專利名稱：一種靜態(tài)小電流通訊環(huán)路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜態(tài)小電流通訊環(huán)路，它適用于微機(jī)、儀器、儀表各自及相互間建立較長距離的通訊設(shè)施，是一種抗干擾能力強(qiáng)的通訊網(wǎng)。
目前微機(jī)、儀器、儀表廣泛使用的RS-232C串行接口設(shè)備中，一種以電壓控制方式傳送訊號;另一種以用20mA電流環(huán)傳送訊號。但它們都有以下不足前者通訊距離短，一般不能超過100米，若要實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送，必須附加昂貴的輔助通訊設(shè)備，造價非常高，且同一條線路上只能一對一通訊，不能多點通訊;再者由于該種傳送方式必須采用公共線，從而容易引起共態(tài)噪聲干擾。后者，因為是以電流有無傳送訊號，從而導(dǎo)致訊號傳輸電壓變化輻值等于環(huán)路供電電源電壓，在訊號傳送中，由于線路分布參數(shù)的影響，當(dāng)傳送距離增大時，傳送的訊號波形占空系數(shù)變化隨之增大，致使波形失真，誤碼率高，因而傳送距離亦較短。同時當(dāng)多點通訊或加長通訊距離而要求提高環(huán)路供電電源時，在通訊過程中，由于過高的電源電壓加在光電耦合器兩端后，易損壞光敏三極管。
本發(fā)明的目的在于提供一種與串行接口設(shè)備相連的簡易的能遠(yuǎn)距離傳送的失真極微的通訊網(wǎng)。
本發(fā)明是通過如下方式完成的，它是由結(jié)構(gòu)完全相同的〔1〕和〔2〕兩個通道所組成。每個通道均由訊號發(fā)送環(huán)節(jié)F1、F2……Fn、訊號接收環(huán)節(jié)J1、J2……Jn以及訊號傳輸環(huán)路三個部份所組成。對每個通道的IN一端來說，是訊號發(fā)送通道，另一端OUT來說則是接收通道。訊號發(fā)送環(huán)節(jié)F1、F2……Fn的光電三極管g1、g2……gn與由電阻R?？烧{(diào)電阻RW串聯(lián)組成的靜態(tài)小電流回路均并聯(lián)于環(huán)路上的直流可調(diào)穩(wěn)壓電源E(-)、環(huán)路直流電流表“A”(-)一側(cè)的A、B兩點間，訊號接收環(huán)節(jié)J1、J2……Jn的發(fā)光二極管D1、D2……Dn串聯(lián)后，其一端接環(huán)路電源E(+)、另一端接環(huán)路電流表“A”(+)。由環(huán)路電源E和J1、J2……Jn串聯(lián)的訊號接收環(huán)節(jié)及環(huán)路電流表“A”組成的串聯(lián)回路與g1、g2……gn組成的并聯(lián)回路必須分別接于靜態(tài)小電流回路AB的兩側(cè)。訊號發(fā)送環(huán)節(jié)F1、F2……Fn的各個具體線路都是相同的。訊號發(fā)送環(huán)節(jié)F1由三極管T1、光電耦合器d1、g1和電阻R1所構(gòu)成。T1管對IN來的脈沖訊號放大到飽和導(dǎo)通，驅(qū)動光電耦合器的發(fā)光二極管d1，使光敏三極管g1得到足夠的轉(zhuǎn)移電流而進(jìn)入飽和導(dǎo)通，由于T1、g1管都工作在開關(guān)狀態(tài)，保證輸入脈沖不失真的傳送轉(zhuǎn)換。光電耦合器d1、g1還起訊號輸入端與環(huán)路端的隔離作用，有效的防止了相互間的干擾，完成一次電-光-電轉(zhuǎn)換訊號傳送作用。訊號接收環(huán)節(jié)J1、J2……Jn的具體線路都完全相同。訊號接收環(huán)節(jié)J2由光電耦合器D2G2三極光T2以及R2、R3、RW1所組成，其中R2為0.5～1千歐，R3為2.4～3，3千歐，RW為1～2千歐。光電耦合器的發(fā)光二極管D2將流過的訊號電流轉(zhuǎn)換成光訊號，光敏三極管G2又將發(fā)光二極管D2的光訊號放大轉(zhuǎn)換成電流訊號完成一次電-光-電轉(zhuǎn)換、驅(qū)動三極管T2、RW1、R3既是G2管的負(fù)載電阻，也是T2管的靜態(tài)工作點調(diào)整電阻，調(diào)節(jié)RW1可改變T2管的飽和深度，使輸出端OUT得到良好的輸出波形。R2既是T2的供電電阻，也是T2的負(fù)載電阻。光電耦合器在訊號接收環(huán)節(jié)中也起到了訊號輸出端和環(huán)路端的電氣隔離作用，從而增強(qiáng)了環(huán)路的抗干擾性。訊號傳輸環(huán)路由電源E、電流監(jiān)視表“A”、靜態(tài)小電流回路電阻R、可調(diào)電阻RW以及訊號發(fā)送環(huán)節(jié)F1、F2……Fn中的光敏三極管g1、g2……gn和訊號接收環(huán)節(jié)J1、J2……Jn中的發(fā)光二極管D1、D2……Dn所構(gòu)成。環(huán)路供電電源E，為獨立的可調(diào)直流穩(wěn)壓電源。訊號輸入輸出環(huán)路是通過光電耦合器的電-光-電兩次耦合作用完成的，是一種理想的隔離方式，無論是對訊號發(fā)送環(huán)節(jié)，還是對訊號接收環(huán)節(jié)都能徹底防止傳輸線路中侵入的共態(tài)噪聲，從而避免了現(xiàn)有技術(shù)的一種“用電壓控制傳送訊號”中，由于共訊號地線所引起的共態(tài)噪聲的缺點。該環(huán)路由于增設(shè)了RW、R串聯(lián)的靜態(tài)小電流回路，并聯(lián)在環(huán)路的A、B兩點間，當(dāng)通道無訊號傳送時，有一靜態(tài)小電流按E(+)-D1-D2-Dn-電流表“A”-R-RW-E(-)路線流動，這是在現(xiàn)有技術(shù)的另一種“用20mA電流環(huán)傳送訊號”所不具有的。當(dāng)通道無訊號傳送時，可對照環(huán)路電流表A細(xì)心調(diào)節(jié)環(huán)路電源E和靜態(tài)小電流回路可調(diào)電阻RW，使靜態(tài)電流在適當(dāng)值。根據(jù)通訊距離、通訊點數(shù)量以及通訊點的離散性，用導(dǎo)線短接環(huán)路A、B兩點，調(diào)整環(huán)路電流E，使環(huán)路電流調(diào)到一定值，該電流即為通訊電流。一般說，通訊距離遠(yuǎn)，通訊點多且分散，可將通訊電流選得偏大些，反之亦然。結(jié)合實際通訊要求，反復(fù)調(diào)整環(huán)路電源和靜態(tài)小電流回路電阻RW直至通訊成功，達(dá)到最佳狀態(tài)，靜態(tài)小電流流過環(huán)路的主要作用是克服發(fā)光二極管D1、D2……Dn1伏左右的工作死區(qū)，使之臨近工作區(qū)和在環(huán)路A、B兩端建立靜態(tài)工作電壓UAB，此電壓即為發(fā)送環(huán)節(jié)的工作電壓。這一點也是在現(xiàn)有技術(shù)的一種“用20mA電流環(huán)傳送訊號”所不具備的。發(fā)送環(huán)節(jié)工作時，光敏三極管在A、B兩點的導(dǎo)通和截止，等效于接通和斷開A、B兩點，使通訊時的環(huán)路電壓變化幅值為UAB從而有效地控制了訊號傳輸環(huán)路傳送訊號時脈沖變化幅度，改善了通訊波形。這一點也是在現(xiàn)有技術(shù)的一種“用20mA電流環(huán)傳送訊號”所做不到的。由靜態(tài)小電流建立的靜態(tài)工作電壓UAB，主要受環(huán)路供電電源E的控制，它不宜調(diào)得過高，調(diào)高UAB勢必升高環(huán)路供電電源電壓，若供電電源和靜態(tài)工作電壓過高，在長線分布參數(shù)的影響下，當(dāng)發(fā)送環(huán)節(jié)截止時，通過傳輸線路會有過多的充電電流流過環(huán)路，使有電流的時間延長。反之，電壓較低時，傳輸線路的充電電流立刻結(jié)束，使所傳送的波形占空系數(shù)變化不大，通訊誤碼率低。通道工作過程是當(dāng)訊號接收環(huán)節(jié)F1輸入端IN為低電平時，T1管由于得到由5V經(jīng)R1、d1、T1發(fā)射極，T1基極流向輸入端IN低電平的基極電流而導(dǎo)通，驅(qū)動發(fā)光二極管d1亦導(dǎo)通，電流流過發(fā)光二極管d1轉(zhuǎn)換成光訊號，相應(yīng)的光敏三極管g1對d1發(fā)出的光訊號進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換使其導(dǎo)通，它近似于短接環(huán)路A、B兩點。環(huán)路靜態(tài)工作電壓UAB，由于g1管導(dǎo)通而變?yōu)間1管的導(dǎo)通管壓降0.1～0.2伏，環(huán)路電流由流經(jīng)RW、R的靜態(tài)小電流增大到幾乎全部流經(jīng)g1管的通訊電流。該電流流過環(huán)路中訊號接收環(huán)節(jié)上的發(fā)光二極管D1～Dn轉(zhuǎn)換成光訊號。訊號接收環(huán)節(jié)J2的光敏三極管G2對D2發(fā)出的光訊號進(jìn)行放大轉(zhuǎn)換成電流流過G2管使其導(dǎo)通，由5V流經(jīng)RW1的電流都從導(dǎo)通的G2管流走，從而使T2管基極無電流流過，T2管由于失去基極電流而截止，使輸出端OUT輸出和IN相反的高電平。當(dāng)訊號接收環(huán)節(jié)F1輸入端IN為高電平時，由5V經(jīng)R1、d1、T1發(fā)射極流向T1基極的電流，由于基極電位的升高而停止流動，T1管由于失去基極電流由原導(dǎo)通進(jìn)入截止，d1管亦隨之截止，d1管由于無電流流過而停止發(fā)光，相應(yīng)的光敏三極管g1由于無光訊號可轉(zhuǎn)換，因而由原導(dǎo)通進(jìn)入截止?fàn)顟B(tài)，環(huán)路電流由流經(jīng)g1管的通訊電流減小到流經(jīng)RW、R的靜態(tài)小電流，同時環(huán)路A、B端恢復(fù)靜態(tài)工作電壓UAB。由于靜態(tài)電流很小，不足以使網(wǎng)上的發(fā)光二極管D1、D2……Dn進(jìn)入發(fā)光工作狀態(tài)，訊號接收環(huán)節(jié)J2的發(fā)光二極管D2，又因電流小不足以使其發(fā)出光敏三極管G2能接收轉(zhuǎn)換的訊號光，G2管由原來的導(dǎo)通變?yōu)榻刂梗?V流經(jīng)RW1的電流由于G2管截止，而經(jīng)R3流入T2管的基極，使T2管導(dǎo)通，致使OUT輸出和IN相反的低電平。從而完成對一個訊號周期的轉(zhuǎn)換傳送。另外距離環(huán)路A、B兩點較遠(yuǎn)且分散的通訊網(wǎng)中，為了進(jìn)一步提高通訊質(zhì)量，也可在發(fā)送環(huán)節(jié)的光敏三極管上再并接靜態(tài)小電流回路電阻R，可調(diào)電阻RW。
本發(fā)明的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實用、調(diào)試方便，即使在遠(yuǎn)距離多點通訊中，也能保證通訊質(zhì)量高、抗干擾性強(qiáng)，能長周期無故障運行，并且由于網(wǎng)絡(luò)通訊采用并聯(lián)發(fā)送方式，可避免網(wǎng)上通訊設(shè)備停電或停運等情況而影響網(wǎng)絡(luò)的正常通訊。
以下結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明本發(fā)明由

圖1所示之(1)、(2)組成。
其中(1)、(2)為結(jié)構(gòu)完全相同的兩個通道，但因IN端和OUT端所處位置不同而分為訊號發(fā)送通道和訊號接收通道?，F(xiàn)以(1)為例說明F1、F2…Fn-結(jié)構(gòu)完全相同的訊號發(fā)送環(huán)節(jié)。
J1、J2…Jn-結(jié)構(gòu)完全相同的訊號接收環(huán)節(jié)。
E-環(huán)路可調(diào)直流電源。
A-50mA環(huán)路直流電流表。
RW、R-串聯(lián)組成的接在環(huán)路A、B兩點的靜態(tài)小電流回路。
參照圖1，(1)通道F1光電耦合器發(fā)光二極管d1一側(cè)，電源電壓5V經(jīng)R1、d1串聯(lián)后接T1發(fā)射極，基極接OUT集電極接訊號地。光電耦合器光敏三極管一側(cè)g1、g2…gn的發(fā)射極與靜態(tài)小電流回路一端并接在環(huán)路A點，其集電極與靜態(tài)小電流回路的另一端并接在環(huán)路B點。A點接E(-)，B點接電流表“A”(-)。J1、J2…Jn光電耦合器發(fā)光二極管一側(cè)，D1陰極接D2陽極，D2陰極接Dn陽極，串聯(lián)后，由D1陽極接E(+)，Dn陰極接電流表“A”(+)。光電耦合器光敏三極管一側(cè)G2、T2發(fā)射極并聯(lián)接5V地，其集電極分別經(jīng)RW1、R2并聯(lián)接5V，T2基極經(jīng)R3接G2集電極，T2集電極接IN輸出。
(2)通道接法同(1)通道。
權(quán)利要求
1.一種靜態(tài)小電流通訊環(huán)路，它由發(fā)送環(huán)節(jié)、傳輸環(huán)路和接收環(huán)節(jié)所組成，本發(fā)明的特征在于a、在傳輸環(huán)路中，靜態(tài)小電流回路電阻R和可調(diào)電阻RW串聯(lián)后，并接于環(huán)路電源E(-)和環(huán)路電流表“A”(-)一側(cè)的A、B兩點間，b、在接收環(huán)節(jié)中，光敏三極管G2和三極管T2的發(fā)射極并聯(lián)在5V地，光敏三極管G2的集電極經(jīng)可調(diào)電阻RW1接于5V上，三極管T2的集電極經(jīng)電阻R2也接于5V上，三極管T2的基極經(jīng)電阻R3接光敏三極管G2的集電極，訊號則由三極管T2的集電極輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜態(tài)小電流通訊環(huán)路。其特征在于接收環(huán)節(jié)中的可調(diào)電阻Rw1值為1～2千歐，電阻R2值為0.5～1千歐，電阻R3值為2.4～3.3千歐。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種靜態(tài)小電流通訊環(huán)路，其特征在于在傳輸環(huán)路中，距離環(huán)路A、B兩點較遠(yuǎn)且分散的通訊網(wǎng)中，也可在發(fā)送環(huán)節(jié)的光敏三極管上，再并接靜態(tài)小電流回路電阻R和可調(diào)電阻RW。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種靜態(tài)小電流通訊環(huán)路。它適用于微機(jī)、儀器、儀表各自及相互間經(jīng)濟(jì)地建立較長距離的通訊設(shè)施，是一種抗干擾能力強(qiáng)的通訊網(wǎng)。其特征在于結(jié)構(gòu)中采用光電隔離的發(fā)送回路和接收回路，更重要的是采用了靜態(tài)小電流回路和并聯(lián)發(fā)送方式，從而達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實用、調(diào)試方便，即使在遠(yuǎn)距離多點通訊中，也能保證可靠、失真很小的通訊。
文檔編號G06F3/00GK1069153SQ91106758
公開日1993年2月17日 申請日期1991年7月26日 優(yōu)先權(quán)日1991年7月26日
發(fā)明者胡宗漢, 張英杰, 彭連建 申請人:巴陵石油化工公司長嶺煉油化工廠