[发明专利]带方向检测的非接触式485总线在线监听装置

说明书

技术领域

本发明属于电路技术领域，涉及一种测试/故障诊断装置，可实现在对485总线数据流监听的同时，检测出数据传输方向。

背景技术

485总线是最常用的工业标准总线之一，被广泛应用在工业自动化、分布式测控系统、楼宇自动化、机电一体化设备、矿用设备等领域。

在485总线系统测试/故障诊断过程中，现有的方法是采取第三方监听，即采用一台专门的计算机或串口记录设备对总线上的数据进行监听和记录,通过对数据流的分析判断出数据误码、帧格式错误、相应超时等故障，从而对故障设备进行定位。现有的这种监听方法的连接方式由于采用直连式，监听装置与总线之间有电气连接，而存在以下缺点：

首先，在测试过程中需要将监听设备并联在原有的485总线网络中，处于安全性考虑，在总线上并联接入设备的操作一般需要在断电后进行，将会造成系统的短暂停止工作，这在很多工业现场是不允许的。

其次，485总线设备的负载能力有限，在总线上接入额外的设备，会对信号质量造成影响，从而可能在某些场合导致额外的误码。

再次，一些低成本系统中大多没有预留测试端口，为了进行测试必须破坏485总线的绝缘层，这种不可恢复的破坏将影响系统的安全性。

在专利文献《非接触式485总线数据在线监听装置》（公开号：101943901A）中公开了一种在线、非接触的485总线数据监听方法，在其所述的测试方法中使用的非接触探头结构类似于一个夹具，测试时需将485差分双绞线分别置于夹具的两个导线槽中然后拧紧夹具，这种装置虽然可实现数据流的监听，但操作不够简便，而且无法检测出数据传输方向这一很重要的信息。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提供一种带方向检测的非接触式485总线在线监听装置，以消除监听装置与总线之间的电气连接，实现在不停机的情况下对总线上的数据和数据传输方向同时进行安全监听和记录。

为实现上述目的，本发明的带方向检测的非接触式485总线在线监听装置，探头采用非接触式电磁探头102，信号处理电路包括电场信号处理电路1、磁场信号处理电路2和数据传输方向提取电路3；

所述的非接触式电磁探头102，置于485总线两根差分传输线之间，同时感应出电场信号和磁场信号，分别输出给电场信号处理电路1和磁场信号处理电路2；

所述电场信号处理电路1对电场信号依次进行变换、放大、整形和提取，输出485总线的数据信号4；

所述磁场信号处理电路2对磁场信号依次进行变换、放大、整形和提取，输出表征485总线间磁场方向变化的脉冲信号5；

所述数据信号4和脉冲信号5同时输入给数据传输方向提取电路3，通过异或、滤波、边沿处理得到数据传输方向信号。

作为优选，所述的非接触式电磁探头102，包括两块电场耦合板201、207、绝缘层202、带缝隙的电场屏蔽层203、铁氧体磁芯204和磁场耦合线圈205；铁氧体磁芯204位于非接触式电磁探头102的中心位置，磁场耦合线圈205紧密绕于铁氧体磁芯204上，电场屏蔽层203包裹在绕有磁场耦合线圈205的铁氧体磁芯204外，并在包裹的接缝处留出缝隙，绝缘层202包裹于电场屏蔽层203外，两块电场耦合板201、207紧贴于绝缘层202表面，呈对称分布。

作为优选，所述的磁场信号处理电路2，包括互阻放大器106、反相放大器107、第二正向比较器108、第二负向比较器109和第二RS触发器111；

所述的互阻放大器106，其输入端与非接触式电磁探头102中的磁场耦合线圈205的一个输出端连接，其输出端与反相放大器107的输入端相连，用于把电流信号转换为电压信号；

所述的反相放大器107，其输出端同时与第二正向比较器108的同相端和第二负向比较器109的反相端连接，用于电压信号的放大；

所述的第二正向比较器108，其反相端与正门限电压连接，其输出端与第二RS触发器111的S端连接，用于对电压信号整形；

所述的第二反向比较器109，其同相端与负门限电压连接，其输出端与第二RS触发器111的R端连接，用于对电压信号整形；

所述的第二RS触发器111，用于对电压信号中信息的提取，其输出信号即为表征485总线间磁场方向变化的脉冲信号5。