专利名称：数字输入模块的制作方法
技术领域：
本发明的目的是给数据处理装置提供一种数字输入模块。利用这种数字输入模块能够从位于信号发送器的一个接点上的二进制编码的交流电压信号或直流电压信号中获得一个数字信号，同时对数据输入模块的工作方式也能够实现监控。
根据本发明，上述目的是通过这样一种用于数据处理装置的数字输入模块来实现的，它用于从位于信号发送器的一个接点上的二进制编码的信号电压中获得一个数字信号，该信号电压在逻辑“1”时具有非零伏的电压值，在逻辑“0”时具有零伏的电压值。该数字输入模块包括-一个输入单元，其一个输入端可以与信号发送器的接点相连，其输出端可与数据处理装置相连；-一个与输入单元的另一个输入端通过固定接口相连的变换单元，该变换单元促使输入单元加载一个零伏的分接电压(Abgreifspannung)，以便获得数字信号，以及促使输入单元加载一个非零伏的测试电压，以便产生一个测试信号；-一个位于输入单元中的光耦合器，-其光耦输入端通过一个整流桥与输入单元的两个输入端相连；-其光耦输出端与输入单元的输出端相连。
根据本发明，数字输入模块的主要优点是，其可靠性可被监控，并因此也可以应用于铁路系统，例如用在中继信号站中，众所周知在这些场所要求有非常高的可靠性。对数字输入模块的可靠性进行监控具体而言是基于，通过变换单元能够有规律地测试其功能特性，就是说，借助于变换单元，加在输入单元的其它输入端的不是分接电压而是测试电压。因此，数字输入模块工作过程如下在正常工作方式下，即用于从信号发送器接点分接出信号电压并用于获得数字信号时，通过变换单元将一个零伏电压加在输入单元的另一个输入端，以便处于输入单元的一个输入端上的信号电压通过整流器和光耦合器，在二进制信息不改变的情况下作为数字信号连接到输入单元的输出端，也就是数字输入模块的输出端。相反，在测试工作方式下，测试电压通过变换单元加载在输入单元的另一输入端，该测试电压相当于信号发送器的信号电压在逻辑“1”时的电压值。输入单元的另一输入端上的这种变换导致输入单元两个输入端上的差分电压发生变化。这对于具有正常作用功能的数字输入单元来说，会导致在输入单元的输出端发生输出信号的变化，或出现测试信号，这必须引起注意。该测试信号与其二进制信息取反的数字信号相对应。若信号发送器的接点出现的是逻辑“1”的信号，则在通过变换单元转换到测试电压之后，在输入单元的两个输入端之间的是0伏的差分电压信号。这在数字输入模块中对应于逻辑“0”，因为处于输入单元的两个输入端上的电压相同。在变换之后应当在输入单元的输出端产生输出信号的改变，或产生逻辑“0”的测试信号。若没有出现测试信号，则数字输入模块是坏的。当信号发送器的接点加载逻辑“0”时，相应地也可以对数字输入模块进行测试。
根据本发明，数字输入模块的另一个优点是，由于有整流桥，数字输入模块不仅能将直流电压信号作为信号电压，而且能够将交流电压信号作为信号电压，因为通过直流整流桥始终只有一个(正的)直流电压加在光耦合器上。这对于光耦合器来说是必须的，因为数字输入模块在其输出端通常给出一个直流电压信号作为数字信号。另外光耦合器的输入端一般具有一个光电二极管，而光电二极管不能工作在反向电压下。该光耦合器的另一个优点是它能够有效地保护数据处理装置免受在信号发送器的接点处的过载电压的影响，从而能去除可能对数据处理装置造成的损害，明显地提高由数字输入模块和数据处理装置组成的分接单元(Abgreifeinheit)的可靠性，并进而提高其运行安全性。
为了使本发明的数字输入模块也能用在多个可提供更多带有信号电压的接点的信号发送器中，根据本发明，数字输入模块具有与所述输入单元相对应的多个输入单元，这些输入单元各自的一个输入端分别与信号发送器的另一个接点相连，另一输入端则分别与变换单元相连。
若根据本发明所述的数字输入模块应用于中继信号站中，则在中继信号站的继电器接点上应连接数字输入模块。继电器接点通常通过一个光学指示装置与大地相连。假如在各个中继信号站的具体情况并不是这样，所缺少的指示器考虑到它对数字输入模块的电作用就可以这样来替代，即在输入单元的两个输入端之间连接一个电负载，例如一个欧姆电阻或一个恒流源。根据本发明所述的这种数字输入模块的优点在于，这种模块不仅能应用于具有光学指示器的中继信号站，也同样能应用于没有光学指示器的中继信号站。
为了能特别简单因而特别有利地向变换单元提供零伏电压和非零伏电压，还证明比较有利的是，变换单元通过其一个可铺设的接头与大地相连，通过其另一个可铺设的接头与信号发送器的一个输出非零伏电压的电压源相连。
为了解释本发明，下面借助一附图
对本发明的数字输入模块的一个实施例予以详细说明。
附图中示出一数字输入模块1，它通过一个输入单元15由一个在信号发送器10的一个接点5上的信号电压获取数字信号，输入单元15的一个输入端E15a与信号发送器10的接点5可相连，或如图中所示是已相连状态。输入单元15具有一个光耦合器20用于电位隔离。光耦合器20的一个光耦输入端E20a与输入单元15的一个输入端E15a相连，另一个光耦输入端E20b与输入单元15的另一个输入端E15b相连。输入单元15的两个输入端E15a和E15b，以及光耦合器20的两个输入端E20a和E20b之间的连接是通过一个整流桥25来保证的。输入单元15的另一个输入端E15b与变换单元30的固定输入端E30a相连。变换单元30通过其一个可铺设的接头E30b与作为分接电压(Abgreifspannung)的大地电位相连，并通过其另一个可铺设的接头E30c与一个测试电压相连，其中，测试电压与信号发送器10输出的非零伏的信号电压值相对应。这一点具体这样来实现，变换单元30的另一个可铺设的接头E30c与信号发送器10的电压源35相连。信号发送器10具有多个电子开关40，它们分别接通在电压源35和信号发送器10的各个接点之间。除了接点5之外，信号发送器10还具有其它接点45，利用它们可以传输其它的信号电压。
除此之外，附图中还示出其它的输入单元50，其电气结构与输入单元15相同，通过其一个输入端E50a分别与信号发送器10的其它接点45相连。
信号发送器10的接点5和/或其它接点45是一个作为信号发送器10工作的中继信号站的继电器接点。
由附图可知，在信号发送器10的接点5以及其它接点45之间分别连接有光学指示器55，它们使得信号电压分别在各自的接点上可视化。由于此处的信号发送器10是一个中继信号站，光学指示器55例如可以是中继信号站的信号指示器面板上的灯泡。
如果在信号发送器10的接点5和/或其它接点45之间不能接任何光学指示器，则可以用数字输入模块1中的输入单元两个输入端之间的欧姆电阻来替代。
通过数字输入模块1可以从接点5上的二进制编码的信号电压(交流或直流电压)获取数字信号，以及从在其它接点45上的同样的信号电压获取另外的数字信号，并将数字信号馈入数据处理装置中，由此在接点5和45以及数据处理装置之间连接一数字输入模块1。数据处理装置一侧的接口，即用于将已获得的数字信号馈送到数据处理装置中的接口是输入单元15的输出端A15a和A15b以及其它输入单元50的输出端A50a和A50b。
为了在接点5和45处读取信号电压，在输入单元15的另一输入端E15b或输入单元50的另一输入端E50b上加上一个零伏的分接电压，以便在输入单元15的两个输入端E15a和E15b之间或在其它输入单元50的两个输入端E50a和E50b之间，建立一个分别对应于各自信号电压的电压，即视各开关40的通断状态分别等于零伏电压或等于电压源35的非零伏电压。电压源可以给出例如60V或24V直流电压，也可以给出24V交流电压。各输入单元的两个输入端之间的电压在所属的整流桥中进行整流，并由此传送给各自的光耦合器，光耦合器实现电位隔离，并在数字输入模块的输出端输出一个与各接点二进制编码电压相对应的输出电压作为数字信号。简单地说，各接点的信号电压在数字输入模块中进行整流，并作为数字信号传送到数字输入模块的各输出端。
数字输入模块1的工作方式的测试，是借助于变换单元30将输入单元15的另一输入端E15b或其它输入单元50的另一输入端E50b与电压源35相连。在这种情况下，在输入单元15的两个输入端E15a和E15b之间，以及在其它输入单元50的两个输入端E50a和E50b之间建立一个电压，在信号电压不等于零伏(开关40接通)时该电压等于零伏，在信号电压等于零伏(开关40打开)时该电压不等于零伏。这种在输入单元15和50上的输入电压的变化，在高性能的数字输入模块1中必然在输入单元15和50的两个输出端上通过信号的改变引起注意，并在各输入单元或者数字输入模块1的输出端上产生一个测试信号，这个测试信号等于取反的数字信号。当信号电压是逻辑“1”，代替逻辑“1”的数字信号出现的不是逻辑“0”的测试信号时，则表明数字输入模块是坏的。这可以通过在数据处理装置中，或在数字输入模块1中没有示出的控制单元中产生的一个故障信号来表示，当然也可以产生用于确定输入单元15和50哪个是坏的的故障信号。
假如在信号电压不等于零伏时(“1”)，在变换单元变换之后在数字输入模块中没有确定有故障，就可以接着测试光学指示物55是否是坏的。当开关40打开(信号电压等于零伏，“0”)时，在输入单元15的另一输入端E15b上加载测试电压，或在其它输入单元50的另一输入端E50b上加载测试电压，应在各光耦合器20中流过一个电流，该电流在所配置的输入单元15或50中可作为信号改变被识别出，即数字信号“0”应该相应地变成测试信号“1”。若在高性能的数字输入模块1中没有流过电流(既没有信号改变，也没有出现测试信号)，则肯定是光学指示物坏了。
如附图所示，数字输入模块1中还可以包含另外的变换单元70，它们象变换单元30一样工作，并与附图中未示出的输入单元相连。若有多个变换单元70，则它们可在时间上前后被操作，并监测输入单元输出端上信号电平的改变。在高性能的数字输入模块1中只允许在处于工作状态的变换单元的输入单元上出现信号电平的改变。相反，若在一个或多个变换单元的输入单元上出现信号电平的改变，则产生所不期望的从一个变换单元到另一个变换单元的信号“串话”，这又可以通过相应的故障信号来表示。
权利要求
1.一种用于数据处理装置的数字输入模块(1)，用于从位于信号发送器(10)的一个接点(5)上的二进制编码的信号电压中获得一个数字信号，该信号电压在逻辑“1”时具有非零伏的电压值，在逻辑“0”时具有零伏的电压值，该数字输入模块包括-一个输入单元(15)，其一个输入端(E15a)可以与信号发送器(10)的接点(5)相连，其输出端(A15a)与数据处理装置相连；-一个通过固定接头(E30a)与输入单元(15)的另一个输入端(E15b)相连的变换单元(30)，该变换单元促使输入单元(15)加载一个零伏的分接电压(Abgreifspannung)，以便获得数字信号，以及促使输入单元(15)加载一个非零伏的测试电压，以便产生一个测试信号；-一个位于输入单元(15)中的光耦合器(20)，-其光耦合器输入端(E20a，E20b)通过一个整流桥(25)与输入单元(15)的两个输入端(E15a，E15b)相连；-其光耦合器输出端与输入单元(15)的输出端(A15a)相连。
2.根据权利要求1所述的数字输入模块，其特征在于，-该数字输入模块(1)具有其它与所述输入单元(15)相对应的输入单元(50)，-这些输入单元(50)的一个输入端(E50a)分别与信号发送器(10)的另一个接点(45)相连；-它们另外的一个输入端(50b)则分别与变换单元(30)相连。
3.根据上述任一项权利要求所述的数字输入模块，其特征在于，-在至少一个输入单元的两个输入端之间连接一个电负载，该电负载在电气特性方面仿造中继信号站中的一个光学指示器。
4.根据上述任一项权利要求所述的数字输入模块，其特征在于，所述变换单元(30)通过它的一个可铺设的接头(E30b)与大地相连，通过另一个可铺设的接头(E30c)与信号发送器(10)的一个电压源(35)相连，该电压源输出非零伏的电压。
全文摘要
本发明的目的是给数据处理装置提供一种数字输入模块(1)。利用这种数字输入模块能够从位于信号发送器(10)的一个接点(5)上的二进制编码的交流电压信号或直流电压信号中获得一个数字信号。同时对数据输入模块的工作方式也能够实现监控。根据本发明,上述目的是通过这样一种用于数据处理装置的数字输入模块来实现的,它用于从位于信号发送器(10)的一个接点(5)上的二进制编码的信号电压中获得一个数字信号,该数字输入模块(1)具有一个输入单元(15),该输入单元可以与接点(5)和数据处理装置相连;一个与输入单元(15)相连的变换单元(30),该变换单元促使输入单元(15)加载一个零伏的分接电压,以便获得数字信号,以及促使输入单元(15)加载一个测试电压,以便产生一个测试信号;以及一个位于输入单元(15)中的光耦合器(20),该光耦合器通过一个整流桥(25)与输入单元的两个输入端(E15a,E15b)和输入单元(15)的输出端(A15a)相连。
文档编号B61L5/18GK1307697SQ99808114
公开日2001年8月8日 申请日期1999年5月5日 优先权日1998年5月19日
发明者于尔根·雷默 申请人:西门子公司