数字量输入接口单元的制作方法

本实用新型涉及接口
技术领域：
，特别涉及一种数字量输入接口单元。
背景技术：
：在工业控制等领域，数字量输入接口被广泛使用。数字量输入接口能够检测外部输入的直流或者交流信号状态的有无，并将该有无状态以稳定的高低电平信号输出，以便后续处理。在数字量输入接口的应用中，为实现外部高电压输入信号和内部低电压信号分离，保障系统安全，通常会在数字量输入接口中加入隔离功能。目前常用的数字量输入接口包括单路/或多路直流数字量输入接口电路、单路/或多路交流数字量输入接口电路。在实现本实用新型的过程中，本申请的发明人发现现有技术存在以下问题：如图1所示，为常用的直流数字量输入接口电路结构框图，图1所示的直流数字量输入接口无法直接应用于交流数字量输入场合。如图2所示，为常用的交流数字量输入接口电路结构框图，图2所示的交流数字量输入接口虽然也可应用于直流数字量输入场合，但适用范围很窄。比如用于交流220VAC的交流数字量输入接口就无法直接应用于直流24VDC的数字量输入。技术实现要素：本实用新型实施方式的目的在于提供一种数字量输入接口单元，使得数字量输入接口单元不仅能够用于交、直流数字量输入，而且能够灵活适应不同输入要求。为解决上述技术问题，本实用新型的实施方式提供了一种数字量输入接口单元，包括：用于检测直流输入信号或者交流输入信号的N个检测单元；其中，所述N为正整数；用于将所述N个检测单元检测到的输入信号分别进行隔离并耦合输出的N个隔离单元；以及用于对所述N个隔离单元输出的信号分别进行整形并以数字量输出的整形单元；所述检测单元包括：信号输入端、直流输入信号检测支路以及交流输入信号检测支路；所述直流输入信号检测支路用于检测输入至所述信号输入端的直流输入信号；所述交流输入信号检测支路用于检测输入至所述信号输入端的交流输入信号。本实用新型实施方式相对于现有技术而言，数字量输入接口单元包括：N个检测单元，且检测单元能够检测交流或者直流输入信号，该数字量输入接口单元还包括用于对检测单元检测到的输入信号进行隔离、整形的隔离单元和整形单元，从而使得该数字量输入接口单元能够实现交直流输入信号的数字量输入，并且由于其检测单元分别通过交流输入信号检测支路检测交流输入信号，通过直流输入信号检测支路检测直流输入信号，所以可以通过对交、直流输入信号检测支路进行设计灵活实现对于不同输入范围的输入信号的数字量输入，从而有利于扩大数字量输入接口单元的使用范围。另外，所述直流输入信号检测支路包括：第一电阻、第二电阻以及光耦；所述第一电阻的第一端连接于所述信号输入端，第二端连接于所述第二电阻的第一端，所述第二电阻的第二端用于连接直流公共端，所述第二电阻的第二端还连接于所述光耦的第一端；所述第一电阻的第二端还连接于所述光耦的第二端；所述交流输入信号检测支路包括：所述直流输入信号检测支路以及第三电阻；所述第三电阻的第一端连接于所述第二电阻的第二端，所述第三电阻的第二端用于连接交流公共端。由于检测单元的交直流输入信号检测支路结构简单、器件数量少，且能够复用部分器件(如第一电阻、第二电阻等)，所以成本较低，具有较强的实用性。另外，所述隔离单元包括：所述光耦以及第四电阻；所述光耦的第三端连接于所述第四电阻的第一端，所述第四电阻的第二端接地；所述光耦的第四端连接于电源。本实施方式的隔离单元结构简单、易于实现。另外，所述整形单元包括：第一二极管、第一电容以及第五电阻；所述第一二极管的第一端连接于所述光耦的第三端；所述第一二极管的第二端连接于所述第一电容的第一端以及第五电阻的第一端；所述第一电容的第二端以及所述第五电阻的第二端接地，所述第五电阻的第一端用于输出整形后的信号。本实施方式的整形单元结构简单、元器件数量少，成本低。另外，所述整形单元还包括反向器；所述反向器的第一端连接于所述第五电阻的第一端；所述反向器的第二端用于输出经反向的信号。通过反向器对整形后的数字量信号进行反向变换，便于获得满足要求的数字量信号。另外，当所述N大于1时，所述数字量输入接口单元包括N个整形单元；所述N个整形单元分别用于对所述N个隔离单元输出的信号进行数字量变换并输出。各个整形单元分别处理一路的输入信号，使得数字量输入接口单元设计简单、容易实现。另外，当所述N大于1时，所述数字量输入接口单元包括：1个整形单元以及1个多路开关单元；所述多路开关单元用于根据外部控制信号对所述N个隔离单元输出的信号进行选通，并将选通的信号给到所述整形单元。通过多路开关单元实现整形单元的复用，使得一个多路开关单元上的全部输入信号仅通过一个整形单元进行整形，丰富了数字量输入接口单元的实现方案。另外，所述多路开关单元包括P个用于连接所述N个隔离单元的输入引脚；其中，所述P为大于或者等于所述N的正整数；所述多路开关单元还包括用于连接外部控制设备的M个控制引脚，所述M为正整数，且所述M与所述P的数目满足预设关系；其中，所述预设关系为：所述P小于或者等于2的M次方。由于多路开关单元的控制引脚和输入引脚的数量满足预设关系，所以有利于多路开关单元上的各个引脚得到充分利用。附图说明图1是根据现有技术中直流数字量输入接口电路的结构示意图；图2是根据现有技术中交流数字量输入接口电路的结构示意图；图3是根据本实用新型第一实施方式数字量输入接口单元的结构示意图；图4是根据本实用新型第一实施方式数字量输入接口单元的原理图；图5是根据本实用新型第一实施方式另一数字量输入接口单元的原理图；图6是220V交流输入信号的波形示意图；图7是针对图6所示波形经过本实用新型第一实施方式隔离单元处理后的波形示意图；图8是针对图6所示波形经过本实用新型第一实施方式整形单元处理后的波形示意图；图9是24VDC直流输入信号的波形示意图；图10是针对图9所示波形经过本实用新型第一实施方式整形单元处理后的波形示意图；图11是根据本实用新型第二实施方式的具有3个检测单元的数字量输入接口单元的原理图；图12是根据本实用新型第三实施方式的具有3个检测单元的数字量输入接口单元的原理图。具体实施方式为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本实用新型各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。本实用新型的第一实施方式涉及一种数字量输入接口单元。其具体结构如图3所示。图3所示的数字量输入接口单元能够用于直流和交流的输入信号的数字量转换，其中，交流或者直流输入信号例如可以用于设备的启、停、加速、减速等的控制。如图3所示，该数字量输入接口单元10包括：用于检测直流输入信号或者交流输入信号的N个检测单元101，用于将N个检测单元101检测到的输入信号分别进行隔离并耦合输出的N个隔离单元102，以及用于对N个隔离单元102输出的信号分别进行整形并以数字量输出的整形单元103。本实施方式中，检测单元101的输入信号既可以是直流输入信号，也可以是交流输入信号。隔离单元102以隔离方式将检测单元101检测到的输入信号输出至整形单元103，能够提高电路可靠性和抗干扰性，保证了数字量输入接口单元10所应用的系统的安全。整形单元103通过对隔离单元102输出的直流或者交流信号进行整形，从而使得该数字量输入接口单元能够处理交流输入信号。本实施方式中，N为正整数，以N等于1为例结合图4对本实施方式的数字量输入接口单元进行详细说明。其中，检测单元101包括信号输入端(即用于接收直流/交流信号输入)、直流输入信号检测支路1011以及交流输入信号检测支路1012。直流输入信号检测支路1011和交流输入信号检测支路1012均连接于信号输入端。直流输入信号检测支路1011用于检测输入至信号输入端的直流输入信号，交流输入信号检测支路1012用于检测输入至信号输入端的交流输入信号。具体而言，直流输入信号检测支路包括：第一电阻R1、第二电阻R2以及光耦PC1。其中，第一电阻R1的第一端连接于信号输入端，R1的第二端连接于第二电阻R2的第一端，第二电阻R2的第二端用于连接直流公共端，第二电阻R2的第二端还连接于光耦PC1的第一端，第一电阻R1的第二端还连接于光耦PC1的第二端。交流输入信号检测支路包括上述直流输入信号检测支路以及第三电阻R3。其中，第三电阻R3的第一端连接于第二电阻R2的第二端，第三电阻R3的第二端用于连接交流公共端。隔离单元包括：光耦PC1以及第四电阻R4。光耦PC1的第三端连接于第四电阻R4的第一端，光耦PC1的第四端连接于电源V1，第四电阻R4的第二端接地。整形单元包括：第一二极管D1、第一电容C1以及第五电阻R5。第一二极管D1的第一端连接于光耦PC1的第三端，第一二极管D1的第二端连接于第一电容C1的第一端以及第五电阻R5的第一端，第一电容C1的第二端以及第五电阻R5的第二端接地，第五电阻R5的第一端用于输出整形后的信号。在实际应用中，本实施方式的检测单元能够灵活适应不同输入范围，现结合图4对此说明如下：当该数字量输入接口单元用于交流输入信号的数字量输入接口时，将该数字量输入接口单元连接至交流公共端。检测单元的信号输入端接入外部交流信号输出模块，交流输入信号通过交流输入信号检测支路(即R1、R2、PC1以及R3)被检测到。当该数字量输入接口单元用于直流输入信号的数字量输入接口时，将该数字量输入接口单元连接至直流公共端，直流输入信号通过直流输入信号检测支路(即R1、R2以及PC1)被检测到。当R1、R2、R3分别采用阻抗为3.3千欧、510欧姆、27千欧的电阻时，检测单元既可以用于交流50HZ、220V的交流输入信号的检测，也可以用于直流24V的直流输入信号的检测。对于其他输入范围，比如交流48VAC和直流24VDC的信号而言，可以对相关器件(例如R1、R2、R3)的参数进行调整，即可实现能够满足相应输入范围的交流和直流输入信号的检测。本实施方式对于检测单元的实现器件的数量以及类型均不做限制，在实际应用中，检测单元中还可以加入电容等的器件。在实际应用中，R4可以选取阻抗为3.3千欧的电阻，R5可以选取阻抗为1000千欧的电阻。PC1可以采用型号为PS2505的光耦，D1可以采用型号为D1N4148的二极管，C1可以采用容值为0.1微法的电容。本实施方式对于隔离单元和整形单元的器件的数量和类型均不做具体限制。如图5所示，当需要实现如下表一所示的输入信号与数字量输出的对应关系时，还可以在整形单元中加入反向器U1A。其中，U1A的第一端连接于第五电阻R5的第一端，U1A的第二端用于输出经反向的信号。表一交流/直流输入信号直流输出(数字量输出)有低电平无高电平下面对本实施方式的数字量输入接口单元针对交流220V和直流24V的输入信号的处理效果进行说明如下：如图6所示，为220VAC输入信号的波形示意图，如图7所示，为针对图6所示的输入信号经过本实施方式数字量输入接口单元的隔离单元隔离之后输出的波形示意图，如图8所示，为针对图7所示的输入信号经过本实施方式的数字量输入接口单元的隔离单元和整形单元进行隔离以及整形之后输出的波形示意图。如图9所示，为24VDC输入信号的波形示意图，如图10所示，为针对图9所示的输入信号经过本实施方式的数字量输入接口单元的整形单元整形之后的波形示意图。由图8、图10可知，本实施方式的数字量输入接口单元既能够将220VAC的输入信号转换为稳定的数字量信号进行输出，又能够将24VDC的输入信号转换为稳定的数字量信号进行输入输出。本实施方式的数字量输入接口单元，通过对检测到的交直流输入信号进行隔离，并对经过隔离的信号进行整形以及数字变换从而输出数字量信号，从而使得本实施方式的数字量输入接口单元同时适用于交直流信号的数字量输入，并且，由于本实施方式的检测单元同时具有交流、直流输入信号检测支路，所以可以通过对各检测支路进行设计，使得检测单元能够灵活适应不同的输入范围。本实用新型的第二实施方式涉及一种数字量输入接口单元。第二实施方式与第一实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第一实施方式中，N的值等于1，而在本实用新型第二实施方式中，N为大于2的正整数，本实施方式中以N等于3为例进行说明，当N增大时，使得数字量输入接口单元能够检测的输入信号的路数相应增加，从而使得数字量输入接口单元的集成度增加，进而有利于降低成本。如图11所示，本实施方式的数字量输入接口单元包括3个检测单元，3个隔离单元以及3个整形单元。其中，3个检测单元并联于直流公共端和交流公共端。3个隔离单元分别连接于3个检测单元，3个整形单元分别连接于3个隔离单元。3个整形单元分别用于对3个隔离单元输出的信号进行数字量变换并输出。需要说明的是，本实施方式中，3个检测单元中的R1、R2、R3的阻抗的选取可以相同，也可以不同，本实施方式对此不作限制，当3个检测单元中的R1、R2、R3的阻抗均相同时，本实施方式的数字量输入接口单元适用于相同范围的交流、直流输入信号，当3个检测单元中的R1、R2、R3的阻抗存在不同时，本实施方式的数字量输入接口单元可以适用于不同的输入范围，使得输入范围更大。本实施方式的数字量输入接口单元通过集成多个检测单元、隔离单元、整形单元，增加了输入信号检测的路数，同时有利于降低成本。本实用新型第三实施方式涉及一种数字量输入接口单元。第三实施方式与第二实施方式大致相同，主要区别之处在于：在第二实施方式中，数字量输入接口单元中整形单元的数目与检测单元的数目相同，而在本实用新型第三实施方式中，数字量输入接口单元还包括多路开关单元，并且整形单元的数目与多路开关单元的数目相同，本实施方式通过多路开关单元使得多路输入信号的整形复用一个整形单元，丰富了本实用新型的实施方式，同时有利于降低成本。本实施方式中，数字量输入接口单元包括：N个检测单元、N个隔离单元、1个多路开关单元以及1个整形单元。多路开关单元用于根据外部控制信号对N个隔离单元输出的信号进行选通，并将选通的信号给到整形单元。本实施方式对于数字量输入接口单元中的多路开关单元的数目不做具体限制。其中，多路开关单元包括P个用于连接N个隔离单元的输入引脚。其中，P为大于或者等于N的正整数，从而可以保证每个检测单元上的输入信号都能够通过多路开关单元送入整形单元。多路开关单元还包括用于连接外部控制设备的M个控制引脚。多路开关单元用于根据M个控制引脚上的控制信号确定P个输入引脚的选通，并将选通的输入引脚对应的隔离信号输出至1个整形单元。其中，M为正整数，且M与P的数目满足预设关系。该预设关系可以为：P小于或者等于2的M次方，从而可以保证多路开关单元的P个输入引脚上的信号均能够被选通。本实施方式中，每个多路开关单元的输入引脚的数目P可以为小于9的自然数，本实施方式中的P等于8。通过设定多路开关单元的输入引脚的最大值，从而可以将多路开关单元上的输入信号控制在合理的数量范围，保证低速输入信号能够被多路开关单元识别到，保证数字量输入接口单元的可靠性。具体而言，如图12所示，为N等于3时，本实施方式的数字量输入接口单元的原理图。其中，3个隔离单元的输入端分别连接于3个检测单元的输出端，3个隔离单元的输出端均连接于多路开关单元U1的输入引脚(D0～D7中的D0～D2)，多路开关单元U1的输出端连接于整形单元的输入端。本实施方式的多路开关单元具有3个控制引脚，因此，根据外部控制设备发出的控制信号S0、S1、S2，该多路开关单元可以控制8个隔离单元的输出信号的选通。本实施方式通过采用多路开关单元复用整形单元，为数字量输入接口单元提供了丰富的实施方式，在该接口单元中整合的检测单元的数目较多时，可以简化其电路设计。本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本实用新型的精神和范围。当前第1页1 2 3