuǎn)換電路不影響數(shù)字電壓采集電路的采樣，同時(shí)控制數(shù)字電壓采集電路的一個(gè)接收端接地，最后經(jīng)過數(shù)字電壓采集電路采集的電壓信號(hào)發(fā)送至通信控制電路進(jìn)行處理后，可輸出上位機(jī)或遠(yuǎn)程終端計(jì)算機(jī)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)檢測(cè)RS485的接口故障，可及時(shí)的得知電表通信接口故障后，安排維修人員及時(shí)對(duì)其修復(fù)，及時(shí)回復(fù)通信正常使用。
【權(quán)利要求】
1.一種檢測(cè)RS485接口電壓的通信電路，包括 光耦隔離電路，用于接收外部信號(hào)； 轉(zhuǎn)換電路，用于接收所述光耦隔離電路輸出的信號(hào)并向外輸出目標(biāo)信號(hào)； 其特征在于: 所述通信電路包括通信控制電路、數(shù)字電壓采集電路和隔離供電電路，所述通信控制電路用于向所述光耦隔離電路輸出第一控制信號(hào)和向所述數(shù)字電壓采集電路輸出第二控制信號(hào)，所述數(shù)字電壓采集電路用于接收所述外部信號(hào)并向所述通信控制電路輸出采集信號(hào)，所述隔離供電電路用于向所述光耦隔離電路、所述通信控制電路、所述轉(zhuǎn)換電路和所述數(shù)字電壓采集電路供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信電路，其特征在于: 所述光親隔離電路包括第一光電親合器和第二光電親合器，所述第一光電親合器的發(fā)射極與所述第二光電耦合器的集電極電連接，所述第二光電耦合器的發(fā)射極與所述第一光電耦合器的集電極電連接，所述第一光纖耦合器的發(fā)射極接收所述外部信號(hào)，所述第二光纖耦合器的發(fā)射極向所述轉(zhuǎn)換電路輸出信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的通信電路，其特征在于: 所述第一控制信號(hào)包括第一光電耦合器控制信號(hào)和第二光電耦合器控制信號(hào)，所述第一光電耦合器的陰極接收所述第一光電耦合器控制信號(hào)，所述第二光電耦合器的陰極接收所述第二光電耦合器控制信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信電路，其特征在于: 所述外部信號(hào)包括第一外部信號(hào)和第二外部信號(hào)； 所述數(shù)字電壓采集電路包括第一接收端、第二接收端、第一電阻、第二電阻、三極管和第一信號(hào)輸出端，所述第一接收端用于接收所述第一外部信號(hào)，所述第二接收端用于接收所述第二外部信號(hào)、所述第一電阻和所述第二電阻串聯(lián)在所述第一接收端和所述第二接收端之間，所述第一信號(hào)輸出端電連接在所述第一電阻和所述第二電阻之間； 所述三極管的發(fā)射極接地，所述三極管的基極接收所述第二控制信號(hào)，所述集電極與所述第二接收端電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的通信電路，其特征在于: 所述第一信號(hào)輸出端連接有RC濾波電路，所述RC濾波電路包括第三電阻和第一電容，所述第三電阻的第一端與所述第一信號(hào)輸出端電連接，所述第一電容的第一端接地，所述第三電阻的第二端和所述第一電容的第二端電連接，所述第三電阻的第二端電連接在所述第一電阻和所述第二電阻之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通信電路，其特征在于: 所述隔離供電電路包括電源芯片、穩(wěn)壓二極管、第一 LC濾波電路和第二 LC濾波電路，外部電源經(jīng)過所述穩(wěn)壓二極管和第一 LC濾波電路輸入到所述電源芯片，所述電源芯片經(jīng)過所述第二 LC濾波電路向所述光耦隔離電路、所述通信控制電路、所述轉(zhuǎn)換電路和所述數(shù)字電壓采集電路供電。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的通信電路，其特征在于: 所述第一 LC濾波電路包括第一電感和第二電容，所述第一電感的第一端和所述第二電容的第一端與所述電源芯片的輸入端正極電連接，所述穩(wěn)壓二極管的第一端與所述第一電感的第二端電連接，所述穩(wěn)壓二極管的第二端和所述第二電容的第二端與所述電源芯片的輸入端負(fù)極電連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的通信電路，其特征在于: 所述第二 LC濾波電路包括第二電感和第三電容，所述第二電感的第一端與所述電源芯片的輸出端正極電連接，所述第三電容的第一端和所述電源芯片的輸出端負(fù)極接地，所述第二電感第二端和所述第三電容第二端與所述隔離供電電路的電源輸出端口電連接。
【文檔編號(hào)】H03K19/14GK204244219SQ201420741961
【公開日】2015年4月1日 申請(qǐng)日期:2014年12月2日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月2日
【發(fā)明者】王鵬, 傅子明, 劉孚智, 黃衍波, 梁桂烙, 吳敏 申請(qǐng)人:廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司佛山供電局