通信總線防高壓侵入保護裝置及其保護方法
2023-05-15 16:19:16
專利名稱：通信總線防高壓侵入保護裝置及其保護方法
技術領域：
本發明涉及一種保護裝置及方法，具體涉及的是一種通信總線防高壓侵入保護裝
置及其保護方法。
背景技術：
隨著微處理器的快速發展和廣泛的應用，數字通信網絡延伸到工業過程現場成為 可能，產生了以微處理器為核心，使用集成電路代替常規電子線路，實施信息採集、顯示、處 理、傳輸以及優化控制等功能的智能設備。設備之間彼此通信、控制，在精度、可操作性以及 可靠性、可維護性等都有更高的要求。由此，導致了現場總線的產生。 隨著現場總線的產生，現場總線的布線和接線也顯得越來越重要。由於各個廠家 的通信設備和通信產品的不同，以及現場接線人員的疏忽，現場接錯通信線路的問題也越 來越多，從而造成220V等級高電壓(含6V-250V的AC或DC)侵入總線，燒毀通信模塊甚至 整個設備。 例如，在RS485總線布線的實際施工當中，由於走線都是通過管線走，施工方有的 時候為了圖方便，直接將RS485信號線和電源線綁在一起，由於強電具有強烈的電磁信號 對弱電進行幹擾，從而導致RS485信號不穩定，導致通信不穩定。
RS485布線不規範，很容易造成信號反射導致總線不穩定。
RS485總線可能和220V等級電源線短時間或長時間接觸。 RS485總線必須要接地。在很多技術文檔中，都提到RS485總線必須要接地，但 是沒有詳細的提出如何接地。嚴格的說，RS485總線必須要單點可靠接地。單點就是整個 RS485總線上只能是有一個點接地，不能多點接地，因為將其接地是因為要將地線( 一般都 是屏蔽線作地線)上的電壓保持一致，防止共模幹擾，如果多點接地適得其反。可靠接地時 整個RS485線路的地線必須要有良好的接觸，從而保證電壓一致，因為在實際施工中，為了 接線方便，將線剪成多段再連接，但是沒有將屏蔽線作良好的連接，從而使得其地線分成了 多段，電壓不能保持一致，導致共模幹擾。
發明內容
本發明目的是提供一種通信總線防高壓侵入保護裝置及其保護方法，可以保護通 信總線在高壓侵入時自動防護，保護通信總線的安全，在高壓侵入結束後，自動恢復總線的 正常工作；在沒有高壓侵入的情況下，對通信總線沒有幹擾，還具有即時顯示報警和防雷電 功能。 為了達到上述目的，本發明的技術方案是一種通信總線防高壓侵入保護裝置，包 括，殼體和設於殼體內的保護電路，其特點是，所述殼體的一側壁上設有正常總線兩端，殼 體的另一側壁上設有防高壓入侵的總線端、接地端及指示燈Dl ; 所述保護電路包括顯示報警電路、防高壓侵入速斷保護電路、防雷擊電路；
所述顯示報警電路的兩端並接在防高壓入侵的總線兩端；
所述防雷擊電路的端1、端2並接在防高壓入侵的總線兩端； 所述防高壓侵入速斷保護電路，包括防高壓侵入速斷保護器R2、R3，瞬態抑制二極 管T1，T2 ;防高壓侵入速斷保護器R2的端1、R3的端1分別與防高壓入侵的總線兩端連接， 瞬態抑制二極體T1、T2的正端分別與正常總線的兩端及過防高壓侵入速斷保護器R2、R3的 端2並接，瞬態抑制二極體Tl、 T2的負端相連接。 上述的通信總線保護裝置，其中，所述的顯示報警電路由發光二極體負端串接一 限流電阻Rl構成，該發光二極體的正端與防高壓入侵的總線端連接，限流電阻Rl的另一端 與防高壓入侵的總線端連接。 上述的通信總線保護裝置，其中，所述的防雷擊電路由防雷管構成，該防雷管的端 1、端3分別與防高壓侵入的總線端連接。 上述的通信總線保護裝置，其中，所述設置在殼體另一側上的接地端由端連接構 成，該接地端與瞬態抑制二極體Tl、 T2的負端、防雷管的端2並接。 上述的通信總線保護裝置，其中，所述的殼體上設有的指示燈是所述保護電路中 的發光二極體D1。 上述的通信總線保護裝置，其中，所述的防高壓侵入速斷保護器件R2、 R3採用高 分子聚合物正係數溫度電阻。 上述的通信總線保護裝置，其中，所述的限流電阻R1採用高阻值的電阻。 —種用於通信總線保護裝置的保護方法，其特點是，該方法包括 步驟l，將本通信保護裝置串接在計算機與外部設備之間的總線中； 步驟2，當有220V等級高電壓侵入本裝置的總線端121、 122，本裝置自動顯示報
警、切斷電源； 步驟3，當無高電壓侵入，則電路工作正常。 上述的保護方法，其中，在所述步驟1中還包括以下步驟 步驟1. l，將殼體上的防高壓入侵的總線端121U22與鄰近有高壓侵入區域的總 線端連接； 步驟1. 2，將殼體上的正常總線端111U12與連接計算機的總線端連接；
步驟1. 3，將殼體上的接地端123、 124與總線的接地端並接。
上述的保護方法，其中，在所述步驟2中還包括以下步驟 步驟2. l，有高壓侵入本裝置100，設置在殼體上的指示燈Dl顯示紅色亮光，自動 報警； 步驟2. 2，保護電路中的瞬態抑制二極體Tl、 T2瞬間導通；
步驟2. 3，保護電路中的過流保護器R2、 R3過流截斷； 步驟2.4，在正常運行時，本裝置的對地阻抗非常大，串連在電路中的阻抗則非常 小；在雷電襲擊通信總線時，本裝置發揮了良好的電壓鉗位作用，其鉗位電壓低於總線晶片 的耐受電壓水平。 本發明通信總線防高壓侵入保護裝置及其防高壓侵入的保護方法的優點和有益 效果是 1.本發明通信總線防高壓侵入 護裝置由於設有保護電路可以自動保護通信設 備，延長通信晶片的壽命，有效的保護通信的暢通；
2.本發明通信總線防高壓侵入保護裝置由於設有防雷擊電路，可防雷電； 3.本發明通信總線防高壓侵入保護裝置由於設有顯示報警電路，具有及時顯示紅
色報警信號的功能。 4.本發明通信總線防高壓侵入保護裝置串接在計算機與外部設備的總線中，採用本 發明的保護方法能有效防止220V高電壓(含6V-250V的AC或DC)的侵入，從而保護通信設備。
圖1是本發明通信總線防高壓侵入保護裝置的外部結構示意圖； 圖2是本發明通信總線防高壓侵入保護裝置中的保護電路原理圖； 圖3是本發明通信總線防高壓侵入保護裝置串接在多路串口伺服器的應用示意
圖； 圖4是本發明通信總線防高壓侵入保護裝置串接在單路設備的應用示意圖。
具體實施例方式
本發明通信總線保護裝置CPD (Communication Protective Device)正是針對現 場出現的通信總線受220V等級高電壓(含6V-250V的AC或DC)侵入，為用戶的通信設備 提供的通信總線保護，使越來越多的通信設備免受220V等級高電壓侵入而被燒毀，同時提 供可靠的顯示報警和防雷電功能。 請參見圖1所示， 一種通信總線防高壓侵入保護裝置，包括，殼體10和設於殼體10 內的保護電路20，殼體10的一側壁上11設有正常總線端Hl、112，殼體10的另一側壁上 12上設有防高壓入侵的總線端121、122、接地端123、124及指示燈D1。
請參見圖2所示，保護電路20包括、防雷擊電路21、顯示報警電路22、防高壓侵 入速斷保護電路23 ;所述顯示報警電路21的兩端並接在防高壓入侵的總線兩端121U22 ; 顯示報警電路21由發光二極體Dl負端串接一限流電阻Rl構成，限流電阻Rl採用高阻值 電阻。該發光二極體的正端與防高壓入侵的總線端122連接，限流電阻R1的另一端與防高 壓入侵的總線端121連接。殼體另一側壁10上設有的指示燈是所述保護電路20中的發光 二極體D1。 所述防雷擊電路的端1、端3並接在防高壓入侵的總線兩端121U22 ;防雷擊電路 由防雷管Sl構成，該防雷管Sl的端1、端3分別與防高壓侵入的總線端121U22連接。
防高壓侵入速斷保護電路23包括防高壓侵入速斷保護器R2、R3，型號為P0300SB 的瞬態抑制二極體Tl， T2 ;防高壓侵入速斷保護器件R2、 R3採用型號為WH600-110的高分 子聚合物正係數溫度電阻。防高壓侵入速斷保護器R2的端1、R3的端1分別與防高壓入侵 的總線兩端121、122連接，瞬態抑制二極體T1、 T2的正端分別與正常總線的兩端111U12 及防高壓侵入過斷保護器R2、 R3的端2並接，瞬態抑制二極體Tl、 T2的負端相連接。
設置在殼體另一側12上的接地端由端123、124連接構成，該接地端與瞬態抑制二 極管Tl、 T2的負端、防雷管的端2並接。 通信總線防高壓侵入保護裝置可以保證當總線間有220V等級高電壓侵入時，有 大電流流過通信總線防高壓侵入保護裝置的元器件使其溫度快速上升，通信總線防高壓侵 入保護裝置的元器件會迅速進入高阻態，電流被迅速夾斷；同時過壓保護器件反向擊穿快速導通，使電流通過過壓保護器件接地，並將電壓限制在過壓保護器件擊穿電壓附近，從而 對通信設備起到保護作用。 請參見圖3是本發明通信總線防高壓侵入保護裝置串接在多路串口伺服器的應 用示意圖，多個本發明通信總線防高壓侵入保護裝置100分別串接在計算機200與伺服器 300的總線400中，本發明裝置100與高壓侵入區域相鄰近，從而可有效保護通信設備和通 信總線400。 請參見圖4是本發明通信總線防高壓侵入保護裝置100串接在單路設備的應用示
意圖，本發明裝置100串接在單個設備500的總線400中，本發明裝置100與高壓侵入區域
相鄰近，從而可有效保護通信設備和通信總線400。 上述的應用保護詳見以下的保護方法。 —種用於通信總線保護裝置的保護方法，包括 步驟l，將本通信保護裝置串接在計算機與外部設備之間的總線中； 步驟1. l，將殼體上的防高壓入侵的總線端121U22與鄰近有高壓侵入區域的總
線端連接； 步驟1. 2，將殼體上的正常總線端111U12與連接計算機的總線端連接；
步驟1. 3，將殼體上的接地端123、 124與總線的接地端並接。 步驟2，當有220V等級高電壓侵入本裝置的總線端121、 122，本裝置自動顯示報 警、切斷電源； 步驟2. l，有高壓侵入本裝置100，設置在殼體上的指示燈Dl顯示紅色亮光，自動 報警； 步驟2. 2，保護電路中的瞬態抑制二極體Tl、 T2瞬間導通；
步驟2. 3，保護電路中的過流保護器R2、 R3過流截斷； 步驟2.4，在正常運行時，本裝置的對地阻抗非常大，串連在電路中的阻抗則非常 小；在雷電襲擊通信總線時，本裝置發揮了良好的電壓鉗位作用，其鉗位電壓低於總線晶片 的耐受電壓水平。 步驟3，當無高電壓侵入，則電路工作正常。 綜上所述，本發明可以自動保護通信設備，延長通信晶片的壽命，通信總線防高壓 侵入保護裝置100可以在瞬間脈衝電壓侵入時，同樣起到保護作用，保證頻繁的瞬間或較 長時間的220V等級高電壓無法侵入到通信晶片內部；有效的保護通信的暢通，本發明在保 護了設備的同時，也保證了自動化監測和控制的暢通，從而使得用戶的生產和生活能夠有 條不紊的進行。同時具有防雷擊抗浪湧，不但能達到防雷擊的作用，還達到了以下要求在 正常運行時，雷電保護器的接入不會影響信號的正常傳輸，通信總線防高壓侵入保護裝置 100的對地阻抗非常大，串連在電路中的阻抗則非常小；在雷電襲擊通信總線時，通信總線 防高壓侵入保護裝置100發揮了良好的電壓鉗位作用，在抑制雷電襲擊過程中，通信總線 防高壓侵入保護裝置100自身完好無損；對雷電襲擊具有足夠快的響應速度。
在現場，當通信總線上受到220V高壓侵入的時候，人們往往無法及時發現，造成 通信設備和監控設備的大量燒毀。而安裝本發明以後，不但可以有效的保護設備，而且通信 總線防高壓侵入保護裝置100的面板上的指示燈會閃爍剌眼的紅色，使得現場的調試人員 或用戶可以及時發現和處理。
權利要求
一種通信總線防高壓侵入保護裝置，包括殼體和設於殼體內的防高壓侵入的保護電路，其特徵在於所述殼體的一側壁上設有正常總線端(121、122)，殼體的另一側壁上設有防高壓入侵的總線端(111、112)、接地端(123、124)及指示燈D1；所述保護電路包括顯示報警電路、防高壓侵入速斷保護電路、防雷擊電路；所述顯示報警電路的兩端並接在防高壓入侵的總線兩端(121、122)；所述防雷擊電路的端1、端2並接在防高壓入侵的總線兩端(121、122)；所述防高壓侵入速斷保護電路，包括防高壓侵入速斷保護器R2、R3，瞬態抑制二極體T1，T2；防高壓侵入速斷保護器R2的端1、R3的端1分別與防高壓入侵的總線兩端(121、122)連接，瞬態抑制二極體T1、T2的正端分別與正常總線的兩端(111、112)及防高壓侵入速斷保護器R2、R3的端2並接，瞬態抑制二極體T1、T2的負端相連接。
2. 根據權利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護裝置，其特徵在於所述的顯示報 警電路由發光二極體負端串接一限流電阻R1構成，該發光二極體的正端與防高壓入侵的 總線端122連接，限流電阻Rl的另一端與防高壓入侵的總線端121連接。
3. 根據權利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護裝置，其特徵在於；所述的防雷擊 電路由防雷管構成，該防雷管的端1、端3分別與防高壓侵入的總線端121、122連接。
4. 根據權利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護裝置，其特徵在於所述設置在殼 體另一側上的接地端由端123、124連接構成，該接地端與瞬態抑制二極體T1、T2的負端、防 雷管的端2並接。
5. 根據權利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護裝置，其特徵在於所述的殼體上 設有的指示燈是所述保護電路中的發光二極體Dl。
6. 根據權利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護裝置，其特徵在於所述的防高壓 侵入速斷保護器件R2、 R3採用高分子聚合物正係數溫度電阻。
7. 根據權利要求1所述的通信總線防高壓侵入保護裝置，其特徵在於，所述的限流電 阻R1採用高阻值的電阻。
8. —種用於通信總線防高壓侵入保護裝置的保護方法，其特徵在於該方法包括 步驟l，將本通信總線防高壓侵入保護裝置串接在計算機與外部設備之間的總線中； 步驟2，當有220V等級高電壓侵入本裝置的總線端121、122，本裝置自動顯示報警、切斷電源；步驟3，當無高電壓侵入，則電路工作正常。
9. 根據權利要求8所述的保護方法，其特徵在於，在所述步驟1中還包括以下步驟 步驟1. l，將殼體上的防高壓入侵的總線端121U22與鄰近有高壓侵入區域的總線端連接；步驟1. 2，將殼體上的正常總線端111U12與連接計算機的總線端連接； 步驟1. 3，將殼體上的接地端123、 124與總線的接地端並接。
10. 根據權利要求8所述的保護方法，其特徵在於，在所述步驟2中還包括以下步驟 步驟2. l，有高壓侵入本裝置IOO，設置在殼體上的指示燈DI顯示紅色亮光，自動報壑；步驟2. 2，保護電路中的瞬態抑制二極體Tl、 T2瞬間導通；步驟2. 3，保護電路中的防高壓侵入過流保護器R2、 R3過流截斷； 步驟2.4，在正常運行時，本裝置的對地阻抗非常大，串連在電路中的阻抗則非常小；在雷電襲擊通信總線時，本裝置發揮了良好的電壓鉗位作用，其鉗位電壓低於總線晶片的耐受電壓水平。
全文摘要
本發明公開的是一種通信總線防高壓侵入保護裝置及其保護方法，包括，殼體和設於殼體內的保護電路；殼體的一側壁上設有正常總線端，殼體的另一側壁上設有防高壓入侵的總線端接地端及指示燈D1；保護電路包括顯示報警電路、防雷擊電路、過流速斷保護電路；顯示報警電路的兩端和防雷擊電路的兩端並接在放高壓侵入的總線兩端；過流速斷保護電路分別與防高壓入侵的總線兩端、正常總線端連接；將本發明串接在計算機與外部設備之間的總線中；當有220V高電壓侵入本裝置的總線端，有大電流流過，元器件使其溫度快速上升，會迅速進入高阻態，電流被迅速夾斷，本裝置自動顯示報警、切斷電源，保護了通信設備，還具有即時顯示報警和防雷電功能。
文檔編號H02H3/20GK101783495SQ200910045438
公開日2010年7月21日 申請日期2009年1月16日 優先權日2009年1月16日
發明者徐瑞新, 陳平 申請人:上海華艾軟體有限公司