一种自动切换的rs485通信接口电路
技术领域
1.本实用新型涉及485通信接口电路领域。
背景技术：
2.随着数字技术的发展，由plc构成的系统也日益复杂，单个模块往往难以满足要求，这时往往要使用多个功能模块组成一个分布式的系统，多个plc之间可以采用rs485总线进行连接通信。在硬件实现上，rs485只用两条线，采用差分信号进行传输，与rs232相比，rs485总线的传输距离更长，抗干扰能力更强，硬件接口成本低，各设备之间的连接成本也低，这些特性也是工业系统中使用rs485总线的主要原因。在软件实现上，由于rs485总线在软件设计上与rs232总线基本兼容，其通信软件设计简单，所有的plc都有uart(通用异步收发器)功能，可以很容易地实现软件的设计。rs458工业应用成熟，大量的已有工业设备均提供rs485接口，因而时至今日，rs485总线工业应用中还具有十分重要的地位。
3.为了增强抗干扰能力，一般rs485的a线和b线分别串入有一个自恢复保险丝，该保险丝是热敏
电阻。热敏电阻是由聚合物基体和使其导电的碳黑粒子组成。由于这种材料具有一定的导电能力，因而其上会有电流通过。当有过电流通过热敏电阻时，产生的热量将使其膨胀，从而碳黑粒子将分离、其电阻将上升。这将促使热敏电阻更快的产生热量，膨胀得更大，进一步使电阻升高。导致在高温或超高温情况下，rs485的a线和b线电阻变大，一旦电阻值变大超过rs485芯片的负载能力，rs485将不能正常通讯，从而导致整个plc系统不能正常工作。
技术实现要素：
4.本实用新型针对以上问题，提出了一种自动切换的rs485通信接口电路，通过检测系统工作温度，切换a线和b线的通道，保证在高温或超高温情况下，rs485的a线和b线电阻不变，rs485能正常通讯，整个plc系统还能正常工作。
5.本实用新型的技术方案为：rs485通信接口电路包括rs485芯片、接口以及连接在二者之间的a线和b线，在a线和b线上分别设有ptc电阻；
6.rs485通信接口电路还包括用于采集rs485芯片工作温度的ntc电阻，用于产生控制信号的
电压比较器以及在电压比较器控制下工作的两个
继电器，在两个ntc电阻的两端并联短接线，通过两个继电器分别控制两个短接线导通或断电，进而控制两个ptc电阻导通或断电。
7.进一步的，rs485通信接口电路包括rs485芯片、接口p1以及连接在二者之间的ptc电阻rt1、ptc电阻rt2，
所述ptc电阻rt1的一端通过a1线连接，另一端则通过a2线连接接口p1，所述ptc电阻rt2的一端通过b1线连接，另一端则通过b2线连接接口p1。
8.进一步的，其中一个短接线的两端分别接入a1线、a2线，另一个短接线的两端则分别接入b1线、b2线，在两个短接线中串接有开关，通过两个继电器的控制开关。
9.进一步的，rs485通信接口电路还包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻rt3、电压比较
器u1a、三极管q1、三极管q2、继电器k1、继电器k2；
10.所述电阻r1的一端连接电源vcc，另一端连接电压比较器u1a的3脚，所述电阻r3的一端接地，另一端也连接电压比较器u1a的3脚；
11.所述电阻r2的一端连接电源vcc，另一端连接电压比较器u1a的2脚，所述电阻rt3的一端接地，另一端也连接电压比较器u1a的2脚，电阻rt3为ntc热敏电阻；
12.所述电压比较器u1a的4脚连接电源vcc、11脚接地且1脚为输出端；
13.所述三极管q1的集电极连接继电器k1，基级连接电压比较器u1a的1脚，发射极接地，继电器k1还连接电源vcc；所述三极管q2的集电极连接继电器k2，基级连接电压比较器u1a的1脚，发射极接地，继电器k2还连接电源vcc。
14.本实用新型解决了现有技术中含有ptc保护的rs485电路在高温或超高温情况下，rs485的a线和b线电阻值变大，rs485不能正常通讯问题。本实用新型的方案成本低，电路简单，直接解决了rs485电路在高温和超高温下的通信故障，降低plc系统在高温下的系统风险，增加产品的高温环境下工作的可靠性。
附图说明
15.图1是本案的结构示意图，
16.图2是本案的电路结构图。
具体实施方式
17.为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
18.本实用新型的电路原理如图1所示，框出部分为原有rs485电路，rs485通信接口电路包括rs485芯片、接口以及连接在二者之间的a线和b线，在a线和b线上分别设有ptc电阻；
19.本案在原有rs485电路的基础上增加了用于采集rs485芯片工作温度的ntc电阻，用于产生控制信号的电压比较器以及在电压比较器控制下工作的两个继电器，在两个ntc电阻的两端并联短接线，通过两个继电器分别控制两个短接线导通或断电，进而控制两个ptc电阻导通或断电。
20.具体来说，使用ntc电阻采集温度，功能是检测rs485电路工作环境温度；电压比较器产生控制信号，控制继电器工作，产生自动切换通道，继电器工作使a线上并联的短接线导通，降低高温或超高温下的a线的电阻值；继电器工作使b线并联的短接线导通，降低高温或超高温下的b线的电阻值，与a线并联的短接线同时导通。
21.具体电路结构如图2所示，rs485通信接口电路包括rs485芯片、接口p1以及连接在二者之间的ptc电阻rt1、ptc电阻rt2，所述ptc电阻rt1的一端通过a1线连接，另一端则通过a2线连接接口p1，所述ptc电阻rt2的一端通过b1线连接，另一端则通过b2线连接接口p1。
22.其中一个短接线的两端分别接入a1线、a2线，另一个短接线的两端则分别接入b1线、b2线，在两个短接线中串接有开关，通过两个继电器的控制开关。
23.rs485通信接口电路还包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻rt3、电压比较器u1a、三极管q1、三极管q2、继电器k1、继电器k2；
24.所述电阻r1的一端连接电源vcc，另一端连接电压比较器u1a的3脚，所述电阻r3的
一端接地，另一端也连接电压比较器u1a的3脚；
25.所述电阻r2的一端连接电源vcc，另一端连接电压比较器u1a的2脚，所述电阻rt3的一端接地，另一端也连接电压比较器u1a的2脚，电阻rt3为ntc热敏电阻；
26.所述电压比较器u1a的4脚连接电源vcc、11脚接地且1脚为输出端；
27.所述三极管q1的集电极连接继电器k1，基级连接电压比较器u1a的1脚，发射极接地，继电器k1还连接电源vcc；所述三极管q2的集电极连接继电器k2，基级连接电压比较器u1a的1脚，发射极接地，继电器k2还连接电源vcc。
28.图2中vcc，gnd是电压的正负 ，一般是个固定值，3.3v、5v或者12v；
29.vcc通过电阻r1和电阻r3分压，产生一个电压v1，该电压值取决于r1和r3阻值，具体值需依据rs485电路需保护的温度点，确定保护温度点后，r1和r3阻值不变；
30.vcc通过电阻r2和电阻rt3分压，产生一个电压v2，r2的阻值依据不同vcc值不同，r2的阻值确定后不变。 rt3是ntc热敏电阻，当温度升高，阻值变小；
31.u1a是电压比较器或者运放，其原理是当3脚电压高于2脚，1脚输出高电平。3脚电压低于2脚，1脚输出低电平；q1和q2是npn三极管，此处也可以用nmos管，k1和k2是继电器，其原理就是线圈加电压后，是常开触点变成常闭，断开后变成常开。
32.电路工作原理：常温环境下，v2电压值大于v1电压值，当温度升高 rt3 阻值变小，v2电压值减小，当v2电压值小于v1电压值，u1a输出高电平，高电平分别驱动q1和q2导通，继电器k1和k2线圈通电，继电器动作，这样a1线和a2线将不经过rt1直接接通，b1线和b2线将不经过rt2直接接通。
33.由于继电器k1和k2的导通电阻值一般是几欧，远小于高温或者超高温下ptc热敏电阻，一般是几百到几千欧。这样就降低了rs485的a线和b线的电阻值，保证rs485通讯正常，此电路温度值和电压值设定后，无需任何人工干涉，可以自动切换工作（经过ptc或者是经过继电器），成本低，可靠性高，可以用于各种环境复杂的工业场合。
34.本实用新型具体实施途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。
技术特征：
1.一种自动切换的rs485通信接口电路，rs485通信接口电路包括rs485芯片、接口以及连接在二者之间的a线和b线，在a线和b线上分别设有ptc电阻；其特征在于，rs485通信接口电路还包括用于采集rs485芯片工作温度的ntc电阻，用于产生控制信号的电压比较器以及在电压比较器控制下工作的两个继电器，在两个ntc电阻的两端并联短接线，通过两个继电器分别控制两个短接线导通或断电，进而控制两个ptc电阻导通或断电。2.根据权利要求1所述的一种自动切换的rs485通信接口电路，其特征在于，rs485通信接口电路包括rs485芯片、接口p1以及连接在二者之间的ptc电阻rt1、ptc电阻rt2，所述ptc电阻rt1的一端通过a1线连接，另一端则通过a2线连接接口p1，所述ptc电阻rt2的一端通过b1线连接，另一端则通过b2线连接接口p1。3.根据权利要求2所述的一种自动切换的rs485通信接口电路，其特征在于，其中一个短接线的两端分别接入a1线、a2线，另一个短接线的两端则分别接入b1线、b2线，在两个短接线中串接有开关，通过两个继电器的控制开关。4.根据权利要求3所述的一种自动切换的rs485通信接口电路，其特征在于，rs485通信接口电路还包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻rt3、电压比较器u1a、三极管q1、三极管q2、继电器k1、继电器k2；所述电阻r1的一端连接电源vcc，另一端连接电压比较器u1a的3脚，所述电阻r3的一端接地，另一端也连接电压比较器u1a的3脚；所述电阻r2的一端连接电源vcc，另一端连接电压比较器u1a的2脚，所述电阻rt3的一端接地，另一端也连接电压比较器u1a的2脚，电阻rt3为ntc热敏电阻；所述电压比较器u1a的4脚连接电源vcc、11脚接地且1脚为输出端；所述三极管q1的集电极连接继电器k1，基级连接电压比较器u1a的1脚，发射极接地，继电器k1还连接电源vcc；所述三极管q2的集电极连接继电器k2，基级连接电压比较器u1a的1脚，发射极接地，继电器k2还连接电源vcc。
技术总结
本实用新型公开了一种自动切换的RS485通信接口电路，涉及485通信接口电路领域。通过检测系统工作温度，切换A线和B线的通道，保证在高温或超高温情况下，RS485的A线和B线电阻不变，RS485能正常通讯，整个PLC系统还能正常工作。RS485通信接口电路包括RS485芯片、接口以及连接在二者之间的A线和B线，在A线和B线上分别设有PTC电阻；还包括用于采集RS485芯片工作温度的NTC电阻，用于产生控制信号的电压比较器以及在电压比较器控制下工作的两个继电器，在两个NTC电阻的两端并联短接线，通过两个继电器分别控制两个短接线导通或断电，进而控制两个PTC电阻导通或断电。成本低，电路简单，直接解决了RS485电路在高温和超高温下的通信故障。障。障。
技术研发人员：
苏朝文 谢梦
受保护的技术使用者：
傲拓科技股份有限公司
技术研发日：
2022.12.01
技术公布日：
2023/3/24
