專利名稱：一種二總線遠(yuǎn)供電源和通信裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及二總線遠(yuǎn)程供電電源及通信裝置，具體涉及一種用恒壓源串聯(lián)恒流源的二總線遠(yuǎn)供電源，以及在此電源基礎(chǔ)上同時(shí)進(jìn)行雙向數(shù)字通信的裝置。
在大型、遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，例如石油、化工、電力、火災(zāi)監(jiān)控、水利監(jiān)測(cè)等系統(tǒng)，需要把探測(cè)器測(cè)得的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠地收集起來(lái)，同時(shí)主控制站也需要向執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)送一些控制命令。針對(duì)這種系統(tǒng)覆蓋地域范圍廣、傳感器數(shù)目多且安裝分散等特點(diǎn)，采用二總線結(jié)構(gòu)的監(jiān)控系統(tǒng)具有安裝維護(hù)方便、成本低、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。而在火災(zāi)探測(cè)等系統(tǒng)中，由于探測(cè)器本身不帶電源或者不便對(duì)探測(cè)器直接進(jìn)行交流供電，就需要在傳輸探測(cè)器測(cè)值信號(hào)的二總線上進(jìn)行直流供電，即把信號(hào)傳輸疊加在直流電源上。中國(guó)專利93237885.4提出過(guò)一種“二總線遠(yuǎn)供不分極性通信接口”，《電子與自動(dòng)化》1997年第3期11-15頁(yè)報(bào)道了一種采用芯片QA840159和QA840119的二總線模擬量火災(zāi)報(bào)警系統(tǒng)，由于上述系統(tǒng)中總線供電是由主控制器通過(guò)控制恒壓源進(jìn)行的，使得主控制器和總線供電部分是捆綁在一起的，兩者不能分離，同時(shí)從控制器不可能共同控制總線供電系統(tǒng)，所以這種通信方式只能是主從式的；由于這種系統(tǒng)中主控制器通過(guò)控制供電系統(tǒng)恒壓源的電平高低或通斷時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)向各個(gè)從控制器傳送數(shù)據(jù)信號(hào)，且當(dāng)從控制器向主控制器傳送數(shù)據(jù)信號(hào)時(shí)，為避免交流數(shù)據(jù)信號(hào)被恒壓源短路，供電系統(tǒng)只能處于斷開(kāi)狀態(tài)，所以供電系統(tǒng)必然是間斷供電的，因而供電效率不高，總線上信號(hào)的傳送速率也受到限制。
本實(shí)用新型的目的是，提出一種用恒壓源串聯(lián)恒流源的二總線遠(yuǎn)供電源并可同時(shí)進(jìn)行二總線雙向數(shù)字通信的裝置。
附

圖1為實(shí)用新型采用恒壓源串聯(lián)恒流源的二總線遠(yuǎn)供電源和通信裝置示意圖。
這種二總線遠(yuǎn)供電源和通信裝置，包括二總線1、總線兩端匹配阻抗2、總線遠(yuǎn)供電源3和設(shè)備節(jié)點(diǎn)4構(gòu)成，其特征在于，所述總線遠(yuǎn)供電源3由恒壓源U串聯(lián)恒流源I后再接入二總線1中，所述設(shè)備節(jié)點(diǎn)4由穩(wěn)壓電源部分5、信號(hào)發(fā)射部分6和信號(hào)接收部分7組成，這三部分分別獨(dú)立掛接在二總線1上；所述穩(wěn)壓電源部分5是任何一種直流到直流穩(wěn)壓變換電路；所述信號(hào)發(fā)射部分6由電阻R1一端連在二總線的正端C點(diǎn)、另一端連接高頻中功率開(kāi)關(guān)管BG的一端、開(kāi)關(guān)管BG的另一端接在二總線的負(fù)端D點(diǎn)構(gòu)成，控制信號(hào)加在開(kāi)關(guān)管BG的控制端；所述信號(hào)接收部分7由檢波8、電橋9、比較器10串聯(lián)構(gòu)成，檢波8的輸入端接在二總線正端C點(diǎn)，輸出端接在電橋9的其中一個(gè)中心點(diǎn)上，電橋9的供電正端接+5V電壓，負(fù)端接在二總線的負(fù)端D點(diǎn)，電橋9的兩個(gè)中心點(diǎn)分別接在比較器10的正負(fù)兩比較輸入端。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，由于本實(shí)用新型采用恒壓源串聯(lián)恒流源的二總線遠(yuǎn)供電源，可以既用恒壓源U向總線上各設(shè)備提供工作電壓，又利用恒流源隔開(kāi)了恒壓源對(duì)總線交流信號(hào)的影響。理論證明，恒流源對(duì)所有頻率值的交流信號(hào)的交流阻抗都為無(wú)窮大，因此避免了交流信號(hào)被恒壓源U短路吸收；同時(shí)因?yàn)楹銐涸碪的交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻很小，恒流源I單向直流內(nèi)阻也很小，因此可向總線提供大電流。
本實(shí)用新型提出的基于上述二總線遠(yuǎn)供電源的二總線通信裝置，由于采用恒壓源串聯(lián)恒流源的總線直流供電方法，可以避免交流信號(hào)在總線上傳輸時(shí)被恒壓源短路吸收，因此總線直流供電部分與通信部分相互獨(dú)立，采用這樣的通信系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)二總線雙向數(shù)字通信，通信可以采用主從方式或多主競(jìng)爭(zhēng)方式，總線上傳輸信號(hào)的頻帶較寬。該設(shè)備節(jié)點(diǎn)4的穩(wěn)壓電源部分5可以采用任何一種直流到直流穩(wěn)壓變換電路(DC-DC電路)來(lái)實(shí)現(xiàn)，為設(shè)備節(jié)點(diǎn)從總線上獲取工作電源；信號(hào)發(fā)射部分6通過(guò)控制一只三極管開(kāi)關(guān)來(lái)控制一只電阻的瞬時(shí)接入總線或斷開(kāi)，通過(guò)改變總線上的并聯(lián)阻抗的大小，來(lái)改變總線上的電平，從而將總線電壓幅值的上下波動(dòng)，作為數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行傳輸；信號(hào)接收部分7從二總線上取出疊加在總線直流電平上的信號(hào)，它是把比較器10的正負(fù)輸入端分別接在一個(gè)原本平衡的直流電橋9的兩個(gè)中心點(diǎn)上，而二總線上的數(shù)據(jù)交流信號(hào)經(jīng)過(guò)檢波8后疊加在電橋的一個(gè)中心點(diǎn)上。這樣，如果二總線上有數(shù)據(jù)信號(hào)，電橋9將不再平衡，經(jīng)過(guò)比較器10比較后輸出相應(yīng)的數(shù)據(jù)邏輯電平。
附圖1為本實(shí)用新型采用恒壓源串聯(lián)恒流源的二總線遠(yuǎn)供電源和通信裝置示意圖；附圖2為附圖1中遠(yuǎn)供電源部分的遠(yuǎn)供直流電源具體實(shí)施方式
示意圖；附圖3為附圖1中二總線通信部分設(shè)備節(jié)點(diǎn)的信號(hào)接收部分具體實(shí)施方式
示意圖。
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施例。
實(shí)施例1、本實(shí)施例中的二總線遠(yuǎn)供電源部分，由二總線1、總線兩端匹配阻抗2以及總線遠(yuǎn)供電源3這三部分組成?？偩€兩端匹配阻抗2由電阻與電容串聯(lián)構(gòu)成，接在二總線1的兩端?？偩€遠(yuǎn)供電源3由恒壓源U的負(fù)極接在二總線中的負(fù)端B點(diǎn)、恒壓源U的正極與恒流源I的輸入端相連，恒流源I的輸出端接在二總線1中的正端A點(diǎn)構(gòu)成。恒壓源可以采用任何一種穩(wěn)壓電源作為恒壓源。本實(shí)施例中的恒流源I采用美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的5A可調(diào)式功率電壓調(diào)整器LM338和可變電阻R2來(lái)實(shí)現(xiàn)，LM338的1腳為恒壓源I的輸入端，LM338的2腳和3腳之間接入可變電阻R2，LM338的2腳作為恒壓源I的輸出端。恒壓源I的輸出電流大小為I=1.25/R2，改變電阻R2的大小可以調(diào)節(jié)輸出到二總線上的電流大小。
二總線遠(yuǎn)供電源中的恒壓源可采用任何一種穩(wěn)壓電源向總線提供29V電壓，恒流源中的電阻R2取8歐姆電阻，此時(shí)恒流源向總線提供0.15A電流。
二總線通信部分的設(shè)備節(jié)點(diǎn)4由穩(wěn)壓電源部分5、信號(hào)發(fā)射部分6、信號(hào)接收部分7，分別獨(dú)立掛接在二總線1上組成。
設(shè)備節(jié)點(diǎn)4中的穩(wěn)壓電源部分5，可以由任何一種直流到直流穩(wěn)壓變換電路(DC-DC電路)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
設(shè)備節(jié)點(diǎn)4中的信號(hào)發(fā)射部分6中，電阻R1的一端連在二總線的正端C點(diǎn)，電阻R1的另一端連接高頻中功率開(kāi)關(guān)管BG的一端，開(kāi)關(guān)管BG的另一端接在二總線的負(fù)端D點(diǎn)，控制信號(hào)加在開(kāi)關(guān)管BG的控制端用于控制開(kāi)關(guān)管BG的通斷。BG可以采用摩托羅拉公司的開(kāi)關(guān)三極管VN2222，電阻R1阻值采用240歐姆。設(shè)備節(jié)點(diǎn)4中的信號(hào)接收部分7由檢波8、電橋9和比較器10三部分串聯(lián)組成。檢波8是這樣構(gòu)成的二總線正端C點(diǎn)接在電阻R3一端，R3的另一端串聯(lián)電容C1，C1的另一端W點(diǎn)與電阻R4、二極管D1、D2的并聯(lián)電路一端相連，其中D1與D2方向相反，該并聯(lián)電路的另一端與二總線的負(fù)端D點(diǎn)相連，隔直濾波電容C2一端接在W點(diǎn)，另一端接在電橋9的其中一個(gè)中心點(diǎn)X。電橋9是一個(gè)平衡電橋，四支臂分別由電阻R51、R52、R53、R54構(gòu)成。電橋的供電正端接+5V電壓，負(fù)端接在二總線的負(fù)端D點(diǎn)。電橋的兩個(gè)中心點(diǎn)X、Y分別接在比較器10的負(fù)輸入端和正輸入端。比較器10是采用德州儀器公司的運(yùn)算放大器TLC271，TLC271的負(fù)輸入端2腳接電橋中的X點(diǎn)，正輸入端3腳接電橋中的Y點(diǎn)，運(yùn)放反饋電阻R6分別接在TLC271的2腳和6腳，TLC271的7腳、4腳分別接+5V電源和地，在7腳和4腳之間接濾波電容C3，TLC271的偏置模式選擇腳8腳接地，選擇高偏置模式，TLC271的輸出端6腳接上拉電阻R7。疊加在二總線直流電平上的交流信號(hào)經(jīng)過(guò)信號(hào)接收部分7后，最后得到TTL電平的數(shù)字邏輯信號(hào)。
本實(shí)施例中，各個(gè)元件參數(shù)取值為總線兩端匹配阻抗2中電阻為250Ω，電容為1μF，信號(hào)發(fā)射部分6中的R1為240Ω，信號(hào)接收部分7中R3=1K，R4=10K，R51=1M，R52=100K，R53=1M，R54=100K，R6=910K，R7=100K，C1=0.01μ，C2=0.01μ，C3=0.15μ。此例實(shí)測(cè)的波特率為150Kbps，而現(xiàn)有技術(shù)的頻寬在15Kbps以內(nèi)，這說(shuō)明本實(shí)用新型總線上傳輸信號(hào)的頻帶寬得多。
權(quán)利要求1.一種二總線遠(yuǎn)供電源和通信裝置，包括二總線1、總線兩端匹配阻抗2、總線遠(yuǎn)供電源3和設(shè)備節(jié)點(diǎn)4構(gòu)成，其特征在于，所述總線遠(yuǎn)供電源3由恒壓源U串聯(lián)恒流源I后再接入二總線1中，所述設(shè)備節(jié)點(diǎn)4由穩(wěn)壓電源部分5、信號(hào)發(fā)射部分6和信號(hào)接收部分7組成，這三部分分別獨(dú)立掛接在二總線1上；所述穩(wěn)壓電源部分5是任何一種直流到直流穩(wěn)壓變換電路；所述信號(hào)發(fā)射部分6由電阻R1一端連在二總線的正端C點(diǎn)、另一端連接高頻中功率開(kāi)關(guān)管BG的一端、開(kāi)關(guān)管BG的另一端接在二總線的負(fù)端D點(diǎn)構(gòu)成，控制信號(hào)加在開(kāi)關(guān)管BG的控制端；所述信號(hào)接收部分7由檢波8、電橋9、比較器10串聯(lián)構(gòu)成，檢波8的輸入端接在二總線正端C點(diǎn)，輸出端接在電橋9的其中一個(gè)中心點(diǎn)上，電橋9的供電正端接+5V電壓，負(fù)端接在二總線的負(fù)端D點(diǎn)，電橋9的兩個(gè)中心點(diǎn)分別接在比較器10的正負(fù)兩比較輸入端。
專利摘要本實(shí)用新型二總線遠(yuǎn)供電源和通信裝置,特征在于總線遠(yuǎn)供電源3由恒壓源U的串聯(lián)恒流源I后再接入二總線1中,設(shè)備節(jié)點(diǎn)4由穩(wěn)壓電源部分5、信號(hào)發(fā)射部分6和信號(hào)接收部分7各自獨(dú)立掛接在二總線1上;既可向總線提供大電流,又隔開(kāi)了總線交流信號(hào)對(duì)恒壓源的影響,可同時(shí)進(jìn)行雙向數(shù)字通信的系統(tǒng),該系統(tǒng)中總線直流供電部分和通信部分是相互獨(dú)立的,總線上傳輸信號(hào)的頻帶較寬。
文檔編號(hào)H04L5/14GK2433782SQ00242430
公開(kāi)日2001年6月6日 申請(qǐng)日期2000年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月15日
發(fā)明者張培仁, 王洪波, 馬云, 朱東杰 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)