Двухпроводный многоточечный полудуплексный последовательный интерфейс

Полезная модель относится к области систем передачи информации. Увеличение длины линии связи и повышение помехоустойчивости достигается за счет того, что двухпроводный многоточечный полудуплексный последовательный интерфейс включает последовательно подключенные к линии адаптеры устройств, выполненные с возможностью передачи информации устройствам посредством наличия и отсутствия тока в линии, причем каждый адаптер снабжен оптопарой для приема информации, управляемым через вторую оптопару источником тока, подключенным параллельно первой ортопаре, и отдельным, гальванически развязанным с устройствами, источником питания для работы источника тока данного адаптера. 3 Илл, 1 н.п.ф.

Полезная модель относится к области систем передачи информации. Известен преобразователь интерфейсов RC-4100G (PC Week/RE 39 (597), 23-29 октября 2007), который представляет собой промышленный Ethernet-сервер, позволяющий подключать до четырех устройств, работающих по интерфейсу RS-485 (терминалы, панели оператора, модули удаленного ввода-вывода, счетчики электроэнергии, воды, газа и т.д.). Максимальное число открытых соединений TCP/IP - четыре. Все порты интерфейса RS-485 имеют гальваническую развязку. Настройка устройства производится по протоколу Telnet. Недостатком преобразователя является небольшое число устройств, работающих по интерфейсу RS-485 из-за их невысокой помехоустойчивости.

Известен двухпроводный полудуплексный интерфейс с последовательной передачей данных (RS-485), выбранный в качестве прототипа, в котором дискретная информация передается посредством дифференциального перепада напряжения на шинах линии (Руководство по применению DMX512, Adam Bennette. Copyright © PLASA 1994. (Пер. АО "ДСЛ" 1995-97). Данный интерфейс позволяет создавать сети передачи данных путем параллельного подключения устройств к одной физической линии. На Фиг.1 представлена блок-схема сети передачи данных на базе интерфейса RS-485.

Электрические и временные характеристики интерфейса RS-485 таковы:

- 32 приемопередатчика при многоточечной конфигурации сети (на одном сегменте, максимальная длина линии в пределах одного сегмента сети: 1200 метров);

- только один передатчик активный;

- скорость обмена/длина линии связи:

- 62,5 кбит/с 1200 м (одна витая пара);

- 375 кбит/с 300 м (одна витая пара);

- 500 кбит/с;

- 1000 кбит/с;

- 2400 кбит/с 100 м (две витых пары);

- 10000 кбит/с 10 м.

Недостатком известного решения является то, что максимальная длина линии связи в пределах одного сегмента сети составляет не более 1200 метров и обладает невысокой помехоустойчивостью.

Техническим результатом, на который направлена предлагаемая полезная модель, является расширение его возможностей, в частности, увеличение длины линии связи и повышение помехоустойчивости.

Указанный результат достигается благодаря тому, что двухпроводный многоточечный полудуплексный интерфейс содержит последовательно подключенные к линии адаптеры устройств, выполненные с возможностью передачи информации устройствам посредством наличия и отсутствия тока в линии. Каждый адаптер снабжен оптопарой для приема информации, управляемым через вторую оптопару источником тока, подключенным параллельно первой ортопаре, и отдельным, гальванически развязанным с устройствами, источником питания для работы источника тока данного адаптера.

Существенным отличием заявленного устройства является то, что адаптеры подключаются не параллельно, а последовательно и линия замыкается в петлю, как показано на Фиг.2.

Устройство работает следующим образом. Дискретная информация передается посредством наличия или отсутствия тока в линии, а каждый адаптер снабжен оптопарой ОР, для приема информации, и управляемым источником тока I, для передачи информации. Интерфейс обеспечивает полную гальваническую развязку между линией и устройствами. Длина линии связи может быть увеличена до нескольких километров, по сравнению с интерфейсом RS-485. Токовый интерфейс отличает высокая помехоустойчивость, поэтому он может быть применен в промышленных условиях с высоким уровнем индустриальных помех. Скорость передачи данных зависит от конкретной реализации и может достигать 38.4 кБод. Количество включенных в линию устройств зависит от напряжения источника питания управляемого источника тока и позволяет подключать 30 и более устройств. Для обеспечения правильной передачи информации одно из устройств должно быть ведущим, остальные ведомыми. Логика работы сети на базе предлагаемого интерфейса полностью совпадает с известной сетью MODBUS, что упрощает применение предлагаемого интерфейса.

Пример реализации заявленного устройства представлен на Фиг.3. На ней представлена схема конкретной реализации адаптера токовой линии для подключения к устройству, выполненному на микросхемах TTL.

При передаче данных одним из устройств, ток, сформированный управляемым источником тока передающего устройства, проходит через светодиоды оптронов VT1 всех присоединенных устройств, кроме передающего устройства. Диод VD1 служит для защиты светодиода оптопары VT1 от попадания обратного напряжения при передаче информации данным устройством. С коллектора VT1 снимается сигнал R×D для дальнейшей обработки. Нулевой уровень на выходе T×D передающего устройства вызывает протекание тока через фотодиод оптопары VT2, что вызывает отпирание фототранзистора оптопары VT2 и подачу напряжения на базу транзистора VT3. Транзистор VT3 включен с схему как эмитерный повторитель. Он является управляемым источником тока и создает ток в линии. Напряжение на базе ограничено стабилитроном VD2. Ток в линии определяется номиналом резистора R5 и напряжением стабилизации стабилитрона VD2 и составляет около 10 мА. Источник питания управляемого источника тока ИП-5 В гальванически развязан с самим устройством.

Двухпроводный многоточечный полудуплексный последовательный интерфейс, включающий последовательно подключенные к линии адаптеры устройств, выполненные с возможностью передачи информации устройствам посредством наличия и отсутствия тока в линии, причем каждый адаптер снабжен оптопарой для приема информации, управляемым через вторую оптопару источником тока, подключенным параллельно первой оптопаре, и отдельным, гальванически развязанным с устройствами, источником питания для работы источника тока данного адаптера.