- RS-232/RS-485無(wú)源轉換電路設計
- 實(shí)現RS-485在收發(fā)之間的自動(dòng)轉換
- 采用無(wú)源的轉換方式
- RS-485采用平衡傳輸方式
RS-232、RS-485都是串行數據接口標準。由于它們的接口電路簡(jiǎn)單，通用性比較好，所以在控制領(lǐng)域有著(zhù)廣泛的應用。RS-232和RS-485有著(zhù)各自的優(yōu)缺點(diǎn)：RS-232是低速率串行單端標準，采取不平衡傳輸方式(即所謂單端通信)，收、發(fā)端的數據信號是相對于信號地的電平而言，其共模抑制能力差，傳送距離短，其為點(diǎn)對點(diǎn)的通信方式；RS-485采用平衡傳輸方式，可以實(shí)現多點(diǎn)通信，由于采用了有別于RS-232電平方式的差分方式，使得在通信速率、抗干擾和傳輸距離方面都有較大的改善。但由于現用的工控PC機大多都只直接提供RS-232接口，所以為了實(shí)現RS-485與監控系統的接口，往往需要另加轉換接口，從而使得網(wǎng)絡(luò )構成相對比較復雜，使用也不方便。為了克服使用上的不便，本文設計了一種RS-232/RS-485通用接口。為了克服以往在單端情況下只能232或485不能同時(shí)接口的局限，本文利用Maxim公司的ICL7662芯片設計一種通用接口。下面就ICL7662芯片及電路原理作全面地介紹。
1 ICL7662電壓轉換器
ICL7662是由美國Maxim 公司提供的一種CMOS電壓轉換器，主要特性為：
◆ 轉換電壓為4.5V～20V到-4.5V～-20V;
◆ 轉換效率高達99.7％；
◆ 外圍電路簡(jiǎn)單，最小只需兩個(gè)儲能電容。
引腳說(shuō)明如表1所列。
2 ICL7662電壓轉換器工作原理
ICL7662原理性圖解如圖1所示。
保險絲PCT;
②下半部分用于無(wú)源RS232→RS485的轉換電路，保證兩端同時(shí)可用，但在系統中只
能有一端為主，且RS232應為標準232口，232口發(fā)送數據在485口可見(jiàn)。
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3 通用硬件設計說(shuō)明
本文設計的接口電路主要是針對工業(yè)現場(chǎng)控制終端，由于各種控制要求不同，所以對控制終端的配置各異。但總體要求是某一終端故障不應影響系統其余部分的功能，要便于終端與監控系統之間的接口。所以，本文設計中對于RS-485與RS-232的轉換采用了無(wú)源的轉換方式，而非常規的RS-232與RS-485標準轉換，既便是與PC相連的終端單元掉電，也不會(huì )影響系統中其它單元的正常通信。
圖2為接口電路的原理圖。在圖中的上半部分用美國Maxim公司的485芯片MAX487構成標準RS-485接口電路，其中2片P133為快速光電耦合器，用于把控制內核部分與網(wǎng)絡(luò )隔離開(kāi)，控制端口用相對廉價(jià)一點(diǎn)的TPL521隔離。TVS1和TVS2為瞬態(tài)電壓抑制二極管，用以對網(wǎng)絡(luò )上的高壓噪音干擾進(jìn)行吸收，保護接口芯片MAX487免予損壞。PCT1和PCT2為自復位保險絲，在網(wǎng)絡(luò )過(guò)流的情況下起保護作用。在網(wǎng)絡(luò )過(guò)流時(shí)進(jìn)入高阻限流狀態(tài)，在網(wǎng)絡(luò )恢復正常的情況下，又恢復到正常零電阻的工作狀態(tài)下。R7為可選終端匹配電阻。該接口電路簡(jiǎn)單、可靠。
圖2的下半部分為本文的重點(diǎn)部分，完成RS-232與RS-485標準之間的無(wú)源轉換。該部分的核心為Maxim公司的負電源轉換芯片ICL7662。電路的工作電源來(lái)自于RS-232的發(fā)送信號線(xiàn)PTXD，由電荷泵ICL7662進(jìn)行正負電源轉換，能量存儲于儲能電容C1、C2、C3中，作為本部分電路的工作電源。根據EIA的標準，RS-232在發(fā)送數據時(shí)，發(fā)送端驅動(dòng)器輸出正電平在 5V~ 15V(邏輯0)，負電平在-5V~-15V(邏輯1)，接收器的典型電平在 3~ 12V與-3~-12V(見(jiàn)參考文獻[1])之間，RS-485的接收門(mén)限為 /-200mv(見(jiàn)參考文獻[2])。由MAX487完成RS-232與RS-485標準之間的轉換，電路自動(dòng)完成收發(fā)控制的轉換。本部分對控制內核來(lái)講處于無(wú)源工作狀態(tài)下，不受所在終端工作狀態(tài)的影響，自動(dòng)完成收、發(fā)狀態(tài)控制，避免網(wǎng)絡(luò )“死鎖”。當電路所在的節點(diǎn)不接RS-232時(shí)，本部分電路不工作，使得系統的功耗最小。當節點(diǎn)通過(guò)RS-232與系統通信時(shí)，監控系統的數據首先轉換到RS-485網(wǎng)上，節點(diǎn)數據先經(jīng)過(guò)本節點(diǎn)轉換電路轉換到RS-232的電平狀態(tài)，然后與監控系統通信。
4 總 結
通過(guò)大量的工程實(shí)踐證明，該電路簡(jiǎn)單可靠，經(jīng)濟實(shí)用，克服了有些電路在電源采集信號端長(cháng)期處于某一電平時(shí)，電路電源中斷的弊端。同時(shí)根據RS-485半雙工總線(xiàn)的特性，本文巧妙地實(shí)現了RS-485在收發(fā)之間的自動(dòng)轉換，避免了由于操作不當造成的總線(xiàn)“死鎖”現象。實(shí)踐證明，不管是與信號電平相對較低的便攜式電腦接口還是與臺式機接口，本電路都能可靠工作，在通信速率300b/s~19200b/s范圍內，長(cháng)期運行未發(fā)現通信有任何異?，F象。
