开关量输入输出控制电路、电梯按钮控制装置及变频器的制作方法

本专利涉及一种用于电梯控制系统的开关量输入输出控制电路、电梯按钮控制装置及电梯变频器。

背景技术：

电梯按钮控制装置主要通过开关量输入、输出组成，目前，控制中心在处理开关量输入和输出时，都是分开处理，即开关量输入电路与开关量输出电路相互独立，开关量输入端子与开关量输出端子也相互独立，假设需要控制m个按钮时，控制装置需要设置m个开关量输入端子和m个开关量输出端子，如此既使得控制装置内部线路更加复杂，又使得控制器外部端子过多而容易混淆，例如我司原有其他系列电梯专用变频器在应用到终端产品时，需要与电梯按钮连接来进行开关量的输入输出。在我司原有的电路方案中，单个电梯按钮开关量输入输出各使用变频器扩展板上的一个外部端子。如附图1所示，单个电梯按钮有4根引出线缆，其中两根为电源线和地线，会被接至电源和地的总线上。另外两根分别为按钮开关的开关量输入信号线和控制按钮指示灯工作的开关量输出信号线。在原有的电路方案中，这两根线缆分别与我司电梯专用变频器中扩展板上的输入外接端子和输出外接端子相连。当电梯按钮被按下时，开关量输入信号通过输入端子进入我司变频器，该信号经过控制板处理后，输出开关量信号且通过扩展板上的输出端子对电梯按钮输出，点亮电梯按钮中的指示灯。

原有电路方案中，一方面控制装置外部线缆和外部端子较多，增加了硬件成本，占用了额外的硬件体积。另一方面扩展板外部端子与电梯按钮连接时，需要分辨输入和输出，增加出错的可能性，在日常的使用维护中，也会增加检测的工作量。电梯按钮数量越多，以上缺点越明显。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提出一种用于电梯控制系统的开关量输入输出控制电路，该方案中单个电梯按钮开关量的输入与输出共用一个外部端子，可以简化外部线缆和接口设计。

本实用新型的技术实施方案是：电梯控制系统的开关量输入输出控制电路，包括开关电路、开关量输入电路、控制中心和开关量输出电路，所述开关电路包括相串联的开关器件和工作器件，所述工作器件另一端与电源连接，开关器件和工作器件的相连端引出开关量输入输出端子，所述开关量输入输出端子与开关量输入电路的输入端相连，所述开关量输入电路的输出端与所述控制中心输入端相连，所述控制中心输出端与所述开关量输出电路输入端相连，所述开关量输出电路的输出端与所述输入输出端子相连，所述控制中心获取所述输入输出端子处的开关量输入电平信号，并向所述输入输出端子提供开关量输出电平信号，所述开关量输入电平信号与所述开关量输出电平信号极性相同。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：所述开关器件接于地线与所述输入输出端子之间，所述工作器件与第四限流电阻串联后接于电源与所述输入输出端子之间。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：所述的开关量输入电路包含第一光耦隔离电路，所述第一光耦隔离电路包含第一光耦器件，所述第一光耦器件的第一光耦原边阳极接电源正极，所述第一光耦器件的第一光耦原边阴极串联第一限流电阻后作为所述开关量输入电路的输入端连接至所述输入输出端子，所述第一光耦器件的第一光耦副边发射极接地线，所述第一光耦副边集电极一方面通过一上拉电阻接至电源正极，一方面作为所述开关量输入电路的输出端与所述控制中心输入端相连。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：所述的开关量 输出电路包含电平转换电路和第二光耦隔离电路，电平转换电路包含第一三极管，所述第二光耦隔离电路包含第二光耦器件，所述第二光耦器件的第二光耦原边阳极接电源正极，所述第二光耦原边阴极串联第二限流电阻后作为所述开关量输出电路的输入端连接至所述控制中心的输出端，所述第一三极管基极一方面接至所述第二光耦器件的第二光耦副边发射极，一方面通过第一电荷泄放电阻接地，第一三极管发射极接地，第一三极管集电极一方面接至所述第二光耦器件的第二光耦副边集电极，一方面串联第三限流电阻后作为所述开关量输出电路的输出端接至所述输入输出端子。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：所述的开关量输入电路还包括一RC低通滤波电路，所述低通滤波电路接于所述第一光耦器件的第一光耦副边集电极与所述控制中心输入端之间。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：所述的开关量输入电路还包括第二电荷泄放电阻，所述第二电荷泄放电阻接于第一光耦器件的第一光耦原边阳极与阴极之间。

基于上述目的，本实用新型的进一步改进方案是：所述的开关量输出电路还包括第三电荷泄放电阻，所述第三电荷泄放电阻接于第二光耦原边阳极与阴极之间。

本实用新型的另一技术实施方案是：电梯变频器，包括上述所述的开关量输入电路和开关量输出电路和控制中心，所述开关量输入电路的输入端和开关量输出电路的输出端相连且此相连端子作为开关量输入输出端子，所述开关量输入电路的输出端接至控制中心的输入端，控制中心的输出端与开关量输出电路的输入端相连。

本实用新型的又一技术实施方案是：电梯按钮控制装置，包含开关电路和上述所述的电梯变频器，所述开关电路包含开关和工作器件，所述工作器件为指示灯，所述开关接于所述开关量输入输出端子与地线之间，所述指示灯与第五限流电阻串联后接于电源与所述开关 量输入输出端子之间。

有益效果

本实用新型由于采用上述方案，在功能不变的情况下，简化了外部线缆，减少了外部端子，从而降低了物料成本，节约了电路板面积。同时，外部端子的减少也降低了安装和检修时的难度。

通过光耦电路，通阻断外界电气信号的干扰，确保信号在传送过程中不失真。

附图说明

图1为现有技术用于电梯控制系统的开关量输入输出控制电路原理框图；

图2为本实用新型电梯控制系统的开关量输入输出控制电路原理框图；

图3为本实用新型电梯按钮电路原理图；

图4为本实用新型开关量输入电路和开关量输出电路电路原理图；

图5为本实用新型用于电梯控制系统的开关量输入输出控制电路原理示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案的原理及优点更加清晰，以下结合附图及具体实施方案，对本实用新型进行进一步详细说明。在本实施方式中，所描述的具体实施方案仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例一

如图2至图5所示，用于电梯控制系统的开关量输入输出控制电路，包括开关电路1、开关量输入电路3、控制中心5和开关量输出电路4，所述开关电路1包括相串联的开关器件和工作器件，所述工作器件另一端与电源连接，开关器件和工作器件的相连端引出开关量 输入输出端子2，所述开关量输入输出端子2与开关量输入电路3的输入端相连，所述开关量输入电路3的输出端与所述控制中心5输入端相连，所述控制中心5输出端与所述开关量输出电路4输入端相连，所述开关量输出电路4的输出端与所述开关量输入输出端子2相连，所述控制中心5获取所述开关量输入输出端子2处的开关量输入电平信号，并向所述开关量输入输出端子2提供开关量输出电平信号，所述开关量输入电平信号与所述开关量输出电平信号极性相同。所述开关电路1包括相串联的开关器件和工作器件，所述工作器件另一端与电源连接，开关器件的另一端接地，所述开关电路1一方面由开关器件实现开关控制的功能，另一方面由工作器件指示电梯的工作状态。所述开关器件为开关，所述工作器件包括相串联的指示灯和限流电阻，所述的开关量输入电路3为光耦电路且开关量输入电路3的输入电平与输出电平极性相同。所述的开关量输出电路4为光耦电路且开关量输出电路的输入电平与输出电平极性相同。所述开关电路1通过开关器件的开关状态控制所述开关电路的输入信号端的电平，从而控制开关电路的指示灯工作器件的启停状态；所述开关量输入电路2的输入端与所述开关电路1的输入信号端相连，用于获取所述开关电路1输出的电平作为开关量输入电平信号，并输出对应的信号A；所述控制中心5的输入端与所述开关量输入电路3的输出端相连，用于获取信号A并根据所述信号A输出信号B；所述开关量输出电路4的输入端与所述控制中心5的输出端相连，用于获取输出信号B并输出对应的开关量输出电平信号，所述开关量输出电路4的输出端与开关量输入电路3的输入端相连，即开关量输入电路3、控制中心5、开关量输出电路4构成闭环电路，且所述开关量输出电平信号与所述开关量输入电平信号相同，且作为所述开关电路输入信号端的电平，继续控制所述开关电路工作器件的启停状态且为所述开关量输入电路3提供开关量输入电平信号，如此循环。如图3所示为对一种开关电路 1的列举，当开关闭合时，开关电路的输入信号端为低电平，此时指示灯通电而发光，该低电平作为开关量输入电平信号，经过输入电路、控制中心、输出电路后输出低电平，此时指示灯的工作状态不再受开关的控制，因为开关量输入输出端子2的低电平作为开关量输入信号重新进入输入信号后继续输出低电平信号，从而维持开关电路输出端的低电平状态，即维持指示灯的发光状态。具体地，开关量输入电路3与开关量输出电路4如图4所示，L1端子为开关量电平信号输入输出端子2，用于与开关电路1的输入信号端相连，L1的上部为开关量输入电路，下部为开关量输出电路；所述的开关量输入电路包含第一光耦隔离电路，所述第一光耦隔离电路包含第一光耦器件PC83，第一光耦原边阳极接电源正极，第一光耦原边阴极串联第一限流电阻R40后作为所述开关量输入电路的输入端连接至所述开关量输入输出端子，第一光耦副边发射极接地线，第一光耦副边集电极一方面通过一上拉电阻R81接至电源正极，一方面与所述低通滤波电路相连，低通滤波电路的输出端接至控制中心。所述的开关量输入电路还包括第二电荷泄放电阻R80和第一稳压二极管Z6，所述第二电荷泄放电阻R80接于所述第一光耦原边阳极与第一稳压二极管Z6一端，第一稳压二极管Z6的另一端与阴极相连。所述开关量输入电路还包括第一滤波电容C145、第一指示灯LED6、第二滤波电容C76、第二限流电阻R144和第三滤波电容C29,所述第一滤波电容C145、相串联的第一指示灯LED6和第二限流电阻R144以及第二滤波电容C76分别并联于第一稳压二极管Z6的一端和电源端，第一光耦副边的两端并联有第三滤波电容C29。所述的开关量输出电路包含电平转换电路和第二光耦隔离电路，电平转换电路包含第一三极管Q14，所述第二光耦隔离电路包含第二光耦器件，第二光耦原边阳极接电源正极，第二光耦原边阴极串联第二限流电阻R186后作为所述开关量输出电路的输入端连接至所述控制中心的输出端，第一三极管Q14基极一方面 接至第二光耦副边发射极，一方面通过第一电荷泄放电阻R282接地，第一三极管Q14发射极接地，第一三极管Q14集电极一方面接至第二光耦副边集电极，一方面串联第三限流电阻R320后作为所述开关量输出电路的输出端接至所述开关量输入输出端子。所述的开关量输出电路还包括第三电荷泄放电阻R234，所述第三电荷泄放电阻R234接于第二光耦原边阳极与阴极之间。所述的开关量输出电路还包括第四滤波电容C232、第五滤波电容C231、第二稳压二极管Z38、第六滤波电容C77和第三限流电阻R186，所述第四滤波电容C232接于三极管的基极与地之间，三极管的发射极也接于地，第五滤波电容C231和第二稳压二极管Z38接于开关量输入输出端子和地之间，第二光耦原边的两端接第六滤波电容C77，当按钮被按下即开关闭合时，L1接地，开关电路中的指示灯被直接点亮，同时开关量输入电路中的光耦导通，开关量输入电路的输出端L1-I向控制中心输出低电平。控制中心接受到开关信号后，向开关量输出电路的输入端Y1-O输出低电平，开关量输出电路中的光耦导通。该光耦副边与第一三极管Q14接成达林顿结构，光耦导通时，第一三极管Q14导通，开关量输入输出端子L1与COM之间为低电压，L1为低电平，此时松开按钮，L1端与地断开，断开时L1的低电平来自于开关量输出电路的输出电压，而L1端的低电压使得L1-I为该电平，从而使得Y1-O为低电平，继而使L1为低电平，如此循环，即使松开按钮，指示灯也仍然处于点亮状态。

对于上述电路，开关量输入电路和开关量输出电路的输入电平和输出电平可以根据需要任意调整，而控制中心则根据此相互逻辑关系，来确定输出端口的电平特性，只要保证开关量输入电平信号与所述开关量输出电平信号极性相同。即可达到控制的目的。

在具体的应用场合，上述电路对按钮和指示灯的控制，包含有N个控制电路，每个控制电路只需设置一个外部端子作为开关量输入输 出共用端子，如图5所示，单个开关电路仅对应扩展板上的一个外部端子，开关电路的两根信号线缆均连接到此外部端子上，通过这个外部端子进行开关量信号的输入和输出。

实施例二

如图2、4和5所示，一种电梯变频器，包括实施例一所述的开关量输入电路3和开关量输出电路4和控制中心5，所述开关量输入电路3的输入端和开关量输出电路4的输出端相连且此相连端子作为开关量输入输出端子2，所述开关量输入电路3的输出端接至控制中心5的输入端，控制中心5的输出端与开关量输出电路4的输入端相连。

实施例三

如图3所示，一种电梯按钮控制装置，包含开关电路和如实施例二所述的电梯变频器，所述开关电路包含开关和工作器件，所述工作器件为指示灯，所述开关接于所述开关量输入输出端子与地线之间，所述指示灯与第五限流电阻串联后接于24V电源与所述开关量输入输出端子之间。本实施例中开关先与限流电阻相连。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。