[发明专利]用于差分信号通信系统的主动式通信总线电力采集器

说明书

发明领域

本发明一般涉及通过从通信系统的数据线采集电力来将电力供应给与差分信号通信系统连接的设备。

背景

差分信号通信系统在广泛使用中。例如，RS-485是使用平衡差分信号用于与计算机和其它设备进行通信的众所周知的串行数字通信系统。RS-485允许多个设备在长距离上以半双工在一对电线和地线上进行通信。网络的长度和节点的数量均可以使用容易可用的多种不同的中继器产品被容易地扩展。差分信号的特性提供高抗干扰性和长距离能力。

RS-485是由EIA定义的标准系列中的最通用的通信标准，因为它对于直接地连接数据终端装置（DTE）而无需调制解调器、对于连接网络结构中的若干DTE'、对于在长距离上进行通信、和对于以快速的通信速率进行通信均执行得很好。RS-485是当前在多个节点相互通信的数据获取和控制应用中广泛使用的通信接口。RS-485信号是浮动的，每一个信号在S+线和S-线上发送。RS-485接收机比较这两个线之间的电压差，而不是在单个线上的绝对电压电平。

RS-485接口通常优选地用于数据获取和控制应用，因为RS-485能够使在同一网络中的多个发射机和接收机联网。高阻RS-485输入允许使用大量的节点，并且RS-485中继器可以被用于更多地增加节点的数量。

简要概述

本公开提供一种具有串联连接多个节点的至少两条数据线的平衡差分信号通信系统，每一个节点包括：用于将信号应用于数据线的信号发生器，所述信号在数据线之间生成可控制的差分电压；可再充电的存储设备，其用于从数据线接收电能以给存储设备充电；连接至存储设备的至少一个设备，其用于从存储设备接收电能；以及可控制的转换器，其将数据线连接至存储设备，用于控制使用从数据线捕获的电力给存储设备充电。

一个实现方式包括微控制器，其与可控制的转换器连接并且生成影响通过转换器从数据线捕获的电力的量的控制信号；复用器，其连接在微控制器和转换器之间，并且具有用于接收一对输入信号的一对输入端子、输出端子、和用于从微控制器接收控制信号用于选择哪些输入信号被包括在输出端子处生成的输出信号中的控制输入部，输入中的一个接收由微控制器生成的控制信号；以及固定参考电压源，其与到复用器的其它输入端连接。微控制器可以被编程为通过数据线将消息发送至与数据线连接的其它的节点以使其它的节点通过数据线对该消息作出响应，并且转换器从所述响应捕获电力用于给存储设备再充电。

一个实施方式包括与数据线连接的传感器，其用于感测数据线之间的电压差并且将表示该电压差的信号提供给微控制器，并且微控制器被编程为使用表示该电压差的信号来确定可以被施加在数据线上而没有干扰数据线上的通信的负载。转换器优选地为可控制的，以改变转换器施加在数据线上的负载，以使负载不干扰通过数据线的通信。

附图简述

通过参考结合附图理解的以下描述，可以最好地理解本发明，其中：

图1是包括多个节点和用于从总线的数据线采集电力的电力采集设备的RS-485通信系统的框图。

图2是图1的系统中的节点中的一个的框图。

图3是由图2的节点中的微控制器执行来控制从总线采集电力的程序的流程图。

图4是由图2的节点中的微控制器执行来控制无线电/总线消息发送的程序的流程图。

详细描述

尽管将结合某些优选实施方式描述本发明，将理解，本发明不局限于那些特定的实施方式。相反，本发明旨在涵盖可以被包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有替换、修改和等效布置。

转到附图，图1是包括差分总线10和多个节点的RS-485通信系统的功能方框图，其中差分总线10由一对数据线S+和S-形成，多个节点由连接到在沿着总线的长度的不同点处的总线10的设备11a、11b…11n形成。RS-485通信信道可以由多个接收机和多个发送机共享。在说明性实施方式中，总线10终止于在相对端处的电阻R1和R2，并且偏压从源12通过由与终端电阻器R1通信的一对电阻器R3和R4形成的分压器提供给总线的一端。对于高比特率和长接线行程，终端电阻必须在总线10的两端上以消除反射，但不位于沿着总线的下降点处。高比特率是可能的，因为在逻辑0和逻辑1之间的转换仅是几百毫伏，并且当前可用的RS-485驱动器可以实现至少35mbps的比特率。