专利名称：防爆场合用自动换向通讯装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一通讯装置，尤其涉及一种防爆场合用自动换向通讯装置。
背景技术：
在石油产品的开发中，通常要求防爆。对于远距离传输的RS-485信号，实现安全 区和危险区两侧485信号的接收和发送传输，其485转换芯片接收和发送的使能端，通常由 单片机来控制。单片机控制485信号转换芯片的接收使能端，使其为低电平，此时485信号 转换芯片处于接收状态；控制485信号转换芯片的发送使能端，使其为高电平，此时485信 号转换芯片处于发送状态。当用单片机控制485信号转换芯片的接受和发送使能端时，电 路较复杂且提高了产品的成本。
实用新型内容本实用新型的目的在于针对上述问题，提供一种无需单片机控制，实现485信号 转换芯片自动换向，并且波特率范围较宽的通讯装置。为了达到上述目的，本实用新型提供一种防爆场合用自动换向通讯装置，可实现 安全区系统和危险区系统之间信号的双向通讯，包含电路连接的保护模块、信号转换模块、 隔离模块和自动换向模块；该保护模块包含第一保护模块和第二保护模块；该信号转换模块包含第一信号转换模块和第二信号转换模块；该隔离模块包含第一隔离模块和第二隔离模块；该自动换向模块包含第一自动换向模块和第二自动换向模块；该安全区系统连接第一保护模块的输入端，第一保护模块的输出端连接第一信号 转换模块输入端，第一信号转换模块的输出端连接第一隔离模块的输入端，第一隔离模块 的输出端分别连接第一自动换向模块和第二信号转换模块的输入端，第一自动换向模块的 输出端连接第二信号转换模块；该危险区系统连接第二保护模块的输入端，第二保护模块的输出端连接第二信号 转换模块的输入端，第二信号转换模块的输出端连接第二隔离模块的输入端，第二隔离模 块的输出端分别连接第二自动换向模块和第一信号转换模块的输入端，第二自动换向模块 的输出端连接第一信号转换模块。该防爆场合用自动换向通讯装置，还包含一保护模块。所述的保护模块包含第一 保护模块和第二保护模块。所述的第一保护模块通过电路连接在安全区系统和第一信号转换模块之间；所述的第二保护模块通过电路连接在危险区系统和第二信号转换模块之间。该信号转换模块采用485信号转换芯片实现，其包含一接收发送使能端，用于控 制信号转换模块的接收和发送状态的切换。该保护模块包含瞬态抑制二极管，用于限流保护。[0016]该隔离模块包含光电耦合器，用于隔离安全区系统和危险区系统两侧的信号和电 源。该自动换向模块包含延时保护电路和逻辑电路，用于控制触发信号转换模块的接 收发送使能端。本实用新型具有以下优点1.在安全区系统和危险区系统之间对称设置保护模块、自动换向模块、隔离模块， 该些模块实现简单，因此，整体电路简单。2.由于各个模块电路简单，因此，产品的成本低。3.信号转换模块和自动换向模块整体性能决定了本实用新型具有较宽的波特率 范围。
图1是本实用新型防爆场合用自动换向通讯装置的电路框图；图2是本实用新型防爆场合用自动换向通讯装置的保护模块的电路原理图；图3是本实用新型防爆场合用自动换向通讯装置的隔离模块电路原理图；图4是本实用新型防爆场合用自动换向通讯装置的自动换向模块的电路原理图。
具体实施方式
以下根据图1 4具体说明本实用新型的优选实施方式。如图1所示，为本实用新型防爆场合用自动换向通讯装置的电路框图，其可实现 安全区系统1和危险区系统2之间485信号的双向通讯。如图所示，该防爆场合用自动换 向通讯装置包含电路连接的信号转换模块、隔离模块和自动换向模块。信号转换模块包含 第一信号转换模块12和第二信号转换模块22 ；隔离模块包含第一隔离模块13和第二隔离 模块23 ；自动换向模块包含第一自动换向模块14和第二自动换向模块24 ；该第一信号转 换模块12的输出端连接第一隔离模块13的输入端，第一隔离模块13的输出端分别连接第 一自动换向模块14和第二信号转换模块22的输入端，第一自动换向模块14的输出端连接 第二信号转换模块22 ；该第二信号转换模块22的输出端连接第二隔离模块23的输入端， 第二隔离模块23的输出端分别连接第二自动换向模块24和第一信号转换模块12的输入 端，第二自动换向模块24的输出端连接第一信号转换模块12。该防爆场合用自动换向通讯 装置还包含一保护模块；该保护模块包含第一保护模块11和第二保护模块12。如图所示， 第一保护模块设置在安全区系统1和第一信号转换模块12之间，第二保护模块设置在危险 区系统2和第二信号转换模块22之间。在本实施例中，第一信号转换模块12和第二信号转换模块22为485信号转换芯 片SP485 (型号MAX483)，其为半双工芯片，包含输入端、输出端、以及接收发送使能端，其 接收发送使能端用于控制该芯片对于危险区系统1或安全区系统2的信号的接收或发送， 若接收发送使能端为低电平，485信号转换芯片为接收状态，若接收发送使能端为高电平， 则此时485信号转换芯片为发送状态，该485信号转换芯片的接收发送使能端在没有高电 平触发的情况下，由于内部下拉电阻接地，始终处于低电平状态，即始终处于接收状态。如图2所示，为第一保护模块11和第二保护模块21的电路图。如图所示，该第一保护模块11和第二保护模块21包含串联的电阻R7、瞬态抑制二极管D2和电阻R8，该第一 保护模块11和第二保护模块21用于对输入输出的差分信号进行限流保护，实现了本装置 本质安全型防爆场合的要求。如图3所示，为本实用新型防爆场合用自动换向通讯装置的第一隔离模块13和第二隔离模块23的电路原理图。如图所示，该第一隔离模块13和第二隔离模块23主要采用 高速光电耦合器OC (型号6N137)实现，该高速光电耦合器OC可实现安全区系统1和危险 区系统2之间的信号和电源的隔离。如图4所示，为本实用新型防爆场合用自动换向通讯装置的第一自动换向模块14 和第二自动换向模块24的电路原理图。如图所示，该第一自动换向模块14和第二自动换 向模块24包含延时保护电路和逻辑电路，该延时保护电路主要包含二极管Dl和电容Cl， 二极管Dl采用快速恢复二极管，电容Cl采用纳法电容，逻辑电路采用与非门芯片(型号 74HC00)实现。如图所示，安全区系统1或者危险区系统2所发出的电平信号经过电阻R5、 R6、二极管D1、和电容Cl后，在与非门芯片中与原输入电平信号进行与非输出，在与非门芯 片的管脚3发出控制信号控制485信号转换芯片的接收发送使能端，若控制信号为高电平， 则可控制485信号转换芯片的接收发送使用能端，使485信号转换芯片处于发送状态。本实用新型防爆场合用自动换向通讯装置的实现过程如下安全区系统1发送差 分信号到第一保护模块11，第一保护模块11对该差分信号限流后将该差分信号发送给第 一信号转换模块12，即485信号转换芯片SP485，由于该485信号转换芯片SP485的接收发 送使能端始终处于低电平状态，即使得485信号转换芯片SP485处于接收状态，则此时，该 485信号转换芯片SP485接收经过保护模块11限流保护后的差分信号，并将该差分信号转 换为TTL电平信号后，由485信号转换芯片SP485的输出端输出到第一隔离模块13，由于第 一隔离模块13主要由高速光电耦合器OC实现，由于高速光电耦合器OC内部没有电连接， 其将电信号转化为光信号又转化为电信号输出，因此，实现了安全区系统1和危险区系统2 两侧信号、电源的隔离。由第一隔离模块13输出的电平信号发送给第二信号转换模块22， 同时该第一隔离模块13输出的电平信号还发送给第一自动换向模块14，该第一自动换向 模块14将该电平信号处理后发送控制信号到第二信号转换模块22，控制第二信号转换模 块22的接收发送使能端，使其为高电平，则此时第二信号转换模块22处于发送状态，将从 信号输入端输入的电平信号转换为差分信号后发送到第二保护模块21，第二保护模块21 限流后，将该差分信号发送给危险区系统2接受。该危险区系统2的信号传输过程和上述安全区系统的485信号传输过程是一样 的。危险区系统2发送差分信号到第二保护模块21，第二保护模块21对该差分信号限流后 将该差分信号发送给第二信号转换模块22，即485信号转换芯片SP485，由于该485信号转 换芯片SP485的接收发送使能端始终处于低电平状态，即使得485信号转换芯片SP485处 于接收状态，则此时，该485信号转换芯片SP485接收经过第二保护模块21限流保护后的 差分信号，并将该差分信号转换为TTL电平信号后，由485信号转换芯片SP485的输出端输 出到第二隔离模块23，由于第二隔离模块23主要由高速光耦OC实现，该高速光耦OC将该 电信号转化为光信号又转化为电信号输出，实现了安全区系统1和危险区系统2两侧信号 和电源的隔离。由第二隔离模块23输出的电平信号发送给第一信号转换模块12，同时该第 二隔离模块23输出的电平信号还发送给第二自动换向模块24，该第二自动换向模块24将该电平信号处理后发送控制信号到第一信号转换模块12，控制第一信号转换模块12的接 收发送使能端，使第一信号转换模块12的接收发送使能端为高电平，则此时，第一信号转 换模块12为发送状态，第一信号转换模块12将从信号输入端输入的电平信号转换为差分 信号后发送到第一保护模块11，第一保护模块11限流后，将该差分信号发送给安全区系统 1接受。以下以本实施例的电路为例，具体描述一次数据信号的传输过程。485信号转换 芯片输出的TTL电平信号的数据传输格式为首先有一位起始位，电平信号为0，然后是8位 数据位，最后是一位停止位的电平信号是1。安全区系统1发送信号时，第一信号转换模块 12由于内部下拉电阻接地，始终处于接受状态。则第一信号转换模块12接收该信号，转换 后首先输出起始位0，该起始位的低电平信号0经过第一自动换向模块14后，经逻辑电路判 断后输出高电平的控制信号，此时，该高电平控制触发第二信号转换模块22的接受发送使 能端，使该第二信号转换模块22切换至发送状态，并将接收到的数据信号发送到危险区系 统2。当所传输的数据的停止位高电平信号1经过第一自动换向模块14后，逻辑电路判断 输出低电平的控制信号，此时，该低电平信号触发第二信号转换模块22接受发送使能端， 使该第二信号转换模块22又切换至接收状态。 此时，该第二信号转换模块22也已经将全 部数据信号向危险区系统2传输完毕，本次数据信号的传输过程结束。同样的，由危险区系 统2向安全区系统1传输数据信号的过程，和上述的传输步骤相同。尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上 述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于 本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附 的权利要求来限定。
权利要求一种防爆场合用自动换向通讯装置，可实现安全区系统(1)和危险区系统(2)之间信号的双向通讯，其特征在于，包含电路连接的保护模块、信号转换模块、隔离模块和自动换向模块；所述的保护模块包含第一保护模块(11)和第二保护模块(21)；所述的信号转换模块包含第一信号转换模块(12)和第二信号转换模块(22)；所述的隔离模块包含第一隔离模块(13)和第二隔离模块(23)；所述的自动换向模块包含第一自动换向模块(14)和第二自动换向模块(24)；所述的安全区系统连接第一保护模块(11)的输入端，第一保护模块(11)的输出端连接第一信号转换模块(12)输入端，第一信号转换模块(12)的输出端连接第一隔离模块(13)的输入端，第一隔离模块(13)的输出端分别连接第一自动换向模块(14)和第二信号转换模块(22)的输入端，第一自动换向模块(14)的输出端连接第二信号转换模块(22)；所述的危险区系统连接第二保护模块(21)的输入端，第二保护模块(21)的输出端连接第二信号转换模块(22)的输入端，第二信号转换模块(22)的输出端连接第二隔离模块(23)的输入端，第二隔离模块(23)的输出端分别连接第二自动换向模块(24)和第一信号转换模块(12)的输入端，第二自动换向模块(24)的输出端连接第一信号转换模块(12)。
2.如权利要求1所述的防爆场合用自动换向通讯装置，其特征在于，所述的信号转换 模块采用485信号转换芯片实现，其包含一接收发送使能端，用于控制信号转换模块的接 收和发送状态的切换。
3.如权利要求1所述的防爆场合用自动换向通讯装置，其特征在于，所述的保护模块 包含瞬态抑制二极管(D2)，用于限流保护。
4.如权利要求1所述的防爆场合用自动换向通讯装置，其特征在于，所述的隔离模块 包含一光电耦合器(OC)，用于隔离安全区系统(1)和危险系统(2)两侧的信号和电源。
5.如权利要求1所述的防爆场合用自动换向通讯装置，其特征在于，所述的自动换向 模块包含延时保护电路和逻辑电路，用于控制触发信号转换模块的接收发送使能端。
专利摘要一种防爆场合用自动换向通讯装置，包含电路连接的保护模块、信号转换模块、隔离模块和自动换向模块。该保护模块包含第一保护模块和第二保护模块。该信号转换模块包含第一信号转换模块和第二信号转换模块。该隔离模块包含第一隔离模块和第二隔离模块。该自动换向模块包含第一自动换向模块和第二自动换向模块；本实用新型具有电路简单，成本低的优点。
文档编号H04L5/14GK201563128SQ200920214788
公开日2010年8月25日 申请日期2009年12月3日 优先权日2009年12月3日
发明者张红申, 毕东杰 申请人:上海神开石油化工装备股份有限公司;上海神开石油设备有限公司