本实用新型实施例涉及工业通信技术领域，具体而言，尤其涉及一种矿用隔离耦合器及电气控制系统。
背景技术：
rs-485总线是测控领域广泛采用的一种现场总线形式，由于具备长传输距离、通讯速率高、抗共模干扰能力强和价格低等优势，在工业控制领域有较多应用。实际应用中，特别是对于长距离的两个系统，由于地环路问题需要对信号进行隔离，特别是煤炭行业的复杂应用环境，两个系统的电气信号隔离几乎是必须的。
现有技术中，对于rs-485的隔离，常规做法是在收发器到微控制单元(microcontrollerunit，简称mcu)之间的ttl电平上进行光耦隔离。
然而，现有技术的方法，在一些不需要信号隔离的情况下无法对模块结构灵活改变，局限性较大。
技术实现要素：
实用新型目的：为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种矿用隔离耦合器及电气控制系统，主要应用于矿用rs-485总线信号的隔离方面。
为实现上述目的，本实用新型第一方面提供一种矿用隔离耦合器，包括：第一发送器、第二发送器、第一接收器、第二接收器、第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第一隔离电源、第二隔离电源、第一差分接口、第二差分接口；
第一发送器通过第一光耦隔离器与第一接收器连接，第二发送器通过第二光耦隔离器与第二接收器连接；
第一隔离电源分别与第一发送器、第二接收器连接、第一光耦隔离器、第二光耦隔离器连接，第二隔离电源分别与第二发送器、第一接收器连接、第一光耦隔离器、第二光耦隔离器连接；
第二差分接口与第一发送器以及第二接收器连接，第一差分接口与第一接收器以及第二发送器连接。
可选地，第一接收器，用于通过第一差分接口接收第一差分信号，并将第一差分信号转换为第一ttl信号后传输至第一光耦隔离器；
第一光耦隔离器，用于将第一ttl信号传输至第一发送器；
第一发送器，用于将第一ttl信号转换为第一待发送差分信号；
第二接收器，用于通过第二差分接口接收第二差分信号，并将第二差分信号转换为第二ttl信号后传输至第二光耦隔离器；
第二光耦隔离器，用于将第二差分信号转换为第二ttl信号，并将第二ttl信号传输至第二发送器；
第二发送器，用于将第二ttl信号转换为第二待发送差分信号。
可选地，第一发送器、第二发送器、第一接收器、第二接收器均为rs-485收发器。
可选地，该矿用隔离耦合器还包括：第一输出引脚、第二输出引脚；
第一接收器通过第一输出引脚与第一光耦隔离器串联；
第二接收器通过第二输出引脚与第二光耦隔离器串联。
可选地，第一光耦隔离器的电源管脚与第一隔离电源连接、并在所述第一隔离电源和第一接地管脚之间并联第一电容。
第二光耦隔离器的电源管脚与第二隔离电源连接、并在所述第二隔离电源和第二接地管脚之间并联第二电容。
可选地，该隔离耦合器，还包括：第一电阻、第二电阻；
第一光耦隔离器的第二隔离电源和输出管脚之间连接第一电阻；
第二光耦隔离器的第一隔离电源和输出管脚之间连接第二电阻。
可选地，所述隔离耦合器，还包括：第一输入电阻、第二输入电阻；
第一隔离电源通过第一输入电阻与第一发送器连接；
第二隔离电源通过第二输入电阻与第二发送器连接。
本实用新型第二方面还提供一种电气控制系统，包括第一方面所述的矿用隔离耦合器、本安设备、非本安设备；
所述隔离耦合器、所述本安设备、所述非本安设备通过总线连接。
本实用新型提供的一种矿用隔离耦合器，包括：第一发送器、第二发送器、第一接收器、第二接收器、第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第一隔离电源、第二隔离电源、第一差分接口、第二差分接口；其中，第一发送器通过第一光耦隔离器与第一接收器连接，第二发送器通过第二光耦隔离器与第二接收器连接；第一隔离电源分别与第一发送器、第二接收器连接、第一光耦隔离器、第二光耦隔离器连接，第二隔离电源分别与第二发送器、第一接收器连接、第一光耦隔离器、第二光耦隔离器连接；第二差分接口与第一发送器以及第二接收器连接，第一差分接口与第一接收器以及第二发送器连接。通过在收发器之间增加光耦隔离器的方式，实现了矿用总线信号的有效隔离；具体可以是rs-485总线信号，同时不需要信号隔离的场景下直接去掉该隔离耦合器依然不影响系统的信号传输。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种矿用隔离耦合器的结构示意图；
图2为本实用新型另一实施例提供一种矿用隔离耦合器的结构示意图；
图3为本实用新型另一实施例提供一种矿用隔离耦合器的结构示意图；
图4为本实用新型另一实施例提供一种矿用隔离耦合器的结构示意图；
图5为本实用新型实施例提供一种矿用隔离耦合器的结构示意图。
具体实施方式
针对现有技术在不需要信号隔离的情况下无法对模块结构灵活改变，局限性较大的问题，本实用新型实施例提供一种矿用隔离耦合器。
为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
图1为本实用新型实施例提供的一种矿用隔离耦合器，如图1所示该矿用隔离耦合器，包括：第一发送器101、第二发送器106、第一接收器103、第二接收器104、第一光耦隔离器102、第二光耦隔离器105、第一隔离电源107、第二隔离电源108、第一差分接口110、第二差分接口109。
其中，第一发送器101通过第一光耦隔离器102与第一接收器103连接，第二发送器106通过第二光耦隔离器105与第二接收器104连接。
第一隔离电源107分别与第一发送器101、第二接收器104连接、第一光耦隔离器102、第二光耦隔离器105连接，第二隔离电源108分别与第二发送器106、第一接收器103连接、第一光耦隔离器102、第二光耦隔离器105连接；
第二差分接口109与第一发送器101以及第二接收器104连接，第一差分接口110与第一接收器103以及第二发送器106连接。
需要说明的是，由于光耦隔离器对接收到的信号进行了隔离，因此图1中在第一光耦隔离器102的左侧由第一隔离电源107供电，右侧由第二隔离电源108供电；相应地，在第二光耦隔离器105的左侧由第一隔离电源107供电，右侧由第二隔离电源108供电。
需要说明的是，本实用新型实施例提供的矿用隔离耦合器，可以具体应用于本安设备(本质安全型设备)和非本安设备(非本质安全型设备)之间。
其中，本安设备、非本安设备、与上述矿用隔离耦合器通过总线连接，例如通过rs-485总线连接。
具体地，当本实用新型实施例提供的矿用隔离耦合器接收到向左的差分信号时，可以通过第一接收器103、第一光耦隔离器102、第一发送器101进行信号的隔离；相应地，当所述矿用隔离耦合器接收到向右的差分信号时，可以通过第二接收器104、第二光耦隔离器105、第二发送器106进行信号的隔离。
本实用新型提供的一种矿用隔离耦合器，包括：第一发送器101、第二发送器106、第一接收器103、第二接收器104、第一光耦隔离器102、第二光耦隔离器105、第一隔离电源107、第二隔离电源108、第一差分接口110、第二差分接口109；其中，第一发送器101通过第一光耦隔离器102与第一接收器103连接，第二发送器106通过第二光耦隔离器105与第二接收器104连接；第一隔离电源107分别与第一发送器101、第二接收器104连接、第一光耦隔离器102、第二光耦隔离器105连接，第二隔离电源108分别与第二发送器106、第一接收器103连接、第一光耦隔离器102、第二光耦隔离器105连接；第二差分接口109与第一发送器101以及第二接收器104连接，第一差分接口110与第一接收器103以及第二发送器106连接。通过在收发器之间增加光耦隔离器的方式，实现了矿用总线信号的有效隔离，同时不需要信号隔离的场景下直接去掉该隔离耦合器依然不影响系统的信号传输。
需要说明的是，在本实用新型实施例中，第一接收器103用于通过第一差分接口110接收第一差分信号，并将第一差分信号转换为第一ttl信号后传输至第一光耦隔离器102。
第一光耦隔离器102，用于将第一ttl信号传输至第一发送器101。
第一发送器101，用于将第一ttl信号转换为第一待发送差分信号。
第二接收器104，用于通过第二差分接口109接收第二差分信号，并将第二差分信号转换为第二ttl信号后传输至第二光耦隔离器105。
第二光耦隔离器105，用于将第二差分信号转换为第二ttl信号，并将第二ttl信号传输至第二发送器106。
第二发送器106，用于将第二ttl信号转换为第二待发送差分信号。
可选地，在本实用新型实施例中，本安设备和非本安设备均能够发送第一差分信号和第二差分信号，而两个设备具体发送的是第一差分信号或第二差分信号，是由设备及线路连接方式决定的，因此第一差分信号和第二差分信号具体是由本安设备或非本安设备发送的，本实用新型实施例对此不做限制。
需要说明的是，第一差分信号和第二差分信号是通过本安设备和非本安设备上的rs-485总线传输的。
可选地，第一发送器101、第二发送器106、第一接收器103、第二接收器104均为rs-485收发器。
需要说明的是，在本实用新型书实例中，该隔离耦合器还包括：第一输出引脚、第二输出引脚。具体地，第一接收器103通过第一输出引脚与第一光耦隔离器102串联；第二接收器104通过第二输出引脚与第二光耦隔离器105串联。
图2为本实用新型另一实施例提供的一种矿用隔离耦合器，如图2所示，第一光耦隔离器102的电源管脚与第一隔离电源107连接、并在第一隔离电源和第一接地管脚之间并联第一电容c1，第一接地管脚表示为gnd1；第二光耦隔离器105的电源管脚与第二隔离电源108连接、并在第二隔离电源和第二接地管脚之间并联第二电容c2，第二接地管脚表示为gnd2。
可选地，本实用新型实施例中的第一电容c1具体可以是0.1uf，相应地，第二电容c2可以和第一电容c1型号相同，也可以不相同，本实用新型实施例对此不做具体限制。
需要说明的是，在本实用新型实施例中，通过在光耦隔离器和电源管脚间增加电容，可以起到稳定电压的作用。
如图3所示，为本实用新型另一实施例提供的一种矿用隔离耦合器，可选地，该矿用隔离耦合器还包括第一电阻r1以及第二电阻r2。
具体地，第一光耦隔离器102的第二隔离电源108和输出管脚之间连接第一电阻r1；第二光耦隔离器105的第一隔离电源107和输出管脚之间连接第二电阻r2。
需要说明的是，在本实用新型实施例中，通过在电源管脚上对应增加第一电阻r1以及第二电阻r2可以起到限流的作用，以达到对光耦隔离器的保护。
如图4所示，为本实用新型另一实施例提供的一种矿用隔离耦合器，可选地，该矿用隔离耦合器还包括第一输入电阻r3、第二输入电阻r6。需要说明的是，在本实用新型实施例中，第一隔离电源107通过第一输入电阻r3与第一发送器101连接；第二隔离电源108通过第二输入电阻r6与第二发送器106连接。
图5为本实用新型实施例提供的一种矿用隔离耦合器，如图5所示，第一发送器可以表示为u3、第一光耦隔离器可以表示为u5、第一接收器可以表示为u4、第二接收器表示为u7、第二光耦隔离器表示为u6、第二发送器表示为u8；接地线1表示为gnd1，接地线2表示为gnd2，左侧的两根差分线分别表示为a1、b1；右侧的两根差分线分别表示为a2、b2，需要说明的是，本实用新型实施例中的差分线用于传输来自两侧设备间，具体可以是本安设备与非本安设备之间的差分信号；第一隔离电源表示为5v1，第二隔离电源表示为5v2，左侧的第一隔离电源5v1和接地线gnd1之间，串联了三个电阻，分别为r7、r8、r9；相应地，右侧的第二隔离电源5v2和接地线gnd2之间，串联了三个电阻，分别为r10、r11、r12；在第二接收器104与gnd1之间串联了电阻r4，在第二接收器103与gnd2之间串联了电阻r5。具体地，图5的实施方式与上述图1-图4的实施方式相同，对比本实用新型实施例不再赘述。
本实用新型实施例提供一种电气控制系统，该电气控制系统包括上述实施例所述的隔离耦合器、本安设备、非本安设备。
本安设备、非本安设备、与上述矿用隔离耦合器通过总线连接，例如通过rs485-总线连接。
在本实用新型所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
1.一种矿用隔离耦合器，其特征在于，包括：第一发送器、第二发送器、第一接收器、第二接收器、第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第一隔离电源、第二隔离电源、第一差分接口、第二差分接口；
所述第一发送器通过所述第一光耦隔离器与所述第一接收器连接，所述第二发送器通过所述第二光耦隔离器与所述第二接收器连接；
所述第一隔离电源分别与所述第一发送器、所述第二接收器连接、所述第一光耦隔离器、所述第二光耦隔离器连接，所述第二隔离电源分别与所述第二发送器、所述第一接收器连接、所述第一光耦隔离器、所述第二光耦隔离器连接；
所述第二差分接口与所述第一发送器以及第二接收器连接，所述第一差分接口与所述第一接收器以及所述第二发送器连接。
2.根据权利要求1所述的隔离耦合器，其特征在于，
所述第一接收器，用于通过所述第一差分接口接收第一差分信号，并将所述第一差分信号转换为第一ttl信号后传输至所述第一光耦隔离器；
所述第一光耦隔离器，用于将所述第一ttl信号传输至所述第一发送器；
所述第一发送器，用于将所述第一ttl信号转换为第一待发送差分信号；
所述第二接收器，用于通过所述第二差分接口接收第二差分信号，并将所述第二差分信号转换为第二ttl信号后传输至所述第二光耦隔离器；
所述第二光耦隔离器，用于将所述第二差分信号转换为第二ttl信号，并将所述第二ttl信号传输至所述第二发送器；
所述第二发送器，用于将所述第二ttl信号转换为第二待发送差分信号。
3.根据权利要求1所述的隔离耦合器，其特征在于，所述第一发送器、所述第二发送器、所述第一接收器、所述第二接收器均为rs-485收发器。
4.根据权利要求1所述的隔离耦合器，其特征在于，还包括：第一输出引脚、第二输出引脚；
所述第一接收器通过所述第一输出引脚与所述第一光耦隔离器串联；
所述第二接收器通过所述第二输出引脚与所述第二光耦隔离器串联。
5.根据权利要求1所述的隔离耦合器，其特征在于，所述第一光耦隔离器的电源管脚与所述第一隔离电源连接、并在所述第一隔离电源和第一接地管脚之间并联第一电容；
第二光耦隔离器的电源管脚与所述第二隔离电源连接、并在所述第二隔离电源和第二接地管脚之间并联第二电容。
6.根据权利要求1或5所述的隔离耦合器，其特征在于，还包括：第一电阻、第二电阻；
所述第一光耦隔离器的第二隔离电源和输出管脚之间连接所述第一电阻；
所述第二光耦隔离器的第一隔离电源和输出管脚之间连接所述第二电阻。
7.根据权利要求1所述的隔离耦合器，其特征在于，还包括：第一输入电阻、第二输入电阻；
所述第一隔离电源通过所述第一输入电阻与所述第一发送器连接；
所述第二隔离电源通过所述第二输入电阻与所述第二发送器连接。
8.一种电气控制系统，其特征在于，包括如权利要求1～7任一项所述的隔离耦合器、本安设备、非本安设备；
所述隔离耦合器、所述本安设备、所述非本安设备通过总线连接。
技术总结