本發(fā)明專利技術公開了一種帶方向檢測的非接觸式485總線在線監(jiān)聽裝置，主要解決現(xiàn)有檢測裝置易干擾被測系統(tǒng)正常工作以及無法檢測數(shù)據傳輸方向的問題。它由非接觸式電磁探頭（102）、電場信號處理電路（1）、磁場信號處理電路（2）和數(shù)據傳輸方向提取電路（3）構成。該裝置利用電磁耦合原理通過非接觸式電磁探頭（102）耦合出485總線的電場和磁場輻射信號，這兩信號分別輸出給電場信號處理電路（1）和磁場信號處理電路（2）后再通過數(shù)據傳輸方向提取電路（3），在恢復出被測485總線數(shù)據流的同時實現(xiàn)數(shù)據傳輸方向的檢測功能。具有在線監(jiān)聽、操作簡單，安全的優(yōu)點，可用于系統(tǒng)測試、調試和故障診斷。
【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于電路
，涉及ー種測試/故障診斷裝置，可實現(xiàn)在對485總線數(shù)據流監(jiān)聽的同吋，檢測出數(shù)據傳輸方向。
技術介紹
485總線是最常用的エ業(yè)標準總線之一，被廣泛應用在エ業(yè)自動化、分布式測控系統(tǒng)、樓宇自動化、機電一體化設備、礦用設備等領域。在485總線系統(tǒng)測試/故障診斷過程中，現(xiàn)有的方法是采取第三方監(jiān)聽，即采用一臺專門的計算機或串ロ記錄設備對總線上的數(shù)據進行監(jiān)聽和記錄，通過對數(shù)據流的分析判斷出數(shù)據誤碼、幀格式錯誤、相應超時等故障，從而對故障設備進行定位。 現(xiàn)有的這種監(jiān)聽方法的連接方式由于采用直連式，監(jiān)聽裝置與總線之間有電氣連接，而存在以下缺點首先，在測試過程中需要將監(jiān)聽設備并聯(lián)在原有的485總線網絡中，處于安全性考慮，在總線上并聯(lián)接入設備的操作一般需要在斷電后進行，將會造成系統(tǒng)的短暫停止エ作，這在很多エ業(yè)現(xiàn)場是不允許的。其次，485總線設備的負載能力有限，在總線上接入額外的設備，會對信號質量造成影響，從而可能在某些場合導致額外的誤碼。再次，一些低成本系統(tǒng)中大多沒有預留測試端ロ，為了進行測試必須破壞485總線的絕緣層，這種不可恢復的破壞將影響系統(tǒng)的安全性。在專利文獻《非接觸式485總線數(shù)據在線監(jiān)聽裝置》(公開號101943901A)中公開了ー種在線、非接觸的485總線數(shù)據監(jiān)聽方法，在其所述的測試方法中使用的非接觸探頭結構類似于ー個夾具，測試時需將485差分雙絞線分別置于夾具的兩個導線槽中然后擰緊夾具，這種裝置雖然可實現(xiàn)數(shù)據流的監(jiān)聽，但操作不夠簡便，而且無法檢測出數(shù)據傳輸方向這ー很重要的信息。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于克服上述已有技術的不足，提供ー種帶方向檢測的非接觸式485總線在線監(jiān)聽裝置，以消除監(jiān)聽裝置與總線之間的電氣連接，實現(xiàn)在不停機的情況下對總線上的數(shù)據和數(shù)據傳輸方向同時進行安全監(jiān)聽和記錄。為實現(xiàn)上述目的，本專利技術的帶方向檢測的非接觸式485總線在線監(jiān)聽裝置，探頭采用非接觸式電磁探頭102，信號處理電路包括電場信號處理電路I、磁場信號處理電路2和數(shù)據傳輸方向提取電路3 ；所述的非接觸式電磁探頭102，置于485總線兩根差分傳輸線之間，同時感應出電場信號和磁場信號，分別輸出給電場信號處理電路I和磁場信號處理電路2 ；所述電場信號處理電路I對電場信號依次進行變換、放大、整形和提取，輸出485總線的數(shù)據信號4;所述磁場信號處理電路2對磁場信號依次進行變換、放大、整形和提取，輸出表征485總線間磁場方向變化的脈沖信號5 ；所述數(shù)據信號4和脈沖信號5同時輸入給數(shù)據傳輸方向提取電路3，通過異或、濾波、邊沿處理得到數(shù)據傳輸方向信號。作為優(yōu)選，所述的非接觸式電磁探頭102，包括兩塊電場耦合板201、207、絕緣層202、帶縫隙的電場屏蔽層203、鐵氧體磁芯204和磁場耦合線圈205 ;鐵氧體磁芯204位于非接觸式電磁探頭102的中心位置，磁場耦合線圈205緊密繞于鐵氧體磁芯204上，電場屏蔽層203包裹在繞有磁場耦合線圈205的鐵氧體磁芯204外，并在包裹的接縫處留出縫隙，絕緣層202包裹于電場屏蔽層203タト，兩塊電場耦合板201、207緊貼于絕緣層202表面，呈對稱分布。作為優(yōu)選，所述的磁場信號處理電路2，包括互阻放大器106、反相放大器107、第ニ正向比較器108、第二負向比較器109和第二 RS觸發(fā)器111 ;所述的互阻放大器106，其輸入端與非接觸式電磁探頭102中的磁場耦合線圈205 的ー個輸出端連接，其輸出端與反相放大器107的輸入端相連,用于把電流信號轉換為電壓信號；所述的反相放大器107，其輸出端同時與第二正向比較器108的同相端和第二負向比較器109的反相端連接，用于電壓信號的放大；所述的第二正向比較器108，其反相端與正門限電壓連接，其輸出端與第二 RS觸發(fā)器111的S端連接，用于對電壓信號整形；所述的第二反向比較器109，其同相端與負門限電壓連接，其輸出端與第二 RS觸發(fā)器111的R端連接，用于對電壓信號整形；所述的第二 RS觸發(fā)器111，用于對電壓信號中信息的提取，其輸出信號即為表征485總線間磁場方向變化的脈沖信號5。作為優(yōu)選，所述的電場信號處理電路I，包括差分電荷放大器103、第一正向比較器104、第一負向比較器105和第一 RS觸發(fā)器110 ;差分電荷放大器103的兩輸入端分別與非接觸式電磁探頭102中的兩塊電場耦合板201、207連接，第一 RS觸發(fā)器110的輸出信號即為恢復出的485總線的數(shù)據信號4。作為優(yōu)選，所述數(shù)據傳輸方向提取電路3，包括異或門112、低通濾波器113和施密特觸發(fā)器114 ;異或門112的兩輸入端連接數(shù)據信號4和脈沖信號5，異或門112的輸出端通過低通濾波器113后與施密特觸發(fā)器114連接，進行濾波和邊沿處理，施密特觸發(fā)器114的輸出信號即為數(shù)據傳輸方向信號。作為優(yōu)選，所述的鐵氧體磁芯204，采用圓柱形結構。作為優(yōu)選，所述的磁場耦合線圈205，其一端與電場屏蔽層203連接，另一端與互阻放大器106的輸入端連接。作為優(yōu)選，所述的電場屏蔽層203，采用銅箔，其與電路的公共點連接。作為優(yōu)選，所述的兩塊電場耦合板201、207，采用弧形銅箔，井分別與差分電荷放大器103的兩輸入端連接。本專利技術具有如下優(yōu)點I.本專利技術由于采用了基于近場輻射的非接觸式電磁探頭，通過電場耦合和磁場耦合原理隔著電纜絕緣外皮在獲取了 485總線數(shù)據流的同時獲取了數(shù)據傳輸方向，保證了整個監(jiān)聽和測試過程中無需斷開被測網絡，無需接入監(jiān)聽設備等繁瑣過程，操作簡單方便，可完全實現(xiàn)在線監(jiān)聽。2.本專利技術由于非接觸式電磁探頭在測試時置于485總線的兩條差分數(shù)據線之間，電磁探頭中的兩塊電場耦合板在位置上緊貼兩條數(shù)據線，電磁探頭中的磁場耦合線圈在位置上處于兩條數(shù)據線之間，這使得電磁探頭在感應出兩條數(shù)據線的電場變化的同時感應出兩條數(shù)據線之間微弱的磁場變化，保證了基于近場輻射的非接觸式測試方法可以應用于485總線的非接觸檢測中。3.本專利技術由于磁場信號處理電路可以將非接觸式電磁探頭感應出的磁場信號進行轉換、放大、整形和信息提取，簡便快捷的獲取到485總線兩條差分數(shù)據線間的磁場方向變化信息。4.本專利技術由于數(shù)據傳輸方向提取電路通過判斷電場方向和磁場方向的一致性,簡單巧妙的得到485數(shù)據傳輸方向這ー關鍵信息。 5.整個測試過程由于不存在電氣接觸，與被測試系統(tǒng)本質上隔離，所以保證了設備安全，并且在不影響被測485網絡工作的前提下安全的進行監(jiān)聽。下面結合附圖對本專利技術作進ー步說明附圖說明圖I是本專利技術的結構框圖；圖2是本專利技術的電路原理圖；圖3是本專利技術非接觸式電磁探頭的結構示意圖；圖4是本專利技術電場信號處理電路原理圖；圖5是本專利技術磁場信號處理電路原理圖；圖6是本專利技術數(shù)據傳輸方向提取電路原理圖。具體實施例方式參照圖1，本專利技術帶方向檢測的非接觸式485總線在線監(jiān)聽裝置，包括非接觸式電磁探頭102、電場信號處理電路I、磁場信號處理電路2和數(shù)據傳輸方向提取電路3。非接觸式電磁探頭102，用于在測試時同時感應出485總線的兩條差分線的電場變化信號和兩條線間的磁場變化信號，并將電場信號輸出給電場信號處理電路1，依次進經行電場信號變換、放大、整形和信息提取，恢復出485總線的數(shù)據信號4 ;將磁場信號輸出給磁場信號處理電路2，依次進行本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種帶方向檢測的非接觸式485總線在線監(jiān)聽裝置，包括探頭和信號處理電路，探頭的輸出端與信號處理電路連接，其特征在于：探頭采用非接觸式電磁探頭（102），信號處理電路包括電場信號處理電路（1）、磁場信號處理電路（2）和數(shù)據傳輸方向提取電路（3）；所述的非接觸式電磁探頭（102），置于被測485總線（101）兩根差分數(shù)據線之間，同時感應出電場信號和磁場信號，分別輸出給電場信號處理電路（1）和磁場信號處理電路（2）；所述電場信號處理電路（1）對電場信號依次進行變換、放大、整形和提取，輸出485總線的數(shù)據信號（4）；所述磁場信號處理電路（2）對磁場信號依次進行變換、放大、整形和提取，輸出表征485總線間磁場方向變化的脈沖信號（5）；所述數(shù)據信號（4）和脈沖信號（5）同時輸入給數(shù)據傳輸方向提取電路（3）通過異或、濾波、邊沿處理得到數(shù)據傳輸方向信號。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：謝楷，李小平，劉彥明，方海燕，黎劍兵，葉英豪，
申請(專利權)人：西安電子科技大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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