專利名稱：半雙工準電流環(huán)通訊裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及近距離通訊技術(shù)，具體涉及一種可用于儀器、儀表、空調(diào)器及智能家居等設(shè)備中的主從式一對一或一對多半雙工準電流環(huán)通訊裝置。
本實用新型的技術(shù)方案在于，構(gòu)造一種半雙工準電流環(huán)通訊裝置，包括一個主控通訊單元及經(jīng)通訊連線與之連接的從控通訊單元，其特征在于在所述主控通訊單元中，微程序控制器MCU1的發(fā)送端和接收端分別接發(fā)送光耦E1和接收光耦E2；發(fā)送光耦E1的集電極經(jīng)電阻R3接電源VDD，發(fā)射極連接到接收光耦E2的二極管正極；接收光耦E2的二極管兩端并聯(lián)有電阻R4，二極管負極通過并聯(lián)的電阻R和電容C接地GND2；接收光耦E2的二極管負極和地GND2分別經(jīng)所述通訊連線后連接到所述從控通訊單元；在所述從控通訊單元中，微程序控制器MCU2的發(fā)送端和接收端分別接發(fā)送光耦E3和接收光耦E4；發(fā)送光耦E3的集電極經(jīng)所述通訊連線連接到接收光耦E2的二極管負極，發(fā)射極連接到接收光耦E4的二極管正極；接收光耦E4的二極管兩端并聯(lián)有電阻R5，二極管負極經(jīng)所述通訊連線后接地GND2。
在本實用新型所述的裝置的所述主控通訊單元中，微程序控制器MCU1的發(fā)送端經(jīng)電阻R1后接發(fā)送光耦E1的二極管負極，發(fā)送光耦E1的二極管正極接電源VCC1，微程序控制器MCU1的接收端連接到接收光耦E2的發(fā)射極并同時經(jīng)電阻R2接地GND1，接收光耦E2的集電極接電源VCC2；其中所述從控通訊單元的這一部分電路與所述主控通訊單元完全對稱。
在本實用新型所述的裝置中，所述通訊連線經(jīng)過由四個二極管D1-D4所組成的極性保護電路后才連接到發(fā)送光耦E3的集電集和接收光耦E4的二極管負極。
在本實用新型所述的裝置中，所述電阻R可以移到所述二極管D1的正極和D4的負極之間；還可分成兩個電阻分別接于E2的二極管負極和GND2之間以及D1的正極和D4的負極之間。
在本實用新型所述的裝置中，一個主控通訊單元可連接多個從控通訊單元實現(xiàn)一對多通訊，其中一種方式是由所述接收光耦E2的二極管負極和地GND2引出的兩個輸出端并聯(lián)多條通訊連線分別連接到各個所述從控通訊單元；另一種方式是所述主控通訊單元中微程序控制器MCU1有多個接收端，分別接多個接收光耦電路，各個接收光耦電路經(jīng)通訊連線分別連接多個所述從控通訊單元。
本實用新型提供的半雙工準電流環(huán)通訊裝置采用了光耦進行信號的傳遞，實現(xiàn)了主控通訊單元、通訊信號傳輸環(huán)路、從控通訊單元之間的安全隔離，并提高了抗干擾能力，更重要的是，在信號進行傳送時，通訊環(huán)路中始終有電流存在，成為準電流環(huán)電路，從而使得抗干擾能力進一步增強，并使電路的工作狀態(tài)更優(yōu)化。整個通訊裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、抗干擾能力強等特點。
下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型作進一步說明。
主控通訊單元1由微程序控制器MCU1，2個光耦E1和E2，以及5個電阻R和R1-R4所組成。MCU1的發(fā)送端TX1經(jīng)R1后接E1的二極管負極，E1的二極管正極接電源VCC1，MCU1的接收端RX1連接到E2的發(fā)射極并同時經(jīng)電阻R2接地GND1，E2的集電極接電源VCC2；E1的集電極經(jīng)電阻R3后接電源VDD，E1的發(fā)射極連接到E2的二極管正極，E2的二極管兩端并聯(lián)有電阻R4，E2的二極管負極通過電阻R接地GND2，電阻R的兩端為信號輸出端，經(jīng)通訊連線3后連接到從控通訊單元2。
從控通訊單元2由微程序控制器MCU2，4個二極管D1-D4，2個光耦E3和E4，以及3個電阻R5-R7構(gòu)成，它與主控通訊單元1近似對稱。其中4個二極管D1-D4組成極性保護電路，讓通訊連線可實現(xiàn)無極性連接。E3的集電極經(jīng)通訊連線3連接到E2的二極管負極，E4的二極管負極經(jīng)通訊連線3后接地GND2。
當停止通訊時，TX1一直維持高電平，此時通訊環(huán)路無電流流過；當主控通訊單元TX1發(fā)送信號時，從控通訊單元的TX2一直維持低電平，此時形成準電流環(huán)路并實現(xiàn)了從控通訊單元RX2的信號接收；當TX1一直維持低電平，從控通訊單元的TX2發(fā)送信號時，可形成準電流環(huán)路并實現(xiàn)主控通訊單元RX1的信號接收，從而實現(xiàn)了半雙工通訊?？梢姲l(fā)送光耦E1既可以用于發(fā)送信號，也可以用作通訊停止開關(guān)。
本實用新型電阻R和R1-R7的阻值根據(jù)實際電源電壓及光耦的特性進行選取，以環(huán)路電流為光耦最佳工作點電流，而接收端信號能取得正常邏輯電平信號為依據(jù)。關(guān)鍵在于電流環(huán)路中R3、R4和R的選擇當E3關(guān)閉時流經(jīng)E2的電流要確保低于Io∶Io＝1/β×R4，其中β為光耦的電流傳輸比；當E3導(dǎo)通時，流經(jīng)E2的電流要確保高于Io｀∶Io｀＝4/β×R4；R上的電壓應(yīng)大于2.8V；當環(huán)路大電流導(dǎo)通時，要確保R7上的電壓大于4V。
由上述這些限定條件再結(jié)合實驗調(diào)整，即可得到合適的R和R1-R7的電阻值；當VDD＝15V，VCC1＝VCC3＝5V，VCC2＝VCC4＝5V時，可以取R1＝390Ω，R2＝1KΩ，R3＝680Ω，R4＝680Ω，R5＝3KΩ，R6＝390Ω，R7＝4.7KΩ，R＝10KΩ。
可以看出，光耦E1-E4實現(xiàn)了主控通訊單元與通訊環(huán)路、從控通訊單元之間的安全隔離，這種相互獨立的電源結(jié)構(gòu)降低了不同回路間的噪音耦合，大大提高了通訊單元的抗干擾能力。


圖1中的電阻R可以移到D1的正極和D4的負極之間，或者如圖4所示，還可以分成兩個電阻分別接于E2的二極管負極和GND2之間以及D1的正極和D4的負極之間。
圖1中的電路實現(xiàn)了一對一通訊，還可以對圖1所示電路進行擴展以實現(xiàn)一對多通訊，如圖2所示為實施例二中可實現(xiàn)一對多通訊的電路圖。其中主控通訊單元21的MCU1有多個發(fā)送端RX1A、RX1B...，從而引出多個并聯(lián)的E2A、E2B...，再分別通過多條通訊連線3連接到多個從控通訊單元，當MCU1驅(qū)動不足時，可加緩沖驅(qū)動電路。圖2中僅示意了一個擴展單元，實際上還可擴展多個從控通訊單元，形成一對多半雙工通訊。
圖3所示為本實用新型實施例三中另一種實現(xiàn)一對多通訊的電路圖，可以看出其中的主控通訊單元31比實施例二更簡單，只是在圖1中主控通訊單元1的基礎(chǔ)上引出了多個并聯(lián)的接頭，通訊連線和從控通訊單元與圖2中相同。同樣，在圖3還可擴展多個從控通訊單元，形成一對多半雙工通訊。
權(quán)利要求1.一種半雙工準電流環(huán)通訊裝置，包括一個主控通訊單元及經(jīng)通訊連線與之連接的從控通訊單元，其特征在于在所述主控通訊單元中，微程序控制器MCU1的發(fā)送端和接收端分別接發(fā)送光耦E1和接收光耦E2；發(fā)送光耦E1的集電極經(jīng)電阻R3接電源VDD，發(fā)射極連接到接收光耦E2的二極管正極；接收光耦E2的二極管兩端并聯(lián)有電阻R4，二極管負極通過并聯(lián)的電阻R和電容C接地GND2；接收光耦E2的二極管負極和地GND2分別經(jīng)所述通訊連線后連接到所述從控通訊單元；在所述從控通訊單元中，微程序控制器MCU2的發(fā)送端和接收端分別接發(fā)送光耦E3和接收光耦E4；發(fā)送光耦E3的集電極經(jīng)所述通訊連線連接到接收光耦E2的二極管負極，發(fā)射極連接到接收光耦E4的二極管正極；接收光耦E4的二極管兩端并聯(lián)有電阻R5，二極管負極經(jīng)所述通訊連線后接地GND2。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于在所述主控通訊單元中，微程序控制器MCU1的發(fā)送端經(jīng)電阻R1后接發(fā)送光耦E1的二極管負極，發(fā)送光耦E1的二極管正極接電源VCC1，微程序控制器MCU1的接收端連接到接收光耦E2的發(fā)射極并同時經(jīng)電阻R2接地GND1，接收光耦E2的集電極接電源VCC2；在所述從控通訊單元中，微程序控制器MCU2的發(fā)送端經(jīng)電阻R6后接發(fā)送光耦E3的二極管負極，發(fā)送光耦E3的二極管正極接電源VCC3，微程序控制器MCU2的接收端連接到接收光耦E4的發(fā)射極并同時經(jīng)電阻R7接地GND3，接收光耦E2的集電極接電源VCC4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述通訊連線經(jīng)過由四個二極管D1-D4所組成的極性保護電路后才連接到發(fā)送光耦E3的集電集和接收光耦E4的二極管負極。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，所述電阻R可以移到所述二極管D1的正極和D4的負極之間；還可分成兩個電阻分別接于E2的二極管負極和GND2之間以及D1的正極和D4的負極之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的裝置，其特征在于，由所述接收光耦E2的二極管負極和地GND2引出的兩個輸出端并聯(lián)有多條通訊連線，所述多條通訊連線分別連接到多個所述從控通訊單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項所述的裝置，其特征在于，所述主控通訊單元中微程序控制器MCU1有多個接收端，分別接多個接收光耦電路，各個接收光耦電路經(jīng)通訊連線分別連接多個所述從控通訊單元。
專利摘要本實用新型涉及一種近距離半雙工通訊裝置,公開了一種可用于儀器、儀表、燈光及智能家居及空調(diào)機中使用的主從式一對一或一對多通訊裝置。其特征在于采用了光耦進行信號的傳遞,實現(xiàn)了主控通訊單元、通訊信號傳輸環(huán)路、從控通訊單元之間的安全隔離,并提高了抗干擾能力,更重要的是,在信號進行傳送時,通訊環(huán)路中始終有電流存在,成為準電流環(huán)電路,從而使得抗干擾能力進一步增強,并使電路的工作狀態(tài)更優(yōu)化。整個通訊裝置具有結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、抗干擾能力強的特點。
文檔編號H04B1/00GK2512163SQ0125817
公開日2002年9月18日 申請日期2001年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月19日
發(fā)明者王斌 申請人:順德市華傲電子有限公司