專利名稱：一種通用多通道開關(guān)量轉(zhuǎn)換器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多通道開關(guān)量轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
在工業(yè)控制系統(tǒng)中，通常需要把反映被控對象的單個通/斷開關(guān)、高/低電平或物理量的成組數(shù)字值輸入到計算機(jī)或控制器中的應(yīng)用接口。被控對象產(chǎn)生的開關(guān)量，如限位開關(guān)、旋轉(zhuǎn)開關(guān)、溫度開關(guān)、各種按鍵、繼電器的輸出，可分為以下兩種通斷型(無源)開關(guān)量，反映被控對象的各種開關(guān)和觸點的通、斷狀態(tài)；電平型(有源)開關(guān)量，反映邏輯電平的高低狀態(tài)。開關(guān)量采集卡將這些開關(guān)量輸入到計算機(jī)或控制器處理，通常開關(guān)量采集卡采集的開關(guān)量需符合TTL、DTL兼容的電氣標(biāo)準(zhǔn)，而上述的通斷型開關(guān)量和電平型開關(guān)量通常都不符合，這就需要用一種轉(zhuǎn)換器將這兩種開關(guān)量轉(zhuǎn)換成符合TTL、DTL兼容的電氣標(biāo)準(zhǔn)的開關(guān)量，并進(jìn)行隔離和抗干擾處理后送到開關(guān)量采集卡?，F(xiàn)有的轉(zhuǎn)換器有兩種，一、將現(xiàn)場的電平型開關(guān)量經(jīng)過光電隔離處理，消除了強電控制電路對微機(jī)系統(tǒng)產(chǎn)生的脈動干擾，同時完成了電平轉(zhuǎn)換，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行濾波和消抖， 將處理后的信號輸出。二、將現(xiàn)場的通斷型開關(guān)量經(jīng)過接口電路處理，變成電平型開關(guān)量， 然后經(jīng)過光電隔離、濾波和消抖處理后輸出。兩種轉(zhuǎn)換器分別只能對通斷型開關(guān)量和電平型開關(guān)量中的一種進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通用性不強。當(dāng)需要對兩種開關(guān)量同時轉(zhuǎn)換時，需使用兩種轉(zhuǎn)換器，成本較高。目前國內(nèi)外的大量文獻(xiàn)與專利中，沒有涉及如何在一個轉(zhuǎn)換器上兼容兩種開關(guān)量轉(zhuǎn)換。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)不能兼容兩種開關(guān)量轉(zhuǎn)換，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本較高的不足，本發(fā)明提供一種通用多通道開關(guān)量轉(zhuǎn)換器，既可以轉(zhuǎn)換通斷型開關(guān)量，又可以轉(zhuǎn)換電平型開關(guān)量，同時通道多、成本低、性能較好。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括電源模塊、三針接插件、Pi型濾波器、限流電阻和光耦。三針接插件的三個引腳分別與電源模塊的正負(fù)極以及開關(guān)量信號連接，開關(guān)量信號公共端通過限流電阻與光耦的負(fù)輸入端連接，光耦的正、負(fù)輸入端之間接Pi型濾波器；光耦的輸出端為OC門，通過一個上拉電阻接到5V。本裝置在應(yīng)用時，只需要調(diào)整兩針接插件是否加短路塊以及三針接插件加短路塊的位置，即可決定轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換通斷型開關(guān)量還是電平型開關(guān)量。當(dāng)轉(zhuǎn)換通斷型開關(guān)量時，將電源負(fù)極與開關(guān)量信號短接，兩針接插件加短路塊。開關(guān)閉合時，電源模塊輸出的MV、兩針接插件、光耦的原邊、限流電阻與電源模塊的負(fù)極組成回路，光耦原邊的發(fā)光二極管流過電流而發(fā)光，從而使光耦副邊也導(dǎo)通，輸出低電平；開關(guān)斷開時，回路不導(dǎo)通，光耦副邊也不導(dǎo)通，輸出高電平。實現(xiàn)了通斷型開關(guān)量到電平型開關(guān)量的轉(zhuǎn)換。
當(dāng)轉(zhuǎn)換電平型開關(guān)量時，將開關(guān)量信號與光耦正輸入端短接，兩針接插件不加短路塊。當(dāng)開關(guān)量為高電平時，光耦的原邊、限流電阻組成回路，光耦原邊的發(fā)光二極管流過電流而發(fā)光，從而使光耦副邊也導(dǎo)通，輸出低電平；當(dāng)開關(guān)量為低電平時，光耦原邊兩點電位相同，回路無電流通過，光耦副邊也不導(dǎo)通，輸出高電平。其中，限流電阻的值為2. 5K，上拉電阻的阻值為1漲。光耦有4路通道，頻率在IMHz 以上。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明通用性強，只需要改變兩個接插件的連接狀態(tài)，即可決定轉(zhuǎn)換哪種開關(guān)量，而不需要改動硬件結(jié)構(gòu)。開關(guān)量的幅值可以為15V-35V之間，頻率為 O-IMHz之間任意值。本發(fā)明硬件電路簡單，且都是一些基本元件，無需添加專用芯片，成本低，而整個系統(tǒng)的可靠性得到很大的提高。


圖1是本發(fā)明所述的硬件結(jié)構(gòu)示意圖，圖中，1-產(chǎn)生24V的電源模塊，2-開關(guān)量信號輸入端，3-三針接插件，4_兩針接插件，5-pi型濾波器，6-限流電阻，7-光耦，8-產(chǎn)生5V的電源模塊，9-上拉電阻。
具體實施例方式包括電源模塊、接插件、Pi型濾波器、限流電阻和光耦組成。電源模塊輸出的24V 通過一個兩針的接插件與光耦原邊的正輸入端以及三針接插件的1腳連接，負(fù)極與三針接插件的3腳連接，開關(guān)量信號與三針接插件的2腳連接，開關(guān)量信號公共端通過限流電阻與光耦的負(fù)輸入端連接，光耦的正、負(fù)輸入端之間接Pi型濾波器；光耦的輸出端為OC門，通過一個上拉電阻接到5V，本裝置在應(yīng)用時，只需要調(diào)整兩針接插件是否加短路塊以及三針接插件加短路塊的位置，即可決定轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換通斷型開關(guān)量還是電平型開關(guān)量。當(dāng)轉(zhuǎn)換通斷型開關(guān)量時，用短路塊將三針接插件的2、3腳短接，兩針接插件加短路塊。開關(guān)閉合時，電源模塊輸出的MV、兩針接插件、光耦的原邊、限流電阻、三針接插件的 2、3腳與電源模塊的負(fù)極組成回路，光耦原邊的發(fā)光二極管流過電流而發(fā)光，從而使光耦副邊也導(dǎo)通，輸出低電平；開關(guān)斷開時，回路不導(dǎo)通，光耦副邊也不導(dǎo)通，輸出高電平。實現(xiàn)了通斷型開關(guān)量到電平型開關(guān)量的轉(zhuǎn)換。當(dāng)轉(zhuǎn)換電平型開關(guān)量時，用短路塊將三針接插件的1、2腳短接，兩針接插件不加短路塊。當(dāng)開關(guān)量為高電平時，接插件的1、2腳，光耦的原邊、限流電阻組成回路，光耦原邊的發(fā)光二極管流過電流而發(fā)光，從而使光耦副邊也導(dǎo)通，輸出低電平；當(dāng)開關(guān)量為低電平時，光耦原邊兩點電位相同，回路無電流通過，光耦副邊也不導(dǎo)通，輸出高電平。其中，限流電阻的值為2. ，上拉電阻的阻值為15K。光耦有4路通道，頻率在IMhz 以上。下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。本發(fā)明裝置包括有MV電源模塊1，開關(guān)量信號輸入端2，三針接插件3，兩針接插件4，pi型濾波器5，限流電阻6，光耦7，5V電源模塊8，上拉電阻9。裝置中有多路開關(guān)量轉(zhuǎn)換通道，每一路轉(zhuǎn)換通道根據(jù)開關(guān)量的不同類型，需進(jìn)行不同的設(shè)置。當(dāng)轉(zhuǎn)換通斷型開關(guān)量時，用短路塊將三針接插件3的2、3引腳短接，兩針接插件4
4加短路塊。開關(guān)閉合時，電源模塊1輸出的MV、兩針接插件4、光耦7的原邊、限流電阻6、 三針接插件3的2、3引腳與電源模塊的負(fù)極組成回路，光耦原邊的發(fā)光二極管流過電流而發(fā)光，從而使光耦副邊也導(dǎo)通；開關(guān)斷開時，回路不導(dǎo)通，光耦副邊也不導(dǎo)通。實現(xiàn)了通斷型開關(guān)量到電平型開關(guān)量的轉(zhuǎn)換。濾波器5消除了開關(guān)量在傳輸過程中的脈動干擾。光耦7 的副邊的電源模塊8輸出電壓為5V，副邊導(dǎo)通時，信號輸出端與地接通，輸出OV ；副邊不導(dǎo)通時，信號輸出端被上拉到5V，從而完成了由斷型開關(guān)量到符合TTL、DTL兼容的電氣標(biāo)準(zhǔn)的電平型開關(guān)量的轉(zhuǎn)換。 當(dāng)轉(zhuǎn)換電平型開關(guān)量時，用短路塊將三針接插件3的1、2引腳短接，兩針接插件4 不加短路塊。當(dāng)開關(guān)量為高電平時，三針接插件的1、2引腳，光耦7的原邊、限流電阻6組成回路，光耦原邊的發(fā)光二極管流過電流而發(fā)光，從而使光耦副邊也導(dǎo)通；當(dāng)開關(guān)量為低電平時，光耦原邊兩點電位相同，回路無電流通過，光耦副邊也不導(dǎo)通。濾波器消除了開關(guān)量在傳輸過程中的脈動干擾。光耦副邊的電源模塊8輸出電壓為5V，副邊導(dǎo)通時，輸出端與地接通，輸出OV ；副邊不導(dǎo)通時，輸出端經(jīng)上拉到5V，從而完成了由電平型開關(guān)量到符合TTL、 DTL兼容的電氣標(biāo)準(zhǔn)的電平型開關(guān)量的轉(zhuǎn)換。
權(quán)利要求
1.一種通用多通道開關(guān)量轉(zhuǎn)換器，包括電源模塊、三針接插件、Pi型濾波器、限流電阻和光耦，其特征在于三針接插件的三個引腳分別與電源模塊的正負(fù)極以及開關(guān)量信號連接，開關(guān)量信號公共端通過限流電阻與光耦的負(fù)輸入端連接，光耦的正、負(fù)輸入端之間接Pi 型濾波器；光耦的輸出端為OC門，通過一個上拉電阻接到5V。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用多通道開關(guān)量轉(zhuǎn)換器，其特征在于當(dāng)轉(zhuǎn)換通斷型開關(guān)量時，將電源負(fù)極與開關(guān)量信號短接，兩針接插件加短路塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用多通道開關(guān)量轉(zhuǎn)換器，其特征在于當(dāng)轉(zhuǎn)換電平型開關(guān)量時，將開關(guān)量信號與光耦正輸入端短接，兩針接插件不加短路塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的通用多通道開關(guān)量轉(zhuǎn)換器，其特征在于所述的限流電阻的值為2. 5K，上拉電阻的阻值為15K ；光耦有4路通道，頻率在IMHz以上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通用多通道開關(guān)量轉(zhuǎn)換器，將三針接插件的三個引腳分別與電源模塊的正負(fù)極以及開關(guān)量信號連接，開關(guān)量信號公共端通過限流電阻與光耦的負(fù)輸入端連接，光耦的正、負(fù)輸入端之間接Pi型濾波器；光耦的輸出端為OC門，通過一個上拉電阻接到5V。本發(fā)明通用性強，只需要改變兩個接插件的連接狀態(tài)，即可決定轉(zhuǎn)換哪種開關(guān)量，而不需要改動硬件結(jié)構(gòu)。開關(guān)量的幅值可以為15V-35V之間，頻率為0-1MHz之間任意值。本發(fā)明硬件電路簡單，且都是一些基本元件，無需添加專用芯片，成本低，而整個系統(tǒng)的可靠性得到很大的提高。
文檔編號H03K19/0175GK102244515SQ20111005817
公開日2011年11月16日 申請日期2011年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月10日
發(fā)明者盧剛, 呂志寬, 周勇, 周奇勛, 孟凡軍, 常建軍, 張玉峰, 李聲晉, 沈銳, 皇甫劍鋒 申請人:西北工業(yè)大學(xué)