專利名稱：單總線遠距離雙向通訊電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于一種通訊裝置，具體而言是一種井下的單總線遠距離雙向通訊電路。
技術(shù)背景 在煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)中，能快速、準確無誤的把瓦斯、CO等重要環(huán)境參數(shù)信息、設(shè) 備運轉(zhuǎn)信息及人員位置信息等井下各種重要信息，傳輸?shù)骄卤O(jiān)控分站及地面調(diào)度中心， 為煤礦安全生產(chǎn)提供重要的安全保障。因此，通訊技術(shù)起著關(guān)鍵性作用。目前，我國煤礦煤礦綜合自動化水平程度不斷提高，同時使井下的工作環(huán)境變的 越來越復(fù)雜；特別是電磁干擾系統(tǒng)，給數(shù)據(jù)通訊質(zhì)量帶來了嚴峻的考驗。井下安全監(jiān)控設(shè)備 采集各類傳感器多數(shù)采用頻率型及電流型信號的方式，此方式的弊端是抗干擾性差，距離 短。也有部分采用485通訊方式，此方式的弊端是雙線雙向通訊，通訊芯片易損壞； 井下電磁干擾環(huán)境使其通訊的質(zhì)量的可靠性和穩(wěn)定性受到嚴峻的挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有技術(shù)的顯著缺點是沒有一種完好的通訊模式，在保持原有的井下通訊線路， 既能克服抗干擾性差，距離短的缺點，又能克服通訊芯片易損壞的缺點。因此，迫切需要采用低成本單總線雙向通信方式，

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種單總線遠距離雙向通訊電路，能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的單 總線雙向通信方式，保持原有的井下通訊線路，既能克服抗干擾性差，距離短的缺點，又能 克服通訊芯片易損壞的缺點。該裝置具有單總線單/雙向通訊功能，能穩(wěn)定可靠地進行遠距離傳輸，功耗低，使 用方便安全，無需隔離，抗干擾力強，誤碼率低，成本低廉。為達以上目的，本實用新型提供一種單總線遠距離雙向通訊電路，其特征在于設(shè) 置有控制電路，該控制電路的輸出端連接有第一輸入電路的下行口和接收電路的上行口 ；該控制電路由第二三極管、第三三極管和第五電阻組成，該第五電阻的一端為控 制信號輸入RTS端，第五電阻另一端接所述第三三極管的基極，該第三三極管的發(fā)射極接 地，集電極接所述第二三極管的基極，該第二三極管的發(fā)射極接地，該第二三極管的集電極 為所述控制電路的輸出端?？刂菩盘朢TS為高電平時，第三三極管導(dǎo)通，第二三極管截止，控制電路的控制 端為高電平，第一輸入電路的下行口被高電平封閉，無法工作，接收電路下行口接收單一 TELCOM數(shù)據(jù)傳輸線傳來的上行數(shù)據(jù)?？刂菩盘朢TS為低電平時，第三三極管截止，第二三極管導(dǎo)通，控制電路的控制端 為低電平，接收電路下行口被低電平封閉，無法工作，第一輸入電路的下行口向單一 TELCOM 數(shù)據(jù)傳輸線下傳數(shù)據(jù)。[0013]控制電路接收控制信號輸入RTS端的控制指令，既能控制第一輸入電路的下行 口，又能同時控制接收電路的上行口，當?shù)谝惠斎腚娐废騿尉€下傳數(shù)據(jù)時，接收電路停止工 作；當接收電路接收單線上傳的數(shù)據(jù)時，第一輸入電路停止工作。實現(xiàn)了低成本的單總線雙 向通信。所述第一輸入電路設(shè)置有第七電阻，該第七電阻的一端為輸入信號TXD端，第七 電阻的另一端接第六三極管的基極，該第六三極管的發(fā)射極接地，該第六三極管的集電極 經(jīng)第十電阻接電源，該第六三極管的集電極還接第五三極管的基極，該第五三極管的發(fā)射 極接地，該第五三極管的集電極串第六電阻后接電源過濾電路，該第五三極管的集電極還 串第四電阻后，接第一三極管的基極，該第一三極管為PNP型，該第一三極管的發(fā)射極串第 一電阻后接所述電源過濾電路，該第一三極管的集電極接所述控制電路的輸出端。輸入信號TXD端為0時，第六三 極管截止，第五三極管導(dǎo)通，第一三極管導(dǎo)通，第一 輸入電路的下行口反向輸出1。所述電源過濾電路設(shè)置有電感，該電感的第一端接外部電源，該電感的第二端串 第三電容后接地，該電感的第二端接所述第一電阻和所述第六電阻。還設(shè)置有第二輸入電路，該第二輸入電路設(shè)置有第八電阻，該第八電阻的前端接 所述輸入信號TXD端，該第八電阻的后端接所述第二三極管的基極。輸入信號TXD端為1時，第二三極管導(dǎo)通，第一輸入電路的下行口反向輸出0。輸入信號TXD端為1時，第一輸入電路同樣可以經(jīng)下行口反向輸出0，但第一三極 管和第二三極管配合工作，可以提高輸入電路向遠程傳輸信號的功率和抗干擾能力，增強 整個電路的穩(wěn)定性。所述接收電路設(shè)置有第四三極管，該第四三極管的基極為所述接收電路的上行 口，該第四三極管的發(fā)射極接地，集電極串第九電阻后接電源，該電源與地之間串接有第二 電容，所述第四三極管的集電極為數(shù)據(jù)輸出RXD端。接收電路的上行口收到信號為1時，第四三極管導(dǎo)通，數(shù)據(jù)輸出RXD端反向輸出0。接收電路的上行口收到信號為0時，第四三極管導(dǎo)通，數(shù)據(jù)輸出RXD端反向輸出1。所述接收電路與所述控制電路之間設(shè)置有過壓保護電路，該過壓保護電路包括第 二穩(wěn)壓管，該第二穩(wěn)壓管的陰極接所述控制電路的輸出端，該第二穩(wěn)壓管的陽極串第三電 阻后接所述第四三極管的基極，該第四三極管的基極與地之間串接有第四電容。過壓保護電路保護接收電路不被尖峰電壓沖擊，同時可以提高接收電路的抗干擾 能力。所述控制電路的控制端還連接有濾波電路，該濾波電路由第一瞬態(tài)抑制二極管、 第二電阻和第一電容組成，其中第一瞬態(tài)抑制二極管的陰極接所述控制電路的控制端，陽 極接地，所述第二電阻和第一電容分別并接在該中第一瞬態(tài)抑制二極管的兩端。濾波電路具有保護電路，總線阻抗匹配，及提高通訊電路的抗干擾能力。本實用新型還需結(jié)合控制器MCU使用，本實用新型的控制信號輸入RTS端、輸入信 號TXD端及輸出信號RXD輸出端分別與所述控制器MCU的TXD、RTS輸出端口及RXD接收端 口對應(yīng)連接。本實用新型屬于通信終端，且既可用于主叫通信終端，也可以用于被叫通信終端； 可用于單主叫通信終端-單被叫通信終端，也可用于單主叫通信終端-多被叫通信終端。主/被叫通信終端通過單根數(shù)據(jù)通信線通信。本實用新型可根據(jù)通信數(shù)據(jù)處理要求配置各種級別的所述控制器MCU。所述反相放大信號經(jīng)濾波電路穩(wěn)壓和過濾掉過高頻等處理后通過所述數(shù)據(jù)傳輸 線傳給接收端通訊終端。通訊終端發(fā)送信號時，發(fā)送端的所述接收電路也同時接收到信號， 此時，所述控制器MCU將該收到的信號過 濾掉。根據(jù)以上所述工作原理及核心思想，本實用新型還可以通過對部分電路進行更改 以達到相同的效果，例如，將起濾波作用的部分更換作T型濾波匹配電路，等等，皆在本實 用新型涵蓋范圍之內(nèi)。本實用新型的顯著效果是提供了一種單總線遠距離雙向通訊電路，利用模擬器 件就能夠?qū)崿F(xiàn)低成本的單總線雙向通信，其結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉。能保持原有的井下通訊線 路，既能克服抗干擾性差，距離短的缺點，又能克服通訊芯片易損壞的缺點。能穩(wěn)定可靠地 進行遠距離傳輸，功耗低，使用方便安全，無需隔離，抗干擾力強，誤碼率低，成本低廉。本實用新型正好采用了基于通信技術(shù)、及低功耗MCU控制技術(shù)，并對通訊接收、發(fā) 送狀態(tài)進行相應(yīng)的控制。解決了安全監(jiān)控系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)傳輸面臨的困境。

。圖1是本實用新型的電路圖；圖2是本實用新型的工作關(guān)系圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1所示，一種單總線遠距離雙向通訊電路，設(shè)置有控制電路1，該控制電路1的 輸出端連接有第一輸入電路2的下行口和接收電路3的上行口 ；該控制電路1由第二三極管Q2、第三三極管Q3和第五電阻R5組成，該第五電阻R5 的一端為控制信號輸入RTS端，第五電阻R5另一端接所述第三三極管Q3的基極，該第三三 極管Q3的發(fā)射極接地，集電極接所述第二三極管Q2的基極，該第二三極管Q2的發(fā)射極接 地，該第二三極管Q2的集電極為所述控制電路1的輸出端。所述第一輸入電路2設(shè)置有第七電阻R7，該第七電阻R7的一端為輸入信號TXD 端，第七電阻R7的另一端接第六三極管Q6的基極，該第六三極管Q6的發(fā)射極接地，該第 六三極管Q6的集電極經(jīng)第十電阻RlO接電源VCC，該第六三極管Q6的集電極還接第五三極 管Q5的基極，該第五三極管Q5的發(fā)射極接地，該第五三極管Q5的集電極串第六電阻R6后 接電源過濾電路，該第五三極管Q5的集電極還串第四電阻R4后，接第一三極管Ql的基極， 該第一三極管Ql為PNP型，該第一三極管Ql的發(fā)射極串第一電阻Rl后接所述電源過濾電 路，該第一三極管Ql的集電極接所述控制電路1的輸出端。所述電源過濾電路設(shè)置有電感Ll，該電感Ll的第一端接外部電源VIN，該電感Ll 的第二端串第三電容C3后接地，該電感Ll的第二端接所述第一電阻Rl和所述第六電阻 R6。還設(shè)置有第二輸入電路4，該第二輸入電路4設(shè)置有第八電阻R8，該第八電阻R8 的前端接所述輸入信號TXD端，該第八電阻R8的后端接所述第二三極管Q2的基極。[0042]所述接收電路3設(shè)置有第四三極管Q4，該第四三極管Q4的基極為所述接收電路3 的上行口，該第四三極管Q4的發(fā)射極接地，集電極串第九電阻R9后接電源VCC，該電源VCC 與地之間串接有第二電容C2，所述第四三極管Q4的集電極為數(shù)據(jù)輸出RXD端。所述接收電路3與所述控制電路1之間設(shè)置有過壓保護電路5，該過壓保護電路5 包括第二穩(wěn)壓管D2，該第二穩(wěn)壓管D2的陰極接所述控制電路1的輸出端，該第二穩(wěn)壓管D2 的陽極串第三電阻R3后接所述第四三極管Q4的基極，該第四三極管Q4的基極與地之間串 接有第四電容C4。所述控制電路1的控制端還連接有濾波電路6，該濾波電路6由第一瞬態(tài)抑制二極 管D1、第二電阻R2和第一電容C1組成，其中第一瞬態(tài)抑制二極管D1的陰極接所述控制電 路1的控制端，陽極接地，所述第二電阻R2和第一電容C1分別并接在該中第一瞬態(tài)抑制二 極管D1的兩端。本實用新型的工作原理在兩個或多個遠程數(shù)據(jù)通訊設(shè)備進行相互通信時，每臺遠程數(shù)據(jù)通訊設(shè)備控制器 MCU上都連接一套單總線遠距離雙向通訊電路，控制器MCU為單總線遠距離雙向通訊電路 提供工作電源VCC，并設(shè)置下傳端口與第一、第二輸入電路的輸入信號TXD端連接，設(shè)置接 收端口與接收電路3的數(shù)據(jù)輸出RXD端連接，設(shè)置指令控制端與控制信號輸入RTS端連接。當控制器MCU需要接收外部數(shù)據(jù)時，其指令控制端置1，控制信號RTS為高電平時， 第三三極管Q3導(dǎo)通，第二三極管Q2截止，控制電路1的控制端為高電平，第一輸入電路2 的下行口被高電平封閉，無法工作，接收電路3下行口接收單一 TELC0M數(shù)據(jù)傳輸線傳來的 上行數(shù)據(jù)。當控制器MCU需要向外傳輸數(shù)據(jù)時，其指令控制端置0，控制信號RTS為低電平時， 第三三極管Q3截止，第二三極管Q2導(dǎo)通，控制電路1的控制端為低電平，接收電路3下行 口被低電平封閉，無法工作，第一輸入電路2的下行口向單一 TELC0M數(shù)據(jù)傳輸線下傳數(shù)據(jù)。控制器MCU外傳數(shù)據(jù)時，其下傳端口輸出0、1信號給輸入信號TXD端。輸入信號TXD端為0時，第六三極管Q6截止，第五三極管Q5導(dǎo)通，第一三極管Q1 導(dǎo)通，第一輸入電路2的下行口反向輸出1。輸入信號TXD端為1時，第二三極管Q2導(dǎo)通，第一輸入電路2的下行口反向輸出 0o輸入信號TXD端為1時，第一輸入電路2同樣可以經(jīng)下行口反向輸出0，但第一三 極管Q1和第二三極管Q2配合工作，可以提高輸入電路向遠程傳輸信號的功率抗干擾能力， 增強整個電路的穩(wěn)定性?？刂破鱉CU接收數(shù)據(jù)時接收電路3的上行口收到信號為1時，第四三極管Q4導(dǎo)通，數(shù)據(jù)輸出RXD端反向 輸出0。接收電路3的上行口收到信號為0時，第四三極管Q4截止，數(shù)據(jù)輸出RXD端反向 輸出1。如圖1所示，本實用新型可以實現(xiàn)一對一。一對多，多對多的通訊連接，各控制器 MCU間確定相互的通訊協(xié)議，明確所指定的目標地址、起始語句和結(jié)束語句就能實現(xiàn)準確可 靠的遠程通訊，這些和控制器MCU都是成熟技術(shù)。[0057] 本實用新型還可以通過對部分電路進行更改以達到相同的效果，例如，將起濾波 作用的部分更換作T型濾波匹配電路，等等，皆在本實用新型涵蓋范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種單總線遠距離雙向通訊電路，其特征在于設(shè)置有控制電路(1)，該控制電路(1)的輸出端連接有第一輸入電路(2)的下行口和接收電路(3)的上行口；該控制電路(1)由第二三極管(Q2)、第三三極管(Q3)和第五電阻(R5)組成，該第五電阻(R5)的一端為控制信號輸入RTS端，第五電阻(R5)另一端接所述第三三極管(Q3)的基極，該第三三極管(Q3)的發(fā)射極接地，集電極接所述第二三極管(Q2)的基極，該第二三極管(Q2)的發(fā)射極接地，該第二三極管(Q2)的集電極為所述控制電路(1)的輸出端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單總線遠距離雙向通訊電路，其特征在于所述第一輸入電 路(2)設(shè)置有第七電阻(R7)，該第七電阻(R7)的一端為輸入信號TXD端，第七電阻(R7)的 另一端接第六三極管(Q6)的基極，該第六三極管(Q6)的發(fā)射極接地，該第六三極管(Q6) 的集電極經(jīng)第十電阻(R10)接電源(VCC)，該第六三極管(Q6)的集電極還接第五三極管 (Q5)的基極，該第五三極管(Q5)的發(fā)射極接地，該第五三極管(Q5)的集電極串第六電阻 (R6)后接電源過濾電路，該第五三極管(Q5)的集電極還串第四電阻(R4)后，接第一三極管 (Q1)的基極，該第一三極管(Q1)為PNP型，該第一三極管(Q1)的發(fā)射極串第一電阻(R1) 后接所述電源過濾電路，該第一三極管(Q1)的集電極接所述控制電路⑴的輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單總線遠距離雙向通訊電路，其特征在于所述電源過濾電 路設(shè)置有電感(L1)，該電感(L1)的第一端接外部電源(VIN)，該電感(L1)的第二端串第三 電容(C3)后接地，該電感(L1)的第二端接所述第一電阻(R1)和所述第六電阻(R6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的單總線遠距離雙向通訊電路，其特征在于還設(shè)置有第二輸 入電路(4)，該第二輸入電路(4)設(shè)置有第八電阻(R8)，該第八電阻(R8)的前端接所述輸 入信號TXD端，該第八電阻(R8)的后端接所述第二三極管(Q2)的基極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單總線遠距離雙向通訊電路，其特征在于所述接收電路(3) 設(shè)置有第四三極管(Q4)，該第四三極管(Q4)的基極為所述接收電路(3)的上行口，該第 四三極管(Q4)的發(fā)射極接地，集電極串第九電阻(R9)后接電源(VCC)，該電源(VCC)與地 之間串接有第二電容(C2)，所述第四三極管(Q4)的集電極為數(shù)據(jù)輸出RXD端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單總線遠距離雙向通訊電路，其特征在于所述接收電路(3) 與所述控制電路⑴之間設(shè)置有過壓保護電路(5)，該過壓保護電路(5)包括第二穩(wěn)壓管 (D2)，該第二穩(wěn)壓管(D2)的陰極接所述控制電路(1)的輸出端，該第二穩(wěn)壓管(D2)的陽極 串第三電阻(R3)后接所述第四三極管(Q4)的基極，該第四三極管(Q4)的基極與地之間串 接有第四電容(C4)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單總線遠距離雙向通訊電路，其特征在于所述控制電路(1) 的控制端還連接有濾波電路(6)，該濾波電路(6)由第一瞬態(tài)抑制二極管(D1)、第二電阻 (R2)和第一電容(C1)組成，其中第一瞬態(tài)抑制二極管(D1)的陰極接所述控制電路(1)的 控制端，陽極接地，所述第二電阻(R2)和第一電容(C1)分別并接在該中第一瞬態(tài)抑制二極 管(D1)的兩端。
專利摘要本實用新型公開了一種單總線遠距離雙向通訊電路，其特征在于設(shè)置有控制電路，該控制電路的輸出端連接有第一輸入電路的下行口和接收電路的上行口；該控制電路由第二三極管、第三三極管和第五電阻組成，該第五電阻的一端為控制信號輸入RTS端，第五電阻另一端接所述第三三極管的基極，該第三三極管的發(fā)射極接地，集電極接所述第二三極管的基極，該第二三極管的發(fā)射極接地，該第二三極管的集電極為所述控制電路的輸出端。其顯著效果是具有單總線單/雙向通訊功能，能穩(wěn)定可靠地進行遠距離傳輸，功耗低，使用方便安全，無需隔離，抗干擾力強，誤碼率低，成本低廉。
文檔編號H04B1/74GK201601670SQ20092029393
公開日2010年10月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月31日
發(fā)明者樊榮, 湯朝明, 王蒙, 趙光緒, 郭江濤 申請人:煤炭科學研究總院重慶研究院