矿用RS485信号中继器

技术领域

本申请涉及煤矿安全技术领域，尤其涉及矿用RS485信号中继器。

背景技术

随着煤矿监控系统的发展，由RS-485通信接口所组成的监控网络，已被广泛的应用于煤矿电力、安全等监控系统中。由于井下环境的特殊性，一般设备输出的RS-485信号不能满足煤矿井下的要求，因此需要对内部提供的信号与对外输出的信号进行隔离，即采用RS-485隔离中继器。

由于井下环境复杂、通信距离长，信号中继器如需要接入终端设备侧电源，容易出现信号中继器电源短路情况的发生，危及整个通信网络，对煤矿电力、安全等监控系统造成严重影响。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种矿用RS485信号中继器，解决了现有信号中继器在接入终端设备侧电源时，容易出现信号中继器电源短路情况的发生，危及整个通信网络的问题，实现了充分考虑煤矿本质安全要求，满足煤矿井下特殊环境对电气设备的要求。

为达上述目的，本申请实施例提出了一种矿用RS485信号中继器，包括：第一信号端、第二信号端，第一信号端、第二信号端通过光耦隔离芯片连接，第一信号端、第二信号端用于接收控制信号，并对控制信号进行转换；第一电源模块、第二电源模块，第一电源模块、第二电源模块分别连接第一信号端、第二信号端，第一电源模块、第二电源模块分别用于为第一信号端、第二信号端供电；隔离开关，隔离开关连接第一电源模块、第二电源模块，隔离开关用于实现第一电源模块、第二电源模块之间的连接或隔离；电源缓启动模块，电源缓启动模块连接第一电源模块、第二电源模块，电源缓启动模块用于实现第一电源模块、第二电源模块的缓启动。

本申请实施例的矿用RS485信号中继器，通过使用隔离开关将信号中继器的第一信号端和第二信号端的电源隔离，避免了短路情况的发生，也避免了危及整个通信网络，对通信网络及其设备起到了很好的保护作用。

可选地，在本申请的一个实施例中，光耦隔离芯片包括第一光耦隔离芯片和第二光耦隔离芯片，第一光耦隔离芯片连接第一信号端发送端和收发控制端，第二光耦隔离芯片连接第二信号端发送端和收发控制端，光耦隔离芯片，用于实现第一信号端、第二信号端之间信号的单向传输。

可选地，在本申请的一个实施例中，第一信号端和第二信号端包括浪涌保护电路、防反射电阻。

可选地，在本申请的一个实施例中，信号中继器包括上行传输状态和下行传输状态，第一信号端具体用于：

当信号中继器处于上行传输状态时，若检测到连接的引脚总线上的差动信号有数据传输，逐位接收数据并转换为TTL电平，并经过光耦隔离芯片输出给第二信号端；

第二信号端具体用于：

当信号中继器处于上行传输状态时，接收光耦隔离芯片输出的TTL电平信号，将其转换成RS485信号并逐位输出数据。

可选地，在本申请的一个实施例中，隔离开关，具体用于：

当信号中继器正常工作时，连接第一信号端和第二信号端的电源模块，使得信号中继器接收、发送控制信号；

当信号中继器接入终端设备侧电源时，将第一信号端和第二信号端的电源模块隔离。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为本申请实施例一所提供的一种矿用RS485信号中继器的结构示意图；

图2为本申请实施例的矿用RS485信号中继器的电路结构示意图。

图3为本申请实施例的信号中继器的信号端及光耦隔离芯片的电路图。

图4为本申请实施例的电源模块电路图。

图5为本申请实施例的缓启动电路原理图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

下面参考附图描述本申请实施例的矿用RS485信号中继器。

图1为本申请实施例一所提供的一种矿用RS485信号中继器的结构示意图。

如图1所示，该矿用RS485信号中继器包括：

第一信号端、第二信号端，第一信号端、第二信号端通过光耦隔离芯片连接，第一信号端、第二信号端用于接收控制信号，并对控制信号进行转换；

第一电源模块、第二电源模块，第一电源模块、第二电源模块分别连接第一信号端、第二信号端，第一电源模块、第二电源模块分别用于为第一信号端、第二信号端供电；

隔离开关，隔离开关连接第一电源模块、第二电源模块，隔离开关用于实现第一电源模块、第二电源模块之间的连接或隔离；

电源缓启动模块(图1中未标明)，电源缓启动模块连接第一电源模块、第二电源模块，电源缓启动模块用于实现第一电源模块、第二电源模块的缓启动。

本申请实施例的矿用RS485信号中继器，通过使用隔离开关将信号中继器的第一信号端和第二信号端的电源隔离，避免了短路情况的发生，也避免了危及整个通信网络，对通信网络及其设备起到了很好的保护作用，矿用RS485信号中继器的电路结构示意图参照下图2，图2中电源模块1、电源模块2为第一电源模块、第二电源模块。

可选地，在本申请的一个实施例中，第一信号端的发送端和第二信号端接收端连接，第一信号端的接收端和第二信号端发送端连接，一对光耦隔离芯片分别连接第一信号端、第二信号端的发送端和收发控制端，用于实现第一信号端、第二信号端之间信号的单向传输。

可选地，在本申请的一个实施例中，中继器分为空闲和数据传输两种状态，数据传输格式通常是起始位、数据位、奇偶校验位和停止位。空闲时发送口为高电平，当有数据时总线由高电平跳至低电平，这个低电平就作为起始位。

信号中继器的信号1端和信号2端包括浪涌保护电路、防接反二极管。基于自动收发控制RS485芯片构成的RS-485通信电路，自动进行RS485通信的收发模式切换。

可选地，在本申请的一个实施例中，光耦隔离芯片用于实现信号中继器的通信隔离，具体的：

中继器分为上行传输和下行传输两种状态。上行传输时，RS-485收发芯片U1检测到连接其A1、B1引脚总线上的差动信号有数据传输时，通过U1逐位接收数据并转换为TTL电平，TTL电平经过光耦隔离输出给U2芯片，U2芯片收到光耦输出的TTL电平信号后，转换成RS485信号并逐位输出数据，下行方式同理。信号中继器的信号端及光耦隔离芯片的电路图参照下图3。

可选地，在本申请的一个实施例中，隔离开关，用于实现信号中继器电源隔离，具体的：

信号中继器的第一信号端和第二信号端分别接入对应的第一电源模块和第二电源模块，第一电源模块和第二电源模块通过隔离开关实现连接或隔离。信号中继器正常工作时，隔离开关连接一信号端和第二信号端电源，矿用RS485信号中继器接收、发送控制信号；当信号中继器接入终端设备侧电源时，隔离开关将一信号端和第二信号端的电源隔离，以避免短路情况的发生，使信号中继器满足煤矿井下特殊环境对电气设备的要求。矿用RS485信号中继器的电源模块电路图参照下图4，图4中电源模块1、电源模块2为第一电源模块、第二电源模块。

电源缓启动模块，用于实现信号中继器电源缓启动，具体的：

单板上采用DC/DC模块将12V、18V、24V电源转换为其所需的5V子电源。由于输入电压高，电源电路中又存在用于滤波和防止DIP的大电容，在单板插入上电时，会对-48V电源造成冲击，瞬时大电流将造成-48V电源电压出现跌落，可能影响到其它单板的正常工作；同时，由于瞬时大电流的原因，单板插入时在接插件上会产生明显的打火现象，这会引起电磁干扰，并对接插件造成腐蚀。为了避免上述现象，-48V电源供电单板需要“缓慢”上电。缓启动电路原理图参照下图5。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。