Разветвитель интерфейса RS232

Полезная модель относится к электронным устройствам, которые предназначенные для обьеденения в единую, локальную, вычислительную сеть устройства имеющие интерфейс RS232 и работающие по протоколу обмена, в котором одно устройство ведущее (master) и несколько устройств ведомых (slave). Примером таких протоколов является протоколы "Modbus", "Bsap" и другие.
Из уровня техники (см. патент № SU 434610 МПК H04L 12/52 опубл. 06.11.1974 г.) известно устройство временной асинхронной коммутации импульсных сигналов, содержащее оперативный запоминающий блок, два выхода которго через дешифраторы подключены к управляющим входам электронных контактов n выходных канальных комплектов и к управляющим входам m выходных канальных комплектов соответвственно, отличающиеся тем, что, с целью повышения точности коррекции краевых искажений и упрощения коммутации устройство, между выходами электронных контактов входных канальных комплектов и входами оперативного запоминающего блока включены последовательно соединенные групповой компаратор, блок управления и блок сменных временных каналов, дополнительный вход которого соединен с выходами дешифраторов.
Недостатком данного устройства является то что, данное устройство разработано для коммутации телеграфных каналов, сущность которого заключается в возможности изменения длительности стартового импульса, на основании чего и происходит коммутация. Данное устройство не сможет работать на устройствах организующие обмен информацией с применением современных протоколов обмена.
Из уровня техники (см. патент № US 6940868 МПК Н04В 1/38; Н04В 3/36; Н04В 3/54; Н04В 7/14; H04J 3/16; H04J 3/22; H04L 12/56 опубл. 06.09.2005 г.) известен цифровой концентратор последовательной связи имеющий возможность разделения, маршрута, и способности восстановить данные в поток при смешанных скоростях передачи, смешанный характер битов кадрирования, а также смешанные протоколы без предварительной установки. Кроме того, узел связи хранит и извлекает последовательные данные во временной области, и использует простую и надежную коррекцию ошибок, который использует формат временной области данных. Физически устройство реализуется как печатная плата на которой расположен центральный процессор с несколькими последовательными портами связи. Последовательные порты подключаются к комбинации электрических интерфейсов, которые включают в себя RS232, RS485, TTL. Порты последовательной связи направляется через центральный процессор, который управляет потоком данных и направляет их на разъемы последовательной передачи данных.
Недостатком данного концентратора является то что, применение микроконтроллера для обработки и коммутации данных значительно усложняет схему конструкции, требует разработки программного обеспечения для контроллера, а применения микроконтроллера для коммутации интерфейсов работающих по протоколу обмена, в котором одно устройство ведущее (master) и несколько устройств ведомых (slave), является экономически не целесообразным.
Наиболее близкой к заявляемому техническому решению по совокупности существенных признаков является: - «Разветвитель RS232 - RS232 - RS232» описанное в источнике информации (см. http://www.shematic.net/page-279.html опубл. 15.11.2009 г.). В данном устройстве сигналы интерфейса RS232 соединяются между собой при помощи элемента логического «ИЛИ». При этом входы интерфейсов соединены с выходами при помощи логического «ИЛИ» выполненного на диодах.
Недостатком данного устройства является не позволяет на выходах коммутируемых интерфейсов получить сигнал полностью соответствующий стандарту RS232. Следовательно, не все подключаемые к разветвителю устройства будут с ним работать. Отсутствие преобразователей уровней снижает нагрузоспособность интерфейса и как следствие предъявляет дополнительные требования к линиям коммутации.
Технической задачей создания заявленного устройства является создание простого электронного устройства, способного объединить в единую локально-вычислительную сеть устройства, имеющие в составе только интерфейс RS232. При этом уровни сигналов должны соответствовать интерфейсу RS232, обеспечить бесперебойную работу на скоростях до 115200 бод.
Поставленная задача решается тем, что .«Разветвитель RS232 - RS232 - RS232» сигналы интерфейсов которого соединяются между собой при помощи логического элемента «ИЛИ» выполненного на диодах отличающийся тем, что сигналы интерфейсов преобразованы в стандартные логические сигналы с помощью преобразователей уровня и соединены между собой с помощью активного логического элемента «ИЛИ» выполненного на активных элементах. Разветвитель интерфейса, выполненный по предложенной схеме, с применением стандартных согласователей уровня, полностью реализует интерфейс RS232 согласно заявленного стандарта, при этом получилось простое, и соответственно надежное устройство. Затраты на изготовление устройства значительно ниже затрат на изготовление аналогичных устройств выявленных из уровня техники. Данное устройство не требует дополнительной настройки, не требует дополнительного программирования самого устройства, не требует изменения настройки протоколов обмена, имеет очень низкое энергопотребление.
Анализ известных технических решений, проведенный по научно-технической и патентной документации, показал, что совокупность существенных признаков заявляемого технического решения не известна из уровня техники, следовательно, оно соответствует условиям патентоспособности «новизна» и «промышленная применимость».
Заявляемое техническое решение поясняется функциональной схемой Фиг.
Разветвитель состоит из нескольких преобразователей уровня интерфейса RS232 U1, U2, U4 и Un один из которых U4 подключен к интерфейсу ведущего устройства, а остальные к интерфейсам ведомых устройств.
Преобразователи предназначены для преобразования уровней и инвертирования сигналов интерфейса RS232 в стандартные сигналы (TTL, CMOS и др. логики), для дальнейшего разветвления.
Выходной сигнал преобразователя U4 (RS232 master) напрямую подключен к входам преобразователей U1, U2, Un (RS232 slave). Выходные сигналы преобразователей U1, U2, Un (RS232 slave) подключены к входу элемента U3 выход, которого соединен с входом преобразователя U4 (RS232 master). Элемент U3 является логическим элементом типа «ИЛИ» (повторителем) выполненного с применением активных элементов.
Устройство работает следующим образом.
Ведущее устройство, интерфейс которого подключен к интерфейсу, RS232 master разветвителя, выдает сигнал запроса. Данный сигнал одновременно поступает на все выходные элементы интерфейсов разветвителя RS232 slave и далее на входы интерфейсов ведомых устройств. Ведомые устройства обрабатывают данный запрос и устройство, адрес которого совпадает с адресом запроса, инициирует передачу данных. Сигнал передачи поступает на вход разветвителя RS232 slave и далее через элемент повторителя U3 на выход интерфейса разветвителя RS232 master и далее на ведущее устройство. Обмен информацией происходит до тех пор, пока ведущий не изменит адрес ведомого устройства, при этом в работу вступает другое устройство, а остальные устройства находятся в режиме ожидания.
Заявляемое техническое решение соответствует требованию промышленной применимости и может быть изготовлено на стандартном оборудовании с применением современных материалов и технологий.