[发明专利]一种带有三层防护的RS485通讯隔离保护电路

说明书

一种带有三层防护的RS485通讯隔离保护电路，涉及网关类通讯设备，目的是为了解决商务网关产品的RS485电路易受雷击或电磁干扰，导致网关产品易损坏的问题。本发明的智能控制单元采用单片机和可编程逻辑电路实现，用于通过RS485总线接收和发送数据；所述隔离保护单元采用光电隔离模块实现，位于智能控制单元与RS485驱动单元之间，用于对两侧的电气信号进行隔离；所述断路保护单元与RS485驱动单元和智能控制单元相连接，用于在商务网关处于非工作状态或关机状态时，将外部通讯线路与主机断开；所述卸荷保护单元与断路保护单元相连接，用于在商务网关外部通讯线路出现过压或雷击时，卸载因过压或雷击所产生的电荷。

技术领域

本发明涉及网关类通讯设备，具体涉及RS485通讯线路的保护技术。

背景技术

在一卡通商务网关的应用中，商务网关与多台消费POS机组成多节点复杂的星型拓扑网络。RS485通讯方式是一卡通前期产品布网通讯所采用的主要方式。RS485通讯以灵敏度高，距离远，稳定性好，实施成本低，支持多节点，适合半双工方式通讯等特点，同样也被众多其它应用系统选择作为通讯方式。

一卡通前期的商务网关产品直接采用了简单的RS485电路通讯方式，自身安全非常脆弱，经常因雷击或电磁干扰导致商务网关维修量大，维修成本高。分析其原因，是由于RS485总线实行长距离传输(1200米以上)，而且其传输线通常暴露于户外，因此极易因为雷击等原因引入过电压，而RS485收发器工作电压较低(5V左右)，其本身耐压也非常低(-7V～+12V)，一旦引入过压，就会被击穿损坏。在有强烈的浪涌能量出现时，甚至可以看到收发器爆裂，线路板焦糊的现象，更为严重的是，过压冲击有时会烧毁整个设备的其它任何功能单元，造成整台设备损毁无法修复。

发明内容

本发明的目的是为了解决商务网关产品的RS485电路易受雷击或电磁干扰，导致网关产品易损坏的问题，提供一种带有三层防护的RS485通讯隔离保护电路。

本发明所述的一种带有三层防护的RS485通讯隔离保护电路包括智能控制单元、隔离保护单元、RS485驱动单元、断路保护单元和卸荷保护单元；

本发明所述的一种带有三层防护的RS485通讯隔离保护电路中，主要的控制信号既有来自智能控制单元的数据发送信号TXDo、数据接收信号RXDi_n、数据方向信号DTRo、以及断路控制信号M/S_485MODE，又有来通向POS机组合的RS485通讯信号POS485p1和POS485n1。

所述智能控制单元采用单片机和可编程逻辑电路实现，用于通过RS485总线接收和发送数据；

所述隔离保护单元采用光电隔离模块实现，位于智能控制单元与RS485驱动单元之间，用于对两侧的电气信号进行隔离；

所述断路保护单元与RS485驱动单元和智能控制单元相连接，用于在商务网关处于非工作状态或关机状态时，将外部通讯线路与主机断开；

所述卸荷保护单元与断路保护单元相连接，用于在商务网关外部通讯线路出现过压或雷击时，卸载因过压或雷击所产生的电荷。

进一步地，所述光电隔离模块包括两个光电耦合器件，且每个光电耦合器件两侧均配置有驱动电阻。

进一步地，所述两个光电耦合器件分别为光电耦合器件U1和光电耦合器件U4，所述驱动电阻包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R13、以及电阻R14；

所述光电耦合器件U1输入侧的两个发光二极管的阴极用于接收来自智能控制单元的信号，所述两个发光二极管的阳极分别连接电阻R6的一端和电阻R7的一端，电阻R6的另一端和电阻R7的另一端连接3.3V电源；所述光电耦合器件U1输出侧的两个三极管的发射极连接电源地，所述两个三极管的集电极分别连接电阻R4的一端和电阻R5的一端，所述电阻R4的另一端、电阻R5的另一端以及该侧两个光电二极管的阴极均连接M5V电源；两个三极管的集电极还同时连接RS485驱动单元；