防呆保护模块及自动化机台的制作方法

本实用新型涉及防呆保护提示技术领域，更具体地，本实用新型涉及一种防呆保护模块、及配置有该种防呆保护模块的自动化机台。

背景技术：

对于自动化机台，操作人员在手动配合过程中难免会出现误操作，从而可能因此造成产品受损、仪器破坏，甚至还会威胁到操作人员的人身安全，为此，自动化机台通常设置有防呆保护电路，以提示操作人员相关操作是否正确，并在误操作时控制机台的PLC停止运行，起到保护作用。

防呆保护电路主要包括霍尔传感器，通过霍尔传感器对磁场的感应触发防呆提示。现有的防呆保护电路在霍尔传感器与PLC之间未设置驱动电路，因此，不能实现PLC电路与TTL电路的兼容，这就对霍尔传感器的驱动能力提出了较高要求，因此需要采用大功率的霍尔传感器，以防止霍尔传感器因大电流作用而被损坏，所以，现有的防呆保护电路具有成本高、不利于小型化、及不利于安装和维护的问题。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是提供一种使得防呆保护能够兼容PLC电路与TTL电路，进而降低对霍尔器件的驱动能力的要求的新的技术方案。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种防呆保护模块，其包括霍尔芯片、提示单元和驱动单元，所述霍尔芯片的输出引脚经第一电阻与第一电源端连接，所述霍尔芯片的电源引脚与第二电源端连接，所述霍尔芯片的地引脚与接地端连接；所述提示单元和所述驱动单元均连接在所述第一电源端与所述接地端之间；所述提示单元包括串联连接的第一开关器件和防呆指示灯；所述驱动单元设置有第二开关器件，所述第二开关器件连接在所述驱动单元的状态信号输出端与所述接地端之间；所述第一开关器件和所述第二开关器件的开关状态均受控于所述霍尔芯片的输出引脚输出的信号，且所述第二开关器件被设置为在所述信号为低电平信号时导通。

可选的是，所述第一开关器件为三极管，所述第一开关器件的基极经第六电阻与所述霍尔芯片的输出引脚连接。

可选的是，所述第一开关器件为NPN型三极管，所述第一开关器件的集电极经第二电阻与所述第一电源端连接，所述第一开关器件的发射极经所述防呆指示灯与所述接地端连接。

可选的是，所述霍尔芯片的型号为WSH131或者YH4913。

可选的是，所述霍尔芯片的电源引脚经一滤波电容与所述接地端连接；或者，所述霍尔芯片的电源引脚经由至少两个不同工作频率的滤波电容进行并联的电路与所述接地端连接。

可选的是，所述第一电源端与所述第二电源端为同一电源端。

可选的是，所述第二开关器件为NPN型三极管，所述第二开关器件的集电极经第三电阻与所述第一电源端连接，所述第二开关器件的发射极与所述接地端连接，且所述第二开关器件的集电极作为所述状态信号输出端；

所述驱动单元还包括前级驱动电路，所述前级驱动电路包括串联连接在所述第一电源端与所述接地端之间的第四电阻和第三开关器件，所述第三开关器件的控制端经第五电阻与所述霍尔芯片的输出引脚连接，所述第四电阻与所述第三开关器件之间的电位点作为前级驱动电路的输出端与所述第二开关器件的基极连接。

可选的是，所述第三开关器件为NPN三极管，所述第三开关器件的发射极与所述接地端连接，所述第三开关器件的集电极经所述第四电阻与所述第一电源端连接，所述第三开关器件的基极作为自身的控制端经所述第五电阻与所述霍尔芯片的输出引脚连接。

根据本实用新型第二方面，提供了一种自动化机台，其包括根据本实用新型第一方面所述的防呆保护模块、与所述防呆保护模块的霍尔芯片配合作用的磁铁、及PLC，所述自动化机台被设置为使得所述磁铁处于两个不同的位置分别对应正常操作和异常操作，其中一个位置是使得霍尔芯片位于所述磁铁产生的磁场范围内的位置，另一个位置是使得霍尔芯片位于所述磁铁产生的磁场范围外的位置；

所述防呆保护模块的状态信号输出端与所述PLC的一个IO引脚连接，所述PLC的电源引脚与第三电源端连接，所述PLC的地引脚与所述接地端连接。

可选的是，所述PLC的另一个IO引脚经由第七电阻和状态指示灯进行串联的电路与所述接地端连接。

本实用新型的发明人发现，在现有技术中，存在防呆保护电路对于PLC电路与TTL电路不兼容，需要设置大功率的霍尔传感器，进而导致成本高、不利于小型化等问题。因此，本实用新型所要实现的技术任务或者所要解决的技术问题是本领域技术人员从未想到的或者没有预期到的，故本实用新型是一种新的技术方案。

本实用新型的一个有益效果在于，本实用新型防呆保护模块增加了用于与PLC连接的驱动电路，该驱动电路能够保证霍尔器件输出的高、低电平能够被PLC的IO接口准确识别，并同时在霍尔器件输出低电平时为PLC提供被短接的电流回路，进而降低了对霍尔器件的驱动能力的要求，因此，本实用新型电路可以采用小功率的霍尔芯片实现防呆提示，进而有利于节约成本和进行小型化设计。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本实用新型的实施例，并且连同其说明一起用于解释本实用新型的原理。

图1为根据本实用新型防呆保护模块的一种实施结构的电路原理图；

图2为图1所示防呆保护模块与PLC连接的一种实施结构的电路原理图。

附图标记说明：

U1-霍尔芯片； VDD-霍尔芯片的电源引脚；

GND1-霍尔芯片的地引脚； OUT-霍尔芯片的输出引脚；

C1-滤波电容； C2-滤波电容；

EXVDD_1-第一电源端； EXGND-接地端；

EXVDD_2-第二电源端； R1-第一电阻；

101-提示单元； Q1-第一开关器件；

R2-第二电阻； D2-防呆指示灯；

R6-第六电阻； R5-第五电阻；

102-驱动单元； Q2-第二开关器件

Q3-第三开关器件； R4-第四电阻；

R3-第三电阻； P0-状态信号输出端；

U2-可编程逻辑控制器(PLC)； IO1、I02-PLC的IO引脚；

VCC-PLC的电源引脚； GND2-PLC的地引脚；

R7-第七电阻； D1-状态指示灯。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本实用新型的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

图1是根据本实用新型防呆保护模块的一种实施例的电路原理图。

根据图1所示，本实用新型防呆保护模块包括霍尔芯片U1(或者称霍尔传感器)、提示单元101和驱动单元102。

霍尔芯片U1能够根据是否感应到磁场输出不同的电平信号，例如，在感应到磁场时输出低电平信号、并在未感应到磁场时输出高电平信号，或者在感应到磁场时输出高电平信号、并在未感应到磁场时输出低电平信号。

霍尔芯片U1具有三个引脚，分别为电源引脚VDD、地引脚GND1和输出引脚OUT。在霍尔芯片U1内部，输出引脚OUT通常是经由一个例如是NPN型三极管的开关器件与地引脚GND1连接，因此，霍尔芯片U1将在内部的开关器件导通时输出低电平信号、及在内部的开关器件截止时输出高电平信号，具体的高电平值取决于接入的电源电压。霍尔芯片U1的电源引脚VDD与第二电源端EXVDD_2连接，地引脚GND1与接地端EXGND连接，该第二电源端EXVDD_2可以是与第一电源端EXVDD_1提供相同电压的同一电源端，也可以是与第一电源端EXVDD_1提供不同电压的不同电源端。霍尔芯片U1的输出引脚OUT经由作为上拉电阻的第一电阻R1与第一电源端EXVDD_1连接，以使输出引脚OUT输出的高电平等于第一电源端EXVDD_1提供的电压，该电压通常为5V。

提示单元101连接在第一电源端EXVDD_1与接地端EXGND之间，具体包括串联连接的第一开关器件Q1和防呆指示灯D2，第一开关器件Q1受控于输出引脚OUT输出的信号，该受控可以是直接受控，也可以是间接受控。提示单元101起作用的方式为：第一开关器件Q1导通时，防呆指示灯D2点亮；第一开关器件Q1截止时，防呆指示灯D2熄灭。这样，根据第一开关器件Q1的类型可以指示霍尔芯片U1的不同状态，霍尔芯片U1的状态又可以指示不同的操作状态，进而对操作人员进行防呆提示，例如，在第一开关器件Q1为如图1所示的NPN型三极管时，霍尔芯片U1的输出引脚OUT输出高电平信号时，防呆指示灯D2点亮，霍尔芯片U1的输出引脚OUT输出低电平信号时，防呆指示灯D2熄灭，而霍尔芯片U1的输出引脚OUT输出高电平信号和低电平信号可以分别被设置为对应正常操作和异常操作触发的信号，也可以分别被设置为对应异常操作和正常操作触发的信号。

在防呆指示灯D2被点亮对应异常操作时，按照惯常逻辑控制可以将其设置为是红色指示灯；在防呆指示灯D2被点亮对应正常操作时，按照惯常逻辑控制可以将其设置为是绿色指示灯。在此，由于异常操作的概率通常远小于正常操作的概率，因此，为了节省电能，可设置为通过防呆指示灯D2指示异常操作。

驱动单元102同样连接在第一电源端EXVDD_1与接地端EXGND之间。驱动单元102设置有第二开关器件Q2，第二开关器件Q2连接在驱动单元102的状态信号输出端P0与接地端EXGND之间，第二开关器件Q2的开关状态同样受控于霍尔芯片U1的输出引脚OUT输出的信号，且第二开关器件Q2被设置为在输出引脚OUT输出的信号为低电平信号时导通，该受控可以是直接受控，也可以是间接受控。这样，参见图2所示，在状态信号输出端P0与可编程逻辑控制器(PLC)U2的一IO引脚IO1连接时，将IO引脚IO1的电平拉低产生的大电流将直接通过导通的第二开关器件Q2(相当于将I0引脚IO1与接地端EXGND短路)构成电流回路，而不会经由霍尔芯片U1的内部电路构成电流回路，进而可以有效保护霍尔芯片U1，因此，对于本实用新型的防呆保护模块，能够大大降低对霍尔芯片的驱动能力的要求，完全可以采用小功率芯片实现霍尔开关功能，例如型号为WSH131或者YH4913的霍尔芯片，便能进行TTL电路与PLC电路之间的正常通信，进而有利于控制成本及进行模块的小型化设计。

该驱动单元102起作用的方式为：霍尔芯片U1的输出引脚OUT输出TTL电路的低电平信号时，第二开关器件Q2导通，进而经由状态信号输出端P0输出PLC电路的低电平信号；对应地，霍尔芯片U1的输出引脚OUT输出TTL电路的高电平信号时，第二开关器件Q2截止，状态信号输出端P0会被PLC内部的上拉电阻拉高至等于PLC的供电电压，进而经由状态信号输出端P0输出PLC电路的高电平信号。

在本实用新型的一个具体实施例中，参见图1所示，上述第一开关器件Q1为三极管，第一开关器件Q1的基极经第六电阻R6与霍尔芯片U1的输出引脚OUT连接，以实现霍尔芯片U1对第一开关器件Q1的开关状态的控制。在第一开关器件Q1为图1所示的NPN型三极管时，提示电路101的连接结构可以是：第一开关器件Q1的集电极可以经第二电阻R2与第一电源端EXVDD_1连接，第一开关器件Q1的发射极经防呆指示灯D2与接地端EXGND连接。在第一开关器件Q1为PNP型三极管时，提示电路101的连接结构可以是：第一开关器件Q1的发射极经第二电阻R2与第一电源端EXVDD_1连接，第一开关器件Q1的集电极经防呆指示灯D2与接地端EXGND连接。

另外，上述第一开关器件Q1也可以采用与NPN型三极管的性能类似的NMOS管等，或者采用与PNP型三极管的性能类似的PMOS管等。

为了提高霍尔芯片U1的供电电源的精度，在本实用新型的一个具体实施例中，霍尔芯片U1的电源引脚VDD经由一滤波电容与接地端EXGND连接；或者，霍尔芯片U1的电源引脚VDD经由至少两个不同工作频率的滤波电容进行并联的电路与接地端EXGND连接。上述滤波电容的作用是可以滤除交流脉动纹波，进而提高供电电源的精度，保证霍尔芯片U1的工作稳定性。上述的采用不同工作频率的滤波电容进行并联的结构能够提高该部分电路对交流脉动纹波进行滤除的作用效果。在图1所示的实施例中，霍尔芯片U1的电源引脚VDD经由滤波电容C1和滤波电容C2进行并联的电路与接地端EXGND连接，其中，两个滤波电容C1、C2中可以一个为低频滤波电容，而另一个为高频滤波电容。

在本实用新型的一个具体实施例中，参见图1所示，上述第二开关器件Q2为NPN型三极管，第二开关器件Q2的集电极经第三电阻R3与第一电源端EXVDD_1连接，第二开关器件Q2的发射极与接地端EXGND连接，且第二开关器件Q2的集电极与状态信号输出端P0连接。在此，由于NPN型三极管是高电平导通，因此，驱动单元102还需要设置前级驱动电路，如图1所示，该前级驱动电路包括串联连接在第一电源端EXVDD_1与接地端EXGND之间的第四电阻R4和第三开关器件Q3，该第三开关器件Q3的控制端经第五电阻R5与霍尔芯片U1的输出引脚OUT连接，第四电阻R4与第三开关器件Q3之间的电位点作为前级驱动电路的输出端与第二开关器件Q2的基极连接，以通过输出引脚OUT输出的信号间接控制第二开关器件Q2的开关状态。

上述第三开关器件Q3可以为三极管，为此，第三开关器件Q3的基极作为自身的控制端经第五电阻R5与霍尔芯片U1的输出引脚OUT连接。在第三开关器件Q3为NPN型三极管的实施例中，参见图1所示，第三开关器件Q3的发射极与接地端EXGND连接，第三开关器件Q3的集电极经第四电阻R4与第一电源端EXVDD_1连接。在第三开关器件Q3为PNP型三极管的实施例中，第三开关器件Q3的发射极与第一电源端EXVDD_1连接，第三开关器件Q3的集电极经第四电阻R4与接地端连接。

上述第三开关器件Q3也可以采用与NPN型三极管的性能类似的NMOS管等，或者采用与PNP型三极管的性能类似的PMOS管等。

上述第二开关器件Q2也为采用与NPN型三极管的性能类似的NMOS管等。

另外，上述第二开关器件Q2还可以为PNP型三极管，或者与PNP型三极管的性能类似的PMOS管等，具体地，第二开关器件Q2的发射极经第三电阻与第一电源端EXVDD_1连接，第二开关器件Q2的集电极与接地端EXGND连接。由于PNP型三极管为低电平导通，因此，驱动单元102可以仅设置一级驱动电路，当然同样可以根据需要再增加前级驱动电路。

在上述防呆保护模块的基础上，本实用新型还提供了一种自动化机台，该机台可以是对各种模组进行测试的自动化机台，例如对手机模组进行测试的自动化机台，该自动化机台包括可编程逻辑控制器(PLC)，以通过PLC实现自动测试控制。另外，为了使得霍尔芯片U1起作用，该自动化机台还应该包括与霍尔芯片U1配合作用的磁铁，且该自动化机台被设置为使得磁铁的两个不同的位置分别对应正常操作和异常操作，其中一个位置是使得霍尔芯片U1位于磁铁产生的磁场范围内的位置，以使霍尔芯片U1能够感应到磁铁产生的磁场，另一个位置是使得霍尔芯片U1位于磁铁产生的磁场范围外的位置，以使霍尔芯片U1无法感应到磁铁产生的磁场。

图2是自动化机台的实现PLC与上述防呆保护模组之间连接的电路原理图。

根据图2所示，防呆保护模块的状态信号输出端P0与可编程逻辑控制器U1(PLC)的一个IO引脚IO1连接，PLC的电源引脚VCC与第三电源端EXVDD_3连接，PLC的地引脚GND2与接地端EXGND连接。该第三电源端EXVDD_3根据所选用的PLC的具体型号通常为12V或者24V。这样，在PLC通过IO引脚IO1检测到操作异常时，便可停止执行所有逻辑操作，以保护设备及操作人员的人身安全。

另外，PLC的另一个IO引脚IO2可以经由第七电阻R7和状态指示灯D1进行串联的电路与接地端EXGND连接，以通过状态指示灯D1指示运行状态，例如在状态信号输出端P0输出的信号表示操作正常时，状态指示灯D1常亮或者熄灭，而在状态信号输出端P0输出的信号表示操作正常时，状态指示灯D1闪烁或者被点亮等。

上述各实施例主要重点描述与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分相互参见即可。

虽然已经通过例子对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本实用新型的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本实用新型的范围由所附权利要求来限定。