一种通用湿接点输入输出电路

1.本实用新型涉及输入输出电路领域，尤其涉及一种通用湿接点输入输出电路。


背景技术：

2.生产特别是工业生产中，为实现生产自动化，保障生产安全，常需建立起由大量传感器、继电器、控制器等构成的plc控制系统。plc控制系统中，传感器和继电器与控制器间常以开关量的形式进行信号输送，也就是说，plc控制中，常离不开开关量的输入、输出控制。目前市面上，湿接点开关量的输入电路与输出电路是分开的，需占用控制器的两个io口。控制器的io数量有限，且在湿接点开关量输入电路与输出电路需求量较大的情况下，这就势必会造成控制器接口压力。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的在于提供一种通用湿接点输入输出电路。
4.一种通用湿接点输入输出电路，包括三极管、二极管、mos管、电阻、电源输入端vin、外接端vout和接口控制端gpio，所述电源输入端vin与mos管q1的漏极连接，所述电源输入端vin与mos管q1的栅极间串联电阻r1，mos管q1的栅极还与npn三极管q2的集电极连接，mos管q1的源极与二极管d1的正极连接，二极管d1的正极与npn三极管q3间还串联有电阻r2，二极管d1的负极与所述外接端vout连接，所述外接端vout与npn三极管q3的集电极间串联电阻r3，npn三极管q3的发射极和npn三极管q2的发射极均接地，npn三极管q3的集电极与二极管d2的正极间串联电阻r4，二极管d2的负极与所述接口控制端gpio连接，npn三极管q3的集电极与npn三极管q4的基极间还串联有电阻r7，npn三极管q4的发射极接地，npn三极管q4的集电极与npn三极管q2基极连接，npn三极管q4的集电极与所述接口控制端gpio间还串联有电阻r5，所述接口控制端gpio与地间还串联有电阻r6。
5.进一步地，所述通用湿接点输入输出电路用于开关量输入电路时，所述npn三极管q4导通，npn三极管q2截止。
6.进一步地，电阻r4、电阻r5、电阻r6和电阻r7的阻值满足r7《(r4+)的关系。所述通用湿接点输入输出电路用于开关量输入电路时，所述外接端vout输入的电信号正常情况下，一路经过电阻r7输入npn三极管q4的基极，另一路经过电阻r4、二极管d2后，由电阻r5和电阻r6的并联支路中的一路输入到npn三极管q2，此时，为保证所述npn三极管q4导通，npn三极管q2截止，所述电源输入端vin输入的电压不会输入到所述接口控制端gpio，影响甚至损坏所述接口控制端gpio，需使所述外接端vout输入的电信号先输入到npn三极管q4的基极，让npn三极管q4先于npn三极管q2导通，npn三极管q4导通后，npn三极管q2基极即会被拉低，而保持截止状态。而为使所述外接端vout输入的电信号可先输入到npn三极管q4的基极，npn三极管q4可先于npn三极管q2导通，一般可在npn三极管q3的集电极与npn三极管q4的基极间串联有电阻r7的支路上再串联一第一电容，在npn三极管q4的集电极与所述接
口控制端gpio间串联有电阻r5的支路上再串联一第二电容，其中，第一电容充放电时间短于第二电容充放电时间即可；也可直接让电阻r4、电阻r5、电阻r6和电阻r7的阻值满足r7《(r4+)的关系。电阻r4、电阻r5、电阻r6和电阻r7的阻值满足r7《(r4+)的关系时，所述外接端vout输入的电信号会先经过阻值较小的电阻r7输入到npn三极管q4的基极，使npn三极管q4先于npn三极管q2导通。
7.进一步地，所述电源输入端vin接入5v~24v的电压。
8.进一步地，所述接口控制端gpio接至一控制器的io口。
9.进一步地，所述通用湿接点输入输出电路用作开关量输出电路时，所述外接端vout为所述通用湿接点输入输出电路的输出端；所述通用湿接点输入输出电路用作开关量输入电路时，所述外接端vout为所述通用湿接点输入输出电路的输入端。
10.进一步地，所述通用湿接点输入输出电路应用于plc控制系统中。
11.本实用新型通用湿接点输入输出电路，所使用的元器件简单，无需专用元器件，形成的电路逻辑清晰，占用面积极小，既可作为开关量输入电路，又可作为开关量输出电路，一电路两用，大大提高了使用的灵活性，且在设计相同数量的开关量输入电路和开关量输出电路时，其不仅可让开关量输入输出电路的设计数量和控制器io口的使用量减半，减少开发板上开关量输入输出电路的占用面积，节约控制器有限的引脚资源；其还可让开关量输入输出电路模块化，进而大大减少设计所需时间和开发工作量。
附图说明
12.图1的本实用新型通用湿接点输入输出电路的电路图。
具体实施方式
13.下面结合附图对本实用新型通用湿接点输入输出电路的较佳实施方式作详细的说明：
14.如图1所示，一种通用湿接点输入输出电路，包括三极管、二极管、mos管、电阻、电源输入端vin、外接端vout和接口控制端gpio，所述电源输入端vin与mos管q1的漏极连接，所述电源输入端vin与mos管q1的栅极间串联电阻r1，mos管q1的栅极还与npn三极管q2的集电极连接，mos管q1的源极与二极管d1的正极连接，二极管d1的正极与npn三极管q3的基极间串联有电阻r2，二极管d1的负极与所述外接端vout连接，所述外接端vout与npn三极管q3的集电极间串联电阻r3，npn三极管q3的发射极和npn三极管q2的发射极均接地，npn三极管q3的集电极与二极管d2的正极间串联电阻r4，二极管d2的负极与所述接口控制端gpio连接，npn三极管q3的集电极与npn三极管q4的基极间还串联有电阻r7，npn三极管q4的发射极接地，npn三极管q4的集电极与npn三极管q2基极连接，npn三极管q4的集电极与所述接口控制端gpio间还串联有电阻r5，所述接口控制端gpio与地间还串联有电阻r6；其中，电阻r4、电阻r5、电阻r6和电阻r7的阻值满足r7《(r4+)的关系。
15.本实用新型通用湿接点输入输出电路，各电阻的作用是，防止线路短接。
16.本实用新型通用湿接点输入输出电路，使用时，所述电源输入端vin接入5v~24v的
电压；所述接口控制端gpio接至一控制器的io口。
17.本实用新型通用湿接点输入输出电路，用作开关量输出电路时，所述外接端vout为所述通用湿接点输入输出电路的输出端。
18.本实用新型通用湿接点输入输出电路，用作开并量输出电路时，一般情况下，npn三极管q2的基极经过电阻r5、电阻r6接到地，电压被拉低，呈截止状态；此时，所述电源输入端vin的电压经过电阻r1接到mos管q1的栅极，mos管q1的栅极为高电平，mos管q1呈关闭状态；所述电源输入端vin的电信号不会由mos管q1、二极管d1流到所述外接端vout，并由所述外接端vout输出。
19.本实用新型通用湿接点输入输出电路，用作开并量输出电路的过程中，当所述接口控制端gpio输出高电平时，一方面，所述接口控制端gpio输出的电信号在二极管d2的截止作用下，不会输入到npn三极管q4的基极，npn三极管q4截止，不会开启；另一方面，所述接口控制端gpio输出的电信号经过电阻r6流向地，此时，npn三极管q2与经过电阻r5与所述接口控制端gpio连接的基极电压被拉高，npn三极管q2导通；而后，所述电源输入端vin的电信号依次经过电阻r1、npn三极管q2流向地，mos管q1与npn三极管q2的集电极连接的栅极电压被拉低，mos管q1导通；mos管q1导通后，所述电源输入端vin的电信号一方面，经过二极管d1流向所述外接端vout，由所述外接端vout输出；另一方面，经过电阻r2流入npn三极管q3的基极，npn三极管q3导通，由于npn三极管q3的发射极接地，此时，npn三极管q3的集电极电压被拉低，如此，所述电源输入端vin的电信号不会由电阻r4、二极管d2流向所述接口控制端gpio，保证所述接口控制端gpio不会被所述电源输入端vin的电信号而损坏。
20.本实用新型通用湿接点输入输出电路，用作开关量输入电路时，所述外接端vout为所述通用湿接点输入输出电路的输入端。
21.本实用新型通用湿接点输入输出电路，用作开关量输入电路的过程中，所述外接端vout输入的电信号经过电阻r3后，一方面，由电阻r4和二极管d2流向所述接口控制端gpio，由所述接口控制端gpio输入到控制器的io口。另一方面，由于电阻r4、电阻r5、电阻r6和电阻r7的阻值满足r7《(r4+)的关系，所述外接端vout输入的电信号经过电阻r3后，会经过电阻值较小的电阻r7，先输入到npn三极管q4的基极，使让npn三极管q4先于npn三极管q2导通，npn三极管q4导通后，与npn三极管q4集电极连接的npn三极管q2的基极即会被拉低，npn三极管q2即保持截止状态；npn三极管q2保持截止状态时，所述电源输入端vin的电信号流向mos管q1的栅极，mos管q1止，npn三极管q3的基极无电信号输入，也截止；如此，保证所述电源输入端vin的电信号不会流向所述外接端vout和所述接口控制端gpio，避免了所述电源输入端vin的电信号干扰所述外接端vout的输入，同时，防止所述电源输入端vin的电信号流向所述接口控制端gpio，而造成所述接口控制端gpio损坏。
22.本实用新型通用湿接点输入输出电路，所述通用湿接点输入输出电路用于开关量输入电路时，要求所述npn三极管q4导通，npn三极管q2截止。然而，所述通用湿接点输入输出电路用于开关量输入电路时，所述外接端vout输入的电信号正常情况下，一路经过电阻r7输入npn三极管q4的基极，另一路经过电阻r4、二极管d2后，由电阻r5和电阻r6的并联支路中的一路输入到npn三极管q2，此时，为保证所述npn三极管q4导通，npn三极管q2截止，所述电源输入端vin输入的电压不会输入到所述接口控制端gpio，影响甚至损坏所述接口控
制端gpio，需使所述外接端vout输入的电信号先输入到npn三极管q4的基极，让npn三极管q4先于npn三极管q2导通，npn三极管q4导通后，npn三极管q2基极即会被拉低，而保持截止状态。而为使所述外接端vout输入的电信号可先输入到npn三极管q4的基极，npn三极管q4可先于npn三极管q2导通，一般可在npn三极管q3的集电极与npn三极管q4的基极间串联有电阻r7的支路上再串联一第一电容，在npn三极管q4的集电极与所述接口控制端gpio间串联有电阻r5的支路上再串联一第二电容，其中，第一电容充放电时间短于第二电容充放电时间即可；也可直接让电阻r4、电阻r5、电阻r6和电阻r7的阻值满足r7《(r4+)的关系。
23.本实用新型通用湿接点输入输出电路，所使用的元器件简单，无需专用元器件，形成的电路逻辑清晰，占用面积极小，既可作为开关量输入电路，又可作为开关量输出电路，一电路两用，大大提高了使用的灵活性，且在设计相同数量的开关量输入电路和开关量输出电路时，其不仅可让开关量输入输出电路的设计数量和控制器io口的使用量减半，减少开发板上开关量输入输出电路的占用面积，节约控制器有限的引脚资源；其还可让开关量输入输出电路模块化，进而大大减少设计所需时间和开发工作量。
24.本实用新型通用湿接点输入输出电路，应用性广泛，可应用于各种控制作业上，如消防联动控制系统中，或各种直接接传感器的检测系统中。
25.本实用新型对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。