专利名称：半双工准电流环通讯装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及近距离通讯技术，具体涉及一种可用于仪器、仪表、空调器及智能家居等设备中的主从式一对一或一对多半双工准电流环通讯装置。
本实用新型的技术方案在于，构造一种半双工准电流环通讯装置，包括一个主控通讯单元及经通讯连线与之连接的从控通讯单元，其特征在于在所述主控通讯单元中，微程序控制器MCU1的发送端和接收端分别接发送光耦E1和接收光耦E2；发送光耦E1的集电极经电阻R3接电源VDD，发射极连接到接收光耦E2的二极管正极；接收光耦E2的二极管两端并联有电阻R4，二极管负极通过并联的电阻R和电容C接地GND2；接收光耦E2的二极管负极和地GND2分别经所述通讯连线后连接到所述从控通讯单元；在所述从控通讯单元中，微程序控制器MCU2的发送端和接收端分别接发送光耦E3和接收光耦E4；发送光耦E3的集电极经所述通讯连线连接到接收光耦E2的二极管负极，发射极连接到接收光耦E4的二极管正极；接收光耦E4的二极管两端并联有电阻R5，二极管负极经所述通讯连线后接地GND2。
在本实用新型所述的装置的所述主控通讯单元中，微程序控制器MCU1的发送端经电阻R1后接发送光耦E1的二极管负极，发送光耦E1的二极管正极接电源VCC1，微程序控制器MCU1的接收端连接到接收光耦E2的发射极并同时经电阻R2接地GND1，接收光耦E2的集电极接电源VCC2；其中所述从控通讯单元的这一部分电路与所述主控通讯单元完全对称。
在本实用新型所述的装置中，所述通讯连线经过由四个二极管D1-D4所组成的极性保护电路后才连接到发送光耦E3的集电集和接收光耦E4的二极管负极。
在本实用新型所述的装置中，所述电阻R可以移到所述二极管D1的正极和D4的负极之间；还可分成两个电阻分别接于E2的二极管负极和GND2之间以及D1的正极和D4的负极之间。
在本实用新型所述的装置中，一个主控通讯单元可连接多个从控通讯单元实现一对多通讯，其中一种方式是由所述接收光耦E2的二极管负极和地GND2引出的两个输出端并联多条通讯连线分别连接到各个所述从控通讯单元；另一种方式是所述主控通讯单元中微程序控制器MCU1有多个接收端，分别接多个接收光耦电路，各个接收光耦电路经通讯连线分别连接多个所述从控通讯单元。
本实用新型提供的半双工准电流环通讯装置采用了光耦进行信号的传递，实现了主控通讯单元、通讯信号传输环路、从控通讯单元之间的安全隔离，并提高了抗干扰能力，更重要的是，在信号进行传送时，通讯环路中始终有电流存在，成为准电流环电路，从而使得抗干扰能力进一步增强，并使电路的工作状态更优化。整个通讯装置具有结构简单、可靠性高、抗干扰能力强等特点。
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。
主控通讯单元1由微程序控制器MCU1，2个光耦E1和E2，以及5个电阻R和R1-R4所组成。MCU1的发送端TX1经R1后接E1的二极管负极，E1的二极管正极接电源VCC1，MCU1的接收端RX1连接到E2的发射极并同时经电阻R2接地GND1，E2的集电极接电源VCC2；E1的集电极经电阻R3后接电源VDD，E1的发射极连接到E2的二极管正极，E2的二极管两端并联有电阻R4，E2的二极管负极通过电阻R接地GND2，电阻R的两端为信号输出端，经通讯连线3后连接到从控通讯单元2。
从控通讯单元2由微程序控制器MCU2，4个二极管D1-D4，2个光耦E3和E4，以及3个电阻R5-R7构成，它与主控通讯单元1近似对称。其中4个二极管D1-D4组成极性保护电路，让通讯连线可实现无极性连接。E3的集电极经通讯连线3连接到E2的二极管负极，E4的二极管负极经通讯连线3后接地GND2。
当停止通讯时，TX1一直维持高电平，此时通讯环路无电流流过；当主控通讯单元TX1发送信号时，从控通讯单元的TX2一直维持低电平，此时形成准电流环路并实现了从控通讯单元RX2的信号接收；当TX1一直维持低电平，从控通讯单元的TX2发送信号时，可形成准电流环路并实现主控通讯单元RX1的信号接收，从而实现了半双工通讯。可见发送光耦E1既可以用于发送信号，也可以用作通讯停止开关。
本实用新型电阻R和R1-R7的阻值根据实际电源电压及光耦的特性进行选取，以环路电流为光耦最佳工作点电流，而接收端信号能取得正常逻辑电平信号为依据。关键在于电流环路中R3、R4和R的选择当E3关闭时流经E2的电流要确保低于Io∶Io＝1/β×R4，其中β为光耦的电流传输比；当E3导通时，流经E2的电流要确保高于Io｀∶Io｀＝4/β×R4；R上的电压应大于2.8V；当环路大电流导通时，要确保R7上的电压大于4V。
由上述这些限定条件再结合实验调整，即可得到合适的R和R1-R7的电阻值；当VDD＝15V，VCC1＝VCC3＝5V，VCC2＝VCC4＝5V时，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实现了主控通讯单元与通讯环路、从控通讯单元之间的安全隔离，这种相互独立的电源结构降低了不同回路间的噪音耦合，大大提高了通讯单元的抗干扰能力。
图1中的电阻R可以移到D1的正极和D4的负极之间，或者如图4所示，还可以分成两个电阻分别接于E2的二极管负极和GND2之间以及D1的正极和D4的负极之间。
图1中的电路实现了一对一通讯，还可以对图1所示电路进行扩展以实现一对多通讯，如图2所示为实施例二中可实现一对多通讯的电路图。其中主控通讯单元21的MCU1有多个发送端RX1A、RX1B...，从而引出多个并联的E2A、E2B...，再分别通过多条通讯连线3连接到多个从控通讯单元，当MCU1驱动不足时，可加缓冲驱动电路。图2中仅示意了一个扩展单元，实际上还可扩展多个从控通讯单元，形成一对多半双工通讯。
图3所示为本实用新型实施例三中另一种实现一对多通讯的电路图，可以看出其中的主控通讯单元31比实施例二更简单，只是在图1中主控通讯单元1的基础上引出了多个并联的接头，通讯连线和从控通讯单元与图2中相同。同样，在图3还可扩展多个从控通讯单元，形成一对多半双工通讯。
权利要求1.一种半双工准电流环通讯装置，包括一个主控通讯单元及经通讯连线与之连接的从控通讯单元，其特征在于在所述主控通讯单元中，微程序控制器MCU1的发送端和接收端分别接发送光耦E1和接收光耦E2；发送光耦E1的集电极经电阻R3接电源VDD，发射极连接到接收光耦E2的二极管正极；接收光耦E2的二极管两端并联有电阻R4，二极管负极通过并联的电阻R和电容C接地GND2；接收光耦E2的二极管负极和地GND2分别经所述通讯连线后连接到所述从控通讯单元；在所述从控通讯单元中，微程序控制器MCU2的发送端和接收端分别接发送光耦E3和接收光耦E4；发送光耦E3的集电极经所述通讯连线连接到接收光耦E2的二极管负极，发射极连接到接收光耦E4的二极管正极；接收光耦E4的二极管两端并联有电阻R5，二极管负极经所述通讯连线后接地GND2。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于在所述主控通讯单元中，微程序控制器MCU1的发送端经电阻R1后接发送光耦E1的二极管负极，发送光耦E1的二极管正极接电源VCC1，微程序控制器MCU1的接收端连接到接收光耦E2的发射极并同时经电阻R2接地GND1，接收光耦E2的集电极接电源VCC2；在所述从控通讯单元中，微程序控制器MCU2的发送端经电阻R6后接发送光耦E3的二极管负极，发送光耦E3的二极管正极接电源VCC3，微程序控制器MCU2的接收端连接到接收光耦E4的发射极并同时经电阻R7接地GND3，接收光耦E2的集电极接电源VCC4。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通讯连线经过由四个二极管D1-D4所组成的极性保护电路后才连接到发送光耦E3的集电集和接收光耦E4的二极管负极。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述电阻R可以移到所述二极管D1的正极和D4的负极之间；还可分成两个电阻分别接于E2的二极管负极和GND2之间以及D1的正极和D4的负极之间。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，由所述接收光耦E2的二极管负极和地GND2引出的两个输出端并联有多条通讯连线，所述多条通讯连线分别连接到多个所述从控通讯单元。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于，所述主控通讯单元中微程序控制器MCU1有多个接收端，分别接多个接收光耦电路，各个接收光耦电路经通讯连线分别连接多个所述从控通讯单元。
专利摘要本实用新型涉及一种近距离半双工通讯装置,公开了一种可用于仪器、仪表、灯光及智能家居及空调机中使用的主从式一对一或一对多通讯装置。其特征在于采用了光耦进行信号的传递,实现了主控通讯单元、通讯信号传输环路、从控通讯单元之间的安全隔离,并提高了抗干扰能力,更重要的是,在信号进行传送时,通讯环路中始终有电流存在,成为准电流环电路,从而使得抗干扰能力进一步增强,并使电路的工作状态更优化。整个通讯装置具有结构简单、可靠性高、抗干扰能力强的特点。
文档编号H04B1/00GK2512163SQ0125817
公开日2002年9月18日 申请日期2001年11月19日 优先权日2001年11月19日
发明者王斌 申请人:顺德市华傲电子有限公司