自制串口光电隔离器-----Serial isolation circuit

在由多台设备经串口连接组成的系统中。常常会因为设备之间相距较远、接地不良或环境等原因，引起设备间存在电位差，导致设备损坏。针对这种情况，采用串口光电隔离器。使设备之间完全电隔离，是一种有效的防范办法。笔者单位的一系统。是由多台RS-232C串行接口相连的设备组成．设备之间相距较远。每年冬季，由于气候干燥引起的静电，常将主控设备的串口电路板击毁。为此笔者自制了串口光电隔离器，将主控设备与其他设备完全电隔离。经使用，整个冬季再未发生设备串口电路板被击毁的现象。

一、电路及原理

电原理如附图所示。每条串口线路使用完全相同的一对隔离电路，图中分成左右两部分。将每部分分别制成一个电路板，分别接到近端和远端两台设备的串口上。两隔离器之间由4根信号线相连，T1+连R1+，T1-连R1-，同样，T2+连R2+．T2-连R2-。每个隔离器的另一端，需连接到近端和远端设备串口的数据发送(TD)、数据接收(RD)、设备准备(DTR)和地信号。电路中，“DTR”经D1、R1为光电耦合器U1提供正电平，电容C1为储能元件；"TD"经D2、R3为光电耦合器U2提供负电平，同C1一样，电容C2为储能元件。另外"TD"经电阻R2到远端光电耦合器U3、U4的输入正负极。远端光电耦合器U3、U4的输入正负极接到近端设备串口的信号地，使TD信号形成一个闭合环路。当远端TD为高时．U1导通U2截止，高电平加到近端设备串口的RD，近端接收信号为高。当远端TD为低时U2导通U1截止，低电平加到近端设备串口的RD，近端接收信号为低。反过来一样。

二、主要元件参数

D1、D2、D3、D4用开关二极管1N4148。电容C1、C2、C3、C4用10μF电解．耐压不得低于25V。所有电阻均采用l／4w。根据两台设备间的距离和对抗干扰性能的要求，以及所用光电耦合器的电流传输比，R2和R5可选取不同的阻值。阻值越小，传输电流越大，抗干扰能力越强，但由于串口所能提供的电流有限(不超过20mA)，因此它们的阻值又不可太小。如果阻值选择太大，线路的抗干扰能力会降低，传输距离也会受到影响，因此选择1kΩ到3kΩ之间为宜，本电路采用2kΩ。其余电阻的阻值选用lkΩ,，光电耦合器的选择主要考虑电流传输比和隔离电压，本电路使用的是4N35，其电流传输比约为50％，隔离电压为1500V。

三、使用注意事项

两块电路板制作好后可装入小塑料盒闪。为保证隔离度，可用酒精清洗电路板后再胶封。接入线路前应检查设备串口各个信号的对应引脚，如果串口未提供高电平的DTR信号，需外接+12V电源。