專利名稱：自動換向通訊設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及一通訊設備，尤其涉及一種自動換向通訊設備。
背景技術：
在石油產品的開發中，通常要求防爆。對于遠距離傳輸的RS-485信號，實現安全 區和危險區兩側485信號的接收和發送傳輸，其485轉換芯片接收和發送的使能端，通常由 單片機來控制。單片機控制485信號轉換芯片的接收使能端，使其為低電平，此時485信號 轉換芯片處于接收狀態；控制485信號轉換芯片的發送使能端，使其為高電平，此時485信 號轉換芯片處于發送狀態。當用單片機控制485信號轉換芯片的接受和發送使能端時，電 路較復雜且提高了產品的成本。

發明內容
本發明的目的在于針對上述問題，提供一種無需單片機控制，實現485信號轉換 芯片自動換向，并且波特率范圍較寬的通訊裝置。為了達到上述目的，本發明提供一種自動換向通訊設備，可實現安全區系統和危 險區系統之間信號的雙向通訊，包含電路連接的信號轉換模塊、隔離模塊和自動換向模塊。所述的信號轉換模塊包含與安全區系統連接的第一信號轉換模塊和與危險區系 統連接的第二信號轉換模塊。所述的隔離模塊包含第一隔離模塊和第二隔離模塊。所述的自動換向模塊包含第一自動換向模塊和第二自動換向模塊。該第一信號轉換模塊的輸出端連接第一隔離模塊的輸入端，第一隔離模塊的輸出 端分別連接第一自動換向模塊和第二信號轉換模塊的輸入端，第一自動換向模塊的輸出端 連接第二信號轉換模塊。該第二信號轉換模塊的輸出端連接第二隔離模塊的輸入端，第二隔離模塊的輸出 端分別連接第二自動換向模塊和第一信號轉換模塊的輸入端，第二自動換向模塊的輸出端 連接第一信號轉換模塊。該自動換向通訊設備，還包含一保護模塊。所述的保護模塊包含第一保護模塊和 第二保護模塊。所述的第一保護模塊通過電路連接在安全區系統和第一信號轉換模塊之間；所述的第二保護模塊通過電路連接在危險區系統和第二信號轉換模塊之間。該信號轉換模塊采用485信號轉換芯片實現，其包含一接收發送使能端，用于控 制信號轉換模塊的接收和發送狀態的切換。該保護模塊包含瞬態抑制二極管，用于限流保護。該隔離模塊包含光電耦合器，用于隔離安全區系統和危險區系統兩側的信號和電 源。該自動換向模塊包含延時保護電路和邏輯電路，用于控制觸發信號轉換模塊的接收發送使能端。
本發明具有以下優點1.在安全區系統和危險區系統之間對稱設置保護模塊、自動換向模塊、隔離模塊， 該些模塊實現簡單，因此，整體電路簡單。2.由于各個模塊電路簡單，因此，產品的成本低。3.信號轉換模塊和自動換向模塊整體性能決定了本發明具有較寬的波特率范圍。


圖1是本發明自動換向通訊設備的電路框圖；圖2是本發明自動換向通訊設備的保護模塊的電路原理圖；圖3是本發明自動換向通訊設備的隔離模塊電路原理圖；圖4是本發明自動換向通訊設備的自動換向模塊的電路原理圖。
具體實施例方式以下根據圖1 4具體說明本發明的優選實施方式。如圖1所示，為本發明自動換向通訊設備的電路框圖，其可實現安全區系統1和危 險區系統2之間485信號的雙向通訊。如圖所示，該自動換向通訊設備包含電路連接的信 號轉換模塊、隔離模塊和自動換向模塊。信號轉換模塊包含第一信號轉換模塊12和第二信 號轉換模塊22 ；隔離模塊包含第一隔離模塊13和第二隔離模塊23 ；自動換向模塊包含第 一自動換向模塊14和第二自動換向模塊24 ；該第一信號轉換模塊12的輸出端連接第一隔 離模塊13的輸入端，第一隔離模塊13的輸出端分別連接第一自動換向模塊14和第二信號 轉換模塊22的輸入端，第一自動換向模塊14的輸出端連接第二信號轉換模塊22 ；該第二 信號轉換模塊22的輸出端連接第二隔離模塊23的輸入端，第二隔離模塊23的輸出端分別 連接第二自動換向模塊24和第一信號轉換模塊12的輸入端，第二自動換向模塊24的輸出 端連接第一信號轉換模塊12。該自動換向通訊設備還包含一保護模塊；該保護模塊包含第 一保護模塊11和第二保護模塊12。如圖所示，第一保護模塊設置在安全區系統1和第一信 號轉換模塊12之間，第二保護模塊設置在危險區系統2和第二信號轉換模塊22之間。在本實施例中，第一信號轉換模塊12和第二信號轉換模塊22為485信號轉換芯 片SP485 (型號MAX483)，其為半雙工芯片，包含輸入端、輸出端、以及接收發送使能端，其 接收發送使能端用于控制該芯片對于危險區系統1或安全區系統2的信號的接收或發送， 若接收發送使能端為低電平，485信號轉換芯片為接收狀態，若接收發送使能端為高電平， 則此時485信號轉換芯片為發送狀態，該485信號轉換芯片的接收發送使能端在沒有高電 平觸發的情況下，由于內部下拉電阻接地，始終處于低電平狀態，即始終處于接收狀態。如圖2所示，為第一保護模塊11和第二保護模塊21的電路圖。如圖所示，該第一 保護模塊11和第二保護模塊21包含串聯的電阻R7、瞬態抑制二極管D2和電阻R8，該第一 保護模塊11和第二保護模塊21用于對輸入輸出的差分信號進行限流保護，實現了本裝置 本質安全型防爆場合的要求。如圖3所示，為本發明自動換向通訊設備的第一隔離模塊13和第二隔離模塊23 的電路原理圖。如圖所示，該第一隔離模塊13和第二隔離模塊23主要采用高速光電耦合器OC(型號6N137)實現，該高速光電耦合器OC可實現安全區系統1和危險區系統2之間 的信號和電源的隔離。如圖4所示，為本發明自動換向通訊設備的第一自動換向模塊14和第二自動換向 模塊M的電路原理圖。如圖所示，該第一自動換向模塊14和第二自動換向模塊M包含延 時保護電路和邏輯電路，該延時保護電路主要包含二極管Dl和電容Cl，二極管Dl采用快速 恢復二極管，電容Cl采用納法電容，邏輯電路采用與非門芯片(型號74HC00)實現。如圖 所示，安全區系統1或者危險區系統2所發出的電平信號經過電阻R5、R6、二極管D1、和電 容Cl后，在與非門芯片中與原輸入電平信號進行與非輸出，在與非門芯片的管腳3發出控 制信號控制485信號轉換芯片的接收發送使能端，若控制信號為高電平，則可控制485信號 轉換芯片的接收發送使用能端，使485信號轉換芯片處于發送狀態。本發明自動換向通訊設備的實現過程如下安全區系統1發送差分信號到第一保 護模塊11，第一保護模塊11對該差分信號限流后將該差分信號發送給第一信號轉換模塊 12，即485信號轉換芯片SP485，由于該485信號轉換芯片SP485的接收發送使能端始終處 于低電平狀態，即使得485信號轉換芯片SP485處于接收狀態，則此時，該485信號轉換芯 片SP485接收經過保護模塊11限流保護后的差分信號，并將該差分信號轉換為TTL電平信 號后，由485信號轉換芯片SP485的輸出端輸出到第一隔離模塊13，由于第一隔離模塊13 主要由高速光電耦合器OC實現，由于高速光電耦合器OC內部沒有電連接，其將電信號轉化 為光信號又轉化為電信號輸出，因此，實現了安全區系統1和危險區系統2兩側信號、電源 的隔離。由第一隔離模塊13輸出的電平信號發送給第二信號轉換模塊22，同時該第一隔離 模塊13輸出的電平信號還發送給第一自動換向模塊14，該第一自動換向模塊14將該電平 信號處理后發送控制信號到第二信號轉換模塊22，控制第二信號轉換模塊22的接收發送 使能端，使其為高電平，則此時第二信號轉換模塊22處于發送狀態，將從信號輸入端輸入 的電平信號轉換為差分信號后發送到第二保護模塊21，第二保護模塊21限流后，將該差分 信號發送給危險區系統2接受。該危險區系統2的信號傳輸過程和上述安全區系統的485信號傳輸過程是一樣 的。危險區系統2發送差分信號到第二保護模塊21，第二保護模塊21對該差分信號限流后 將該差分信號發送給第二信號轉換模塊22，即485信號轉換芯片SP485，由于該485信號轉 換芯片SP485的接收發送使能端始終處于低電平狀態，即使得485信號轉換芯片SP485處 于接收狀態，則此時，該485信號轉換芯片SP485接收經過第二保護模塊21限流保護后的 差分信號，并將該差分信號轉換為TTL電平信號后，由485信號轉換芯片SP485的輸出端輸 出到第二隔離模塊23，由于第二隔離模塊23主要由高速光耦OC實現，該高速光耦OC將該 電信號轉化為光信號又轉化為電信號輸出，實現了安全區系統1和危險區系統2兩側信號 和電源的隔離。由第二隔離模塊23輸出的電平信號發送給第一信號轉換模塊12，同時該第 二隔離模塊23輸出的電平信號還發送給第二自動換向模塊M，該第二自動換向模塊M將 該電平信號處理后發送控制信號到第一信號轉換模塊12，控制第一信號轉換模塊12的接 收發送使能端，使第一信號轉換模塊12的接收發送使能端為高電平，則此時，第一信號轉 換模塊12為發送狀態，第一信號轉換模塊12將從信號輸入端輸入的電平信號轉換為差分 信號后發送到第一保護模塊11，第一保護模塊11限流后，將該差分信號發送給安全區系統 1接受。
以下以本實施例的電路為例，具體描述一次數據信號的傳輸過程。485信號轉換 芯片輸出的TTL電平信號的數據傳輸格式為首先有一位起始位，電平信號為0，然后是8位 數據位，最后是一位停止位的電平信號是1。安全區系統1發送信號時，第一信號轉換模塊 12由于內部下拉電阻接地，始終處于接受狀態。則第一信號轉換模塊12接收該信號，轉換 后首先輸出起始位0，該起始位的低電平信號0經過第一自動換向模塊14后，經邏輯電路判 斷后輸出高電平的控制信號，此時，該高電平控制觸發第二信號轉換模塊22的接受發送使 能端，使該第二信號轉換模塊22切換至發送狀態，并將接收到的數據信號發送到危險區系 統2。當所傳輸的數據的停止位高電平信號1經過第一自動換向模塊14后，邏輯電路判斷 輸出低電平的控制信號，此時，該低電平信號觸發第二信號轉換模塊22接受發送使能端， 使該第二信號轉換模塊22又切換至接收狀態。此時，該第二信號轉換模塊22也已經將全 部數據信號向危險區系統2傳輸完畢，本次數據信號的傳輸過程結束。同樣的，由危險區系 統2向安全區系統1傳輸數據信號的過程，和上述的傳輸步驟相同。
盡管本發明的內容已經通過上述優選實施例作了詳細介紹，但應當認識到上述的 描述不應被認為是對本發明的限制。在本領域技術人員閱讀了上述內容后，對于本發明的 多種修改和替代都將是顯而易見的。因此，本發明的保護范圍應由所附的權利要求來限定。
權利要求
1.一種自動換向通訊設備，可實現安全區系統(1)和危險區系統(2)之間信號的雙向 通訊，其特征在于，包含電路連接的信號轉換模塊、隔離模塊和自動換向模塊；所述的信號轉換模塊包含與安全區系統(1)連接的第一信號轉換模塊(12)和與危險 區系統(2)連接的第二信號轉換模塊02)；所述的隔離模塊包含第一隔離模塊(13)和第二隔離模塊03)； 所述的自動換向模塊包含第一自動換向模塊(14)和第二自動換向模塊04)； 該第一信號轉換模塊(1 的輸出端連接第一隔離模塊(1 的輸入端，第一隔離模塊 (13)的輸出端分別連接第一自動換向模塊(14)和第二信號轉換模塊0 的輸入端，第一 自動換向模塊(14)的輸出端連接第二信號轉換模塊02)；該第二信號轉換模塊0 的輸出端連接第二隔離模塊的輸入端，第二隔離模塊 (23)的輸出端分別連接第二自動換向模塊04)和第一信號轉換模塊(1 的輸入端，第二 自動換向模塊04)的輸出端連接第一信號轉換模塊(12)。
2.如權利要求1所述的自動換向通訊設備，其特征在于，還包含一保護模塊； 所述的保護模塊包含第一保護模塊(11)和第二保護模塊(12)。
3.如權利要求2所述的自動換向通訊設備，其特征在于所述的第一保護模塊通過電路連接在安全區系統(1)和第一信號轉換模塊(12)之間；所述的第二保護模塊通過電路連接在危險區系統(2)和第二信號轉換模塊02)之間。
4.如權利要求1所述的自動換向通訊設備，其特征在于，所述的信號轉換模塊采用485 信號轉換芯片實現，其包含一接收發送使能端，用于控制信號轉換模塊的接收和發送狀態 的切換。
5.如權利要求1所述的自動換向通訊設備，其特征在于，所述的保護模塊包含瞬態抑 制二極管(D2)，用于限流保護。
6.如權利要求1所述的自動換向通訊設備，其特征在于，所述的隔離模塊包含一光電 耦合器(OC)，用于隔離安全區系統(1)和危險區系統(2)兩側的信號和電源。
7.如權利要求1所述的自動換向通訊設備，其特征在于，所述的自動換向模塊包含延 時保護電路和邏輯電路，用于控制觸發信號轉換模塊的接收發送使能端。
全文摘要
一種自動換向通訊設備，包含電路連接的信號轉換模塊、隔離模塊和自動換向模塊；信號轉換模塊包含與安全區系統連接的第一信號轉換模塊和與危險區系統連接的第二信號轉換模塊；隔離模塊包含第一隔離模塊和第二隔離模塊；自動換向模塊包含第一自動換向模塊和第二自動換向模塊；第一信號轉換模塊的輸出端連接第一隔離模塊的輸入端，第一隔離模塊的輸出端分別連接第一自動換向模塊和第二信號轉換模塊的輸入端，第一自動換向模塊的輸出端連接第二信號轉換模塊；第二信號轉換模塊的輸出端連接第二隔離模塊的輸入端，第二隔離模塊的輸出端分別連接第二自動換向模塊和第一信號轉換模塊的輸入端，第二自動換向模塊的輸出端連接第一信號轉換模塊。本發明具有電路簡單，成本低的優點。
文檔編號H04L5/14GK102088346SQ20091019985
公開日2011年6月8日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者張紅申, 畢東杰 申請人:上海神開石油化工裝備股份有限公司, 上海神開石油設備有限公司