[關鍵詞]平衡傳送 差分接收 串口竊電 瞬態電壓抑制
一、引言
串口泵也稱為RS232隔離長線驅動器,是德陽四星電子技術開發中心研制RS232/RS422/RS485系列產品之一,外形采用DB25轉接盒,外插RS232串口,即插即用,使用極為方便。獨特串口竊電技術使該 系列產品不需要外接電源,需靠初始化設置串口來供電,使用本系列產品后均不會對軟件作任何修改,確保適合一切軟件!該產品全部采用工業級元器件,并設有抗雷擊等瞬態電壓抑制電路。特別適用于工業現場,野外等惡劣環境.
二、工作原理
采用RS232接口單端信號傳送方式,通訊距離只能達到15米,很大程度上限制了計算機應用范圍。影響計算機正常通訊因素主要有電磁輻射干擾(噪聲干擾)和電源干擾(串擾)。電磁輻射干擾主要來自于工業現場各種用電器,它通訊電纜線上產生感應電勢等噪聲干擾使系統不能正常工作。電源干擾主要原因是設備電源電路不夠理想,如兩臺設備所用電源不同相;設備接不好;兩臺設備處不同電力分布網,電位不同等原因兩臺設備之間產生電位差而形成串擾。
可見:Er=Et+En+Eg,Et為十幾伏,Eg一般為幾十伏至幾百伏,En若是來自用電器一般不超過幾十伏,若是來自雷電則可達幾千伏。 RS232接口所能承受最大電壓是25伏,由此可見,幾十伏以上干擾信號會影響正常通訊足可將接口燒毀。
SC-232系列光隔離長線收發器是將RS232接口數據傳送方式轉換成雙端平衡信號傳輸,并用高速光隔離器件將兩臺設備隔離開,差分接收器接收到雙端平衡信號后再還原成RS232信號送至RS232接口。
Et為發送端電壓,Er為接收端電壓,En為干擾電壓,Eg為電位差。
Er=Et+En-En=Et
采用雙端平衡傳輸和差分接收,使加兩根導線上干擾信號可以相互抵消而不影響正常信號傳輸,有效克服了噪聲干擾。同時光隔離器作用,使兩臺通訊設備之間電位差Eg不會對信號有任何影響。徹底解決了通訊中串擾和噪聲干擾。
經實測,使用串口泵后波特率為9600bps時通訊距離可達2公里,若降低通訊速率,則可相應延長通訊距離。
三、工作電源竊取
本裝置不需外接電源,其工作電源從RS232接口上竊取。如圖4所示:圖中TXD、RTS、DTR是RS232輸出信號,每根信號線可提供約9mA輸出電源,通訊時其電壓+10V和-10V之間跳變,通訊停止后其電壓極性不定,但開機上電時全部為-10V。該三個信號經D1~D6全波整流和C1、C2濾波后到+9V和-9V直流電壓,若是開機上電狀態則-9V電壓。IC1和IC2分別是負電壓到正電壓轉換器和正電壓到負電壓轉換器,將輸入電壓轉換極性并升壓,這樣TXD、RTS、DTR是什么極性都能DW1和DW2端到+9V和-9V穩定電壓。亦即不需靠軟件設置來到工作電壓,確保適合所有軟件!其實只需以上任意一根信號線即可滿足要求。
四、瞬態電壓干擾接口保護
本裝置采用平衡差分傳輸方式,具有良好抗電磁干擾能力,光電隔離電路能有效抑制電位差干擾。采用屏幕電纜對抑制射頻干擾很有效,但屏蔽電纜線電容較大,會相應降低通訊速率。除上述常見干擾因素外,瞬態電壓干擾是威脅通訊接口安全元兇之一。
瞬態電壓抑制器TVS是一種高效能電路保護器件,外形及符號同普通穩壓管,所不同是,它是一種特制齊納二級管,能經受高達數千伏脈沖電壓和數十乃至數百安培浪涌電流,能承受功率高達數千瓦。同時TVS具有極小極間電容,并不會影響信號正常傳輸。
給出了本采用TVS保護電路。發送端和接受端各采用3個TVS單元,分別對線路之間、線路對之間瞬態電壓干擾進行抑制,消強電進入而產生通訊口被燒毀現象,有效保證了整個通訊系統安全運行。
五、結束語
串口泵可廣泛用于各種工業控制系統、計算機通訊系統等一切采用RS232通訊設備,對延長通訊距離、抗干擾和保護接口等方面不失為一種經濟可靠裝置。以上原理,還可設計出RS232到RS422/RS485等各種通訊規程轉換器,不需要外接電源?! ?/DIV>










