专利名称：一种通用多通道开关量转换器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多通道开关量转换装置。
背景技术：
在工业控制系统中，通常需要把反映被控对象的单个通/断开关、高/低电平或物理量的成组数字值输入到计算机或控制器中的应用接口。被控对象产生的开关量，如限位开关、旋转开关、温度开关、各种按键、继电器的输出，可分为以下两种通断型(无源)开关量，反映被控对象的各种开关和触点的通、断状态；电平型(有源)开关量，反映逻辑电平的高低状态。开关量采集卡将这些开关量输入到计算机或控制器处理，通常开关量采集卡采集的开关量需符合TTL、DTL兼容的电气标准，而上述的通断型开关量和电平型开关量通常都不符合，这就需要用一种转换器将这两种开关量转换成符合TTL、DTL兼容的电气标准的开关量，并进行隔离和抗干扰处理后送到开关量采集卡。现有的转换器有两种，一、将现场的电平型开关量经过光电隔离处理，消除了强电控制电路对微机系统产生的脉动干扰，同时完成了电平转换，在此基础上进行滤波和消抖， 将处理后的信号输出。二、将现场的通断型开关量经过接口电路处理，变成电平型开关量， 然后经过光电隔离、滤波和消抖处理后输出。两种转换器分别只能对通断型开关量和电平型开关量中的一种进行转换，通用性不强。当需要对两种开关量同时转换时，需使用两种转换器，成本较高。目前国内外的大量文献与专利中，没有涉及如何在一个转换器上兼容两种开关量转换。
发明内容为了克服现有技术不能兼容两种开关量转换，且结构复杂、成本较高的不足，本发明提供一种通用多通道开关量转换器，既可以转换通断型开关量，又可以转换电平型开关量，同时通道多、成本低、性能较好。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是包括电源模块、三针接插件、Pi型滤波器、限流电阻和光耦。三针接插件的三个引脚分别与电源模块的正负极以及开关量信号连接，开关量信号公共端通过限流电阻与光耦的负输入端连接，光耦的正、负输入端之间接Pi型滤波器；光耦的输出端为OC门，通过一个上拉电阻接到5V。本装置在应用时，只需要调整两针接插件是否加短路块以及三针接插件加短路块的位置，即可决定转换器转换通断型开关量还是电平型开关量。当转换通断型开关量时，将电源负极与开关量信号短接，两针接插件加短路块。开关闭合时，电源模块输出的MV、两针接插件、光耦的原边、限流电阻与电源模块的负极组成回路，光耦原边的发光二极管流过电流而发光，从而使光耦副边也导通，输出低电平；开关断开时，回路不导通，光耦副边也不导通，输出高电平。实现了通断型开关量到电平型开关量的转换。[0008]当转换电平型开关量时，将开关量信号与光耦正输入端短接，两针接插件不加短路块。当开关量为高电平时，光耦的原边、限流电阻组成回路，光耦原边的发光二极管流过电流而发光，从而使光耦副边也导通，输出低电平；当开关量为低电平时，光耦原边两点电位相同，回路无电流通过，光耦副边也不导通，输出高电平。 其中，限流电阻的值为2. 5K，上拉电阻的阻值为15K。光耦有4路通道，频率在IMHz 以上。本发明的有益效果是本发明通用性强，只需要改变两个接插件的连接状态，即可决定转换哪种开关量，而不需要改动硬件结构。开关量的幅值可以为15V-35V之间，频率为 O-IMHz之间任意值。本发明硬件电路简单，且都是一些基本元件，无需添加专用芯片，成本低，而整个系统的可靠性得到很大的提高。
图1是本发明所述的硬件结构示意图，图中，1-产生24V的电源模块，2-开关量信号输入端，3-三针接插件，4_两针接插件，5-pi型滤波器，6-限流电阻，7-光耦，8-产生5V的电源模块，9-上拉电阻。
具体实施方式
包括电源模块、接插件、Pi型滤波器、限流电阻和光耦组成。电源模块输出的24V 通过一个两针的接插件与光耦原边的正输入端以及三针接插件的1脚连接，负极与三针接插件的3脚连接，开关量信号与三针接插件的2脚连接，开关量信号公共端通过限流电阻与光耦的负输入端连接，光耦的正、负输入端之间接Pi型滤波器；光耦的输出端为OC门，通过一个上拉电阻接到5V，本装置在应用时，只需要调整两针接插件是否加短路块以及三针接插件加短路块的位置，即可决定转换器转换通断型开关量还是电平型开关量。当转换通断型开关量时，用短路块将三针接插件的2、3脚短接，两针接插件加短路块。开关闭合时，电源模块输出的24V、两针接插件、光耦的原边、限流电阻、三针接插件的 2、3脚与电源模块的负极组成回路，光耦原边的发光二极管流过电流而发光，从而使光耦副边也导通，输出低电平；开关断开时，回路不导通，光耦副边也不导通，输出高电平。实现了通断型开关量到电平型开关量的转换。当转换电平型开关量时，用短路块将三针接插件的1、2脚短接，两针接插件不加短路块。当开关量为高电平时，接插件的1、2脚，光耦的原边、限流电阻组成回路，光耦原边的发光二极管流过电流而发光，从而使光耦副边也导通，输出低电平；当开关量为低电平时，光耦原边两点电位相同，回路无电流通过，光耦副边也不导通，输出高电平。其中，限流电阻的值为2. 5K，上拉电阻的阻值为15K。光耦有4路通道，频率在IMhz 以上。
以下结合附图和实施例对本发明进一步说明。本发明装置包括有24V电源模块1，开关量信号输入端2，三针接插件3，两针接插件4，pi型滤波器5，限流电阻6，光耦7，5V电源模块8，上拉电阻9。装置中有多路开关量转换通道，每一路转换通道根据开关量的不同类型，需进行不同的设置。当转换通断型开关量时，用短路块将三针接插件3的2、3引脚短接，两针接插件4加短路块。开关闭合时，电源模块1输出的MV、两针接插件4、光耦7的原边、限流电阻6、 三针接插件3的2、3引脚与电源模块的负极组成回路，光耦原边的发光二极管流过电流而发光，从而使光耦副边也导通；开关断开时，回路不导通，光耦副边也不导通。实现了通断型开关量到电平型开关量的转换。滤波器5消除了开关量在传输过程中的脉动干扰。光耦7 的副边的电源模块8输出电压为5V，副边导通时，信号输出端与地接通，输出OV ；副边不导通时，信号输出端被上拉到5V，从而完成了由断型开关量到符合TTL、DTL兼容的电气标准的电平型开关量的转换。 当转换电平型开关量时，用短路块将三针接插件3的1、2引脚短接，两针接插件4 不加短路块。当开关量为高电平时，三针接插件的1、2引脚，光耦7的原边、限流电阻6组成回路，光耦原边的发光二极管流过电流而发光，从而使光耦副边也导通；当开关量为低电平时，光耦原边两点电位相同，回路无电流通过，光耦副边也不导通。滤波器消除了开关量在传输过程中的脉动干扰。光耦副边的电源模块8输出电压为5V，副边导通时，输出端与地接通，输出OV ；副边不导通时，输出端经上拉到5V，从而完成了由电平型开关量到符合TTL、 DTL兼容的电气标准的电平型开关量的转换。
权利要求1.一种通用多通道开关量转换器，包括电源模块、三针接插件、Pi型滤波器、限流电阻和光耦，其特征在于三针接插件的三个引脚分别与电源模块的正负极以及开关量信号连接，开关量信号公共端通过限流电阻与光耦的负输入端连接，光耦的正、负输入端之间接Pi 型滤波器；光耦的输出端为OC门，通过一个上拉电阻接到5V。
2.根据权利要求1所述的通用多通道开关量转换器，其特征在于当转换通断型开关量时，将电源负极与开关量信号短接，两针接插件加短路块。
3.根据权利要求1所述的通用多通道开关量转换器，其特征在于当转换电平型开关量时，将开关量信号与光耦正输入端短接，两针接插件不加短路块。
4.根据权利要求1所述的通用多通道开关量转换器，其特征在于所述的限流电阻的值为2. 5K，上拉电阻的阻值为15K ；光耦有4路通道，频率在IMHz以上。
专利摘要本实用新型公开了一种通用多通道开关量转换器，将三针接插件的三个引脚分别与电源模块的正负极以及开关量信号连接，开关量信号公共端通过限流电阻与光耦的负输入端连接，光耦的正、负输入端之间接Pi型滤波器；光耦的输出端为OC门，通过一个上拉电阻接到5V。本实用新型通用性强，只需要改变两个接插件的连接状态，即可决定转换哪种开关量，而不需要改动硬件结构。开关量的幅值可以为15V-35V之间，频率为0-1MHz之间任意值。本实用新型硬件电路简单，且都是一些基本元件，无需添加专用芯片，成本低，而整个系统的可靠性得到很大的提高。
文档编号H03K19/0175GK202111682SQ201120062489
公开日2012年1月11日 申请日期2011年3月10日 优先权日2011年3月10日
发明者卢刚, 吕志宽, 周勇, 周奇勋, 孟凡军, 常建军, 张玉峰, 李声晋, 沈锐, 皇甫剑锋 申请人:西北工业大学