Page 40 - 网络电信2023年9月刊
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解 决 方 案
模块2的ＲS485通讯芯片所发送的理论信号波形如图8所
图5 TVS二极管原理图
示，在默认情况下模块1光模块的ＲD引脚一直保持高电平，
ＲS485通讯芯片的ＲE引脚被使能，则 ＲS485通讯芯片一直保
持接收状态接收DPU的数据也就是波形图中的TX信号。
图8 模块2发送的数据
模块1的ＲS485通讯芯片所接收的信号波形如图9所示，
默认情况下TX、ＲX引脚接收到的都为高电平，同时使能输入
TBU会在不到1μs的时间内将受保护的电路与电涌断开，并保 端的信号是光模块经过一个与非门所得到的信号为低电平，则
持高阻态，电路处于阻隔状态 ［10］ 。TBU在高阻状态时，电路中 ＲS485通讯芯片处于接收状态，A、B信号线处于高阻状态，其
的电流非常小，一般不到1mA。当电压降至VＲESET以下或者静 发送的数据由上拉电阻和下拉电阻所决定，此时ＲS485芯片发
态电流被移除时，TBU自动重置为低阻抗状态，系统恢复正常工 送给I/O卡件的信号为高电平。当DI引脚接收到起始位时，其上
作。 的信号变为低电平，此时使能端接收到高电平，ＲS485芯片处
气体放电管GDT的作用是当其两端电压超过电路正常工作的 于发送状态，发送数据为光模块接收到的ＲD数据为逻辑0。接
电压时，GDT中的气体由于产生的电荷开始电离，此时GDT相当 收到的第1位数据与起始位相同，第2位数据为“1”，则ＲD上
于短路，可以通过大电流保护后面的电路。TBU和GDT的组合可 的数据由低电平变为高电平，ＲS485芯片为接收状态，发送给
以使得整个电路的ESD、EFT和电涌保护级别都达到4级。 I/O卡件的数据与默认状态一致为逻辑1。如图9所示，ＲX为模
图6 TBU的伏安特性曲线 块1接收到的信号，A－B为经过通讯芯片转化后的ＲS485电平。
图9 模块1接收的数据
三、工作原理 四、测试结果
以一个实例来说明ＲS485转光纤模块在DCS系统中的应用。 按照图7搭建测试系统，利用示波器抓取模块1和模块2中
系统框图如图7所示，在DCS系统部署中I/O卡件所在的远程控制 ＲS485通讯芯片引脚的波形图，如图10～图13所示。图10为测
站与DPU的距离较远，因此需要远距离传输。以DPU发送0x66给 试模块2的A、B引脚的电压差波形图，其高电平电压为3.84V表
I/O卡件为例，默认情况下光纤上传输的数据为逻辑1，模块1和 示ＲS485的逻辑1，低电平为－4V表示ＲS485逻辑0，所以发送
模块2的ＲS485通讯芯片都处于接收状态。 的数据为0x66。图11为经过MAX14783E芯片转换后的ＲO引脚电
图7 DCS系统框图 平，其与图8的理论发送波形相一致。图12为模块1的DI引脚接
收到的波形，其与图11发送的波形相同表示传输的数据正确。
DI引脚的数据转化为ＲS485电平信号的波形如13所示，其与图9
中A－B的理论波形相同，表明ＲS485转光纤模块在实际系统中
可以帮助解决主控与I/O卡件在远距离通信中所产生的信号衰减
和电磁干扰等问题。
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