本實用新型涉及一種通訊電路，更具體地說，它涉及一種RS485通訊電路。

背景技術：

采集器在遠程抄表系統(tǒng)中作為計量表和集中器的通訊中轉站，是不可缺少的重要設備，而通訊處理模塊是電能表系統(tǒng)進行外界通訊的重要模塊。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，具有抑制共模干擾的能力，加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復，是智能儀器儀表行業(yè)在用最常規(guī)的通信方式，而且使用范圍也是非常廣泛的。

公開號為CN203747788U的中國實用新型專利公開了一種具有極性檢測的RS485電路，包括具有極性的RS485芯片，所述的RS485 芯片包括數據發(fā)送端口、數據接收端口以及時序控制端口，RS485芯片還包括正極性輸出端子和負極性輸出端子，所述數據接收端口串聯第一電阻R1，所述的第一電阻R1并聯一極性檢測電阻R2，所述的第一電阻R1和極性檢測電阻R2的連接點連接一上拉電阻R3，由第一直流電源供電，所述在數據發(fā)送端口S1、數據接收端口S2以及時序控制端口S3分別連接有一光耦隔離電路。雖然上述的電路能夠有效判斷電路的極性，但是該電路存在一下缺點：沒有設置阻抗匹配，將引起傳輸信號的反射，使數字波形產生振蕩，造成邏輯混亂；輸入端會形成浪涌電壓影響信號的傳輸。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本實用新型的目的在于提供一種RS485通訊電路，能夠達到特性匹配，并限制浪涌電壓，起到過壓保護作用。

為實現上述目的，本實用新型提供了如下技術方案：

一種RS485通訊電路，包括與控制器連接的隔離電路、與所述隔離電路連接的轉換電路、以及與所述轉換電路連接的保護電路，所述保護電路連接于雙絞線的A、B端，還包括：

阻抗匹配電路，與所述轉換電路和所述保護電路連接，用于使信號線的負載與信號線的特性阻抗相匹配；所述保護電路包括：

一級保護電路，與雙絞線的A、B端連接，用于限制浪涌電壓；

二級保護電路，與所述一級保護電路電連接，用于過流保護；

三級保護電路，與所述二級保護電路電連接，用于限制瞬時電壓。

通過采用上述技術方案，一級保護電路、二級保護電路和三級保護電路分別起到限制浪涌電壓、過流保護、防護電快速瞬變脈沖群的作用，防止雷擊產生的浪涌電流和接線錯接到220V高壓上引發(fā)的過壓；另外，阻抗匹配電路的設置能夠減弱傳輸信號的反射，減小使數字波形產生振蕩，造成邏輯混亂的概率，從而提高信號傳輸的可靠性。

進一步的，所述一級保護電路包括依次串聯的第一氣體放電管、第二氣體放電管、第三氣體放電管，其中，第一氣體放電管和第三氣體放電管的另一端均接地，第一氣體放電管和第二氣體放電管的連接點連接于雙絞線的A端，第二氣體放電管和第三氣體放電管的連接點連接于雙絞線的B端。

通過采用上述技術方案，限制浪涌電壓，起到過壓保護作用。

進一步的，所述二級保護電路包括：

第一熱敏電阻，其一端連接于第一氣體放電管和第二氣體放電管的連接點，另一端連接于三級保護電路；

第二熱敏電阻，其一端連接于第二氣體放電管和第三氣體放電管的連接點，另一端連接于三級保護電路；

其中，所述第一熱敏電阻和第二熱敏電阻均采用PTC熱敏電阻。

通過采用上述技術方案，起到過流保護作用。

進一步的，所述三級保護電路包括依次串聯的第一瞬態(tài)抑制二極管、第二瞬態(tài)抑制二極管、第三瞬態(tài)抑制二極管，其中，第一瞬態(tài)抑制二極管和第三瞬態(tài)抑制二極管的另一端均接地，第一瞬態(tài)抑制二極管和第二瞬態(tài)抑制二極管的連接點連接于第一熱敏電阻的另一端，第二瞬態(tài)抑制二極管和第三瞬態(tài)抑制二極管的連接點連接于第二熱敏電阻的另一端。

通過采用上述技術方案，用于電快速瞬變脈沖群的防護同時將電壓不會高于轉換芯片的保護電壓。

進一步的，所述轉換電路包括：

轉換芯片；

退偶電容，連接于所述轉換芯片的電源端，用于濾除電源高頻成分。

通過采用上述技術方案，用退偶電容濾除電源高頻成分對芯片的影響。

進一步的，所述阻抗匹配電路包括連接于所述轉換芯片的A端和B端的匹配電阻，所述匹配電阻采用120歐姆。

通過采用上述技術方案，由于通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為120 Ω左右，匹配電阻的阻值選取120歐姆。

進一步的，所述轉換電路還包括：

上拉電阻，其一端連接于轉換芯片的電源端，另一端連接于匹配電阻的一端；

下拉電阻，其一端連接于匹配電阻的另一端，另一端接地。

通過采用上述技術方案，能夠在電路驅動器關閉時給線路一個固定的電平，防止通信異常。

進一步的，所述轉換電路還包括：

第一電阻，其一端連接于上拉電阻和匹配電阻的連接點，另一端連接于第一瞬態(tài)抑制二極管和第二瞬態(tài)抑制二極管的連接點；

第二電阻，其一端連接于下拉電阻和匹配電阻的連接點，另一端連接于第二瞬態(tài)抑制二極管和第三瞬態(tài)抑制二極管的連接點。

通過采用上述技術方案，使得上拉電阻和下拉電阻的阻值可取得再大些，防止發(fā)送方驅動器的負載太重。

進一步的，所述隔離電路包括：

第一光電耦合器，其發(fā)光二極管的陽極連接于電源電壓，陰極連接于轉換芯片的接收器輸出端，其光電三極管的發(fā)射極接地，集電極連接于電源電壓和控制器的串口接收端；

第二光電耦合器，其光電三極管的發(fā)射極接地，集電極連接于電源電壓和轉換芯片的驅動器輸入端，其發(fā)光二極管的陽極連接于電源電壓，陰極連接于控制器的串口發(fā)送端；

第三光電耦合器，其光電三極管的發(fā)射極接地，集電極連接于電源電壓和轉換芯片的接收器輸出使能端和驅動器輸出使能端，其發(fā)光二極管的陽極連接于電源電壓，陰極連接于控制器的一端口。

通過采用上述技術方案，隔離電路的設置實現了電氣隔離，可有效保護電路不受RS-485傳輸線上浪涌電流的損害。

進一步的，所述轉換芯片的驅動器輸入端與轉換芯片的接收器輸出使能端或驅動器輸出使能端之間設置有反相電路。

與現有技術相比，本實用新型的優(yōu)點是：

1、三級保護電路的設置可有效防止浪涌電壓對電路的影響，并起到過壓保護作用；

2、控制器與轉換芯片利用光耦隔離，可有效保護電路不受RS-485傳輸線上浪涌電流的損害；

3、匹配電阻的設置能夠減小傳輸信號的反射，提高信號傳輸的準確性。

附圖說明

圖1為本實用新型的保護電路和轉換電路的電路原理圖；

圖2為隔離電路的電路原理圖。

附圖標記：2、轉換電路；3、保護電路；4、阻抗匹配電路；5、一級保護電路；6、二級保護電路；7、三級保護電路；8、退偶電容；9、第一光電耦合器；10、第二光電耦合器；11、第三光電耦合器；12、反相電路。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，對本實用新型進行詳細描述。

一種RS485通訊電路，參照圖1，包括雙絞線的A、B端連接的保護電路3、以及與保護電路3電連接的轉換電路2和阻抗匹配電路4。

其中，保護電路3包括與雙絞線的A、B端連接的用于限制浪涌電壓一級保護電路5、與一級保護電路5電連接的用于過流保護的二級保護電路6、與二級保護電路6電連接的用于限制瞬時電壓的三級保護電路7，一級保護電路5包括依次串聯的第一氣體放電管GAS1、第二氣體放電管GAS2、第三氣體放電管GAS3，其中，第一氣體放電管GAS1和第三氣體放電管GAS3的另一端均接地，第一氣體放電管GAS1和第二氣體放電管GAS2的連接點連接于雙絞線的A端，第二氣體放電管GAS2和第三氣體放電管GAS3的連接點連接于雙絞線的B端。二級保護電路6包括第一熱敏電阻PTC1和第二熱敏電阻PTC2，其中，第一熱敏電阻PTC1的一端連接于第一氣體放電管GAS1和第二氣體放電管GAS2的連接點；第二熱敏電阻PTC2的一端連接于第二氣體放電管GAS2和第三氣體放電管GAS3的連接點。三級保護電路7包括依次串聯的第一瞬態(tài)抑制二極管TVS1、第二瞬態(tài)抑制二極管TVS2、第三瞬態(tài)抑制二極管TVS3，其中，第一瞬態(tài)抑制二極管TVS1和第三瞬態(tài)抑制二極管TVS3的另一端均接地，第一瞬態(tài)抑制二極管TVS1和第二瞬態(tài)抑制二極管TVS2的連接點連接于第一熱敏電阻PTC1的另一端，第二瞬態(tài)抑制二極管TVS2和第三瞬態(tài)抑制二極管TVS3的連接點連接于第二熱敏電阻PTC2的另一端。當RS-485總線與電力線(例如，220VAC)短路時，二級保護電路6和三級保護電路7可提供差模過壓保護。正常情況下，第一熱敏電阻PTC1和第二熱敏電阻PTC2相當于串接在回路中的限流電阻，是一個固定阻值，當外部線路發(fā)生過壓時，瞬態(tài)抑制二極管被擊穿，將電壓篏位在6V8，使RS485芯片得到可靠保護，此時，大電流通過第一熱敏電阻PTC1和第二熱敏電阻PTC2，使其阻值發(fā)生階躍性變化，其數量級在4-5之間，這樣，串接在回路中的第一熱敏電阻PTC1和第二熱敏電阻PTC2呈現高阻態(tài)，達到保護目的。過壓消失后，系統(tǒng)將恢復正常。恢復正常需要一個時間間隔，這個間隔取決于第一熱敏電阻PTC1和第二熱敏電阻PTC2的散熱情況。另外，瞬態(tài)抑制二極管的過壓保護的限值為6V8。

轉換電路2包括型號為ADM487EARZ的轉換芯片，該轉換芯片的電源端連接有用于濾除電源高頻成分的退偶電容8。并且，轉換芯片的電源端還連接有上拉電阻RS9，上拉電阻RS9的另一端連接于匹配電阻的一端；匹配電阻的另一端連接于下拉電阻RS11，該下拉電阻RS11另一端接地。上拉電阻RS9和下拉電阻RS11的主要作用是在電路驅動器關閉時給線路以一個固定的電平。由于轉換芯片的特性，接收器的檢測靈敏度為± 200mV，即差分輸入端VA－VB ≥+200mV，輸出邏輯1，VA－VB ≤－200mV，輸出邏輯0；而A、B端電位差的絕對值小于200mV時，輸出為不確定。如果在總線上所有發(fā)送器被禁止時，即所有轉換芯片都處于接收態(tài)時，接收器輸出狀態(tài)不定，如果為1的話沒有問題，如果為0的話，會使接收器認為是新的通信開始，從而導致通訊異常。所以我們會在A、B線上面設上拉電阻RS9和下拉電阻RS11，以盡量避免這種不確定狀態(tài)。

另外，為了使上拉電阻RS9和下拉電阻RS11的阻值可取得再大些，防止發(fā)送方驅動器的負載太重，轉換電路2中還包括第一電阻RS12和第二電阻RS13，第一電阻的一端連接于上拉電阻RS9和匹配電阻RS10的連接點，另一端連接于第一瞬態(tài)抑制二極管TVS1和第二瞬態(tài)抑制二極管TVS2的連接點；第二電阻的一端連接于下拉電阻RS11和匹配電阻RS10的連接點，另一端連接于第二瞬態(tài)抑制二極管TVS2和第三瞬態(tài)抑制二極管TVS3的連接點。

阻抗匹配電路4包括如上所提的連接于轉換芯片的A端和B端的匹配電阻RS10，匹配電阻采用120歐姆。這是因為通信載體是雙絞線，它的特性阻抗為120 Ω左右。

另外，參照圖2，為了提高抗干擾能力，有效保護電路3不受RS-485傳輸線上浪涌電流的損害，在控制器和轉換電路2之間連接了隔離電路，隔離電路包括第一光電耦合器9、第二光電耦合器10、第三光電耦合器11，其中，第一光電耦合器9的發(fā)光二極管的陽極連接于電源電壓，陰極連接于轉換芯片的接收器輸出端，其光電三極管的發(fā)射極接地，集電極連接于電源電壓和控制器的串口接收端；第二光電耦合器10的光電三極管的發(fā)射極接地，集電極連接于電源電壓和轉換芯片的驅動器輸入端，其發(fā)光二極管的陽極連接于電源電壓，陰極連接于控制器的串口發(fā)送端；第三光電耦合器11的光電三極管的發(fā)射極接地，集電極連接于電源電壓和轉換芯片的接收器輸出使能端和驅動器輸出使能端，其發(fā)光二極管的陽極連接于電源電壓，陰極連接于控制器的一端口。轉換芯片ADM487EARZ的Pin1引腳通過光耦隔離接到對用控制器的串口接收端。Pin4引腳通過光耦隔離接到對用控制器的串口發(fā)射端。控制器的串口發(fā)射端通過第三光電耦合器11隔離后，再將信號經過一個反相電路12，本實施例中，相電路采用NPN三極管，NPN三極管反相后再去控制Pin2和Pin3。當系統(tǒng)不處于發(fā)射狀態(tài)時控制器的串口發(fā)射端處于高電平，第三光電耦合器11的發(fā)光二極管沒有導通，后端的光電三極管沒有接受到任何信號，所以也處于截止狀態(tài)（高阻狀態(tài)），即轉換芯片的驅動器輸入端為高電平，轉換芯片的驅動器輸入端信號經過NPN三極管反相后變?yōu)榈碗娖郊?85CTL，即芯片的Pin2和Pin3都為低電平，對比該芯片的引腳功能描述該芯片處于接收狀態(tài)（信號方向由ADM487EARZ指向控制器）；同理當控制器往發(fā)送數據時，控制器的串口發(fā)射端為低電平，經轉換后Pin2和Pin3為高電平，對比該芯片的引腳功能描述，該芯片處于發(fā)射狀態(tài)（信號方向由控制器指向ADM487EARZ）。其中，Pin1對應轉換芯片的接收器輸出端，Pin2對應轉換芯片的接收器輸出使能端，Pin3對應轉換芯片的驅動器輸出使能端，Pin4對應轉換芯片的驅動器輸入端。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，本實用新型的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本實用新型思路下的技術方案均屬于本實用新型的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護范圍。