传感装置接口电路及医疗设备的制作方法

本实用新型涉及医疗器械技术领域，特别是一种传感装置接口电路及包括该传感装置接口电路的医疗设备。

背景技术：

差分信号因为传输距离远，抗干扰能力强，常常被用于传感装置的信号传输，例如增量式编码器和绝对式编码器以及其他位置传感器、速度传感器等。通常，差分信号的传输方式可以为单向通信或双向通信。例如，增量式编码器一般采用单向信号传输，所有信号都从传感装置输出，一般被称作差分式TTL信号(Differential TTL Signal)传输。绝对式编码器一般采用同步串行通信(synchronous serial communication，SSI)传输信号。

对于运动控制系统来说，每一路电机驱动器一般根据需要被配置一到两个不同的传感装置，有时选用差分式TTL接口传感装置，有时选用SSI接口传感装置。参见图1，图1为现有的一种传感装置接口电路示意图。如图1所示，针对TTL接口传感装置和SSI接口传感装置分别设置两路电路，其中针对TTL接口传感装置设置连接器11和接口10，针对SSI接口传感装置设置连接器12和接口20，同时设置控制器30控制两路信号。差分式TTL信号增量编码器一般具有供电信号P1以及三路输出信号，即A+/A-、B+/B-、Z+/Z-，有时仅采用A\B信号。其中，信号A+/A-、B+/B-、Z+/Z-经过接口10后分别形成信号A、B、Z并且这三路信号被传输至控制器30。SSI信号编码器具有供电信号P2以及两路传输信号，即时钟信号CLK+/CLK-和带有绝对位置信息的数据信号D+/D-，其中SSI信号编码器提供数据信号D+/D-至控制器30，并且该数据信号D+/D-经过接口20后形成信号D，控制器30提供时钟信号CLK至SSI信号编码器，其中时钟信号CLK经过接口20形成信号CLK+/CLK-。

在现有接口电路中，针对每个接口都需要设置一个独立的接口电路和接插件，对于通用的控制电路板来说，如果兼容多路差分式TTL和SSI接口，将会导致控制电路板接口电路和接插件增多、面积增大、成本增加。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型一方面提供了一种传感装置接口电路，另一方面提供了一种包括该传感装置接口电路的医疗设备。

根据一种实施方式，本实用新型的传感装置接口电路包括：一连接单元，所述连接单元能够与一传感装置连接；一组合接口单元，所述组合接口单元与所述连接单元可通信地连接并且包括一第一接口转换器、一第二接口转换器以及一双向转换电路；以及一控制单元，所述控制单元与所述组合接口单元可通信地连接并且通过所述组合接口单元与所述连接单元可通信地连接。

可选地，所述第一接口转换器、所述第二接口转换器以及所述双向转换电路以彼此之间的信号独立传输的方式并行连接于所述控制单元和所述连接单元之间。

可选地，所述双向转换电路包括以信号传输方向相反的方式连接的一第一转换器电路和一第二转换器电路；其中所述控制单元提供一配置信号至所述第一转换器电路和所述第二转换器电路，以选通所述第一转换器电路和所述第二转换器电路中的一个。

可选地，所述第一接口转换器和所述第二接口转换器为相同的接口转换器。

可选地，所述第一接口转换器和所述第二接口转换器同为单向差分TTL信号转TTL信号的接口转换器。

可选地，所述传感装置包括TTL接口传感装置和SSI接口传感装置。

可选地，所述连接单元包括至少一个电源接口，所述连接单元通过所述至少一个电源接口以可选的方式与至少一个电源连接。

根据一种实施方式，本实用新型的医疗设备包括如前所述的任一种传感装置接口电路。

本实用新型将两种不同功能的传感装置接口整合在一起，可以提高电路板的通用性，方便连接不同功能的传感装置，节省电路板空间并减少接插件的数量，从而降低成本。同时，本实用新型支持两种传感装置常用电源标准，并具有电源短路过载保护功能，提高电路的兼容性和可靠性。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本实用新型的实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本实用新型的上述及其他特征和优点，附图中：

图1为现有的一种传感装置接口电路示意图。

图2为根据本实用新型一实施方式的传感装置接口电路示意图。

图3为根据本实用新型另一实施方式的传感装置接口电路示意图。

图4为根据图3所示的传感装置接口电路用于SSI接口的示意图。

图5为根据图3所示的传感装置接口电路用于TTL接口的示意图。

其中，附图标记如下：

P、P1、P2、PW 供电信号

A、A+/A-、B、B+/B-、Z、Z+/Z- 信号

D、D+/D- 数据信号

CLK、CLK+/CLK- 时钟信号

10、20 接口

11、12 连接器

30 控制器

TTL、SSI 传感装置

200、300 传感装置接口电路

S1、S2、S3、S11、S22、S33 信号

DS1、DS2、DS3、SG1、SG2、SG3 信号

CF1、CF2 配置信号

201、301 连接单元

202、302 组合接口单元

203、303 控制单元

211 第一接口转换器

212 第二接口转换器

213 双向转换电路

GND 接地信号

I 第一接口转换器

II 第一转换器电路

III 第二转换器电路

IV 第二接口转换器

311、312 保护电路

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中只示意性地表示出了与本实用新型相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“一”、“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序、以及互为存在的前提等。

本文所称的“传感装置”泛指能够将非电信号转换为电信号的装置，例如，包括但不限于，传感器、编码器等。并且，本文所称的“控制器”、“控制单元”泛指能够实现控制功能的装置，例如，包括但不限于，MCU、FPGA、PLC、工控机等。

参见图2，图2为根据本实用新型一实施方式的传感装置接口电路示意图。如图2所示，传感装置接口电路200包括一连接单元201、一组合接口单元202以及一控制单元203。连接单元201能够与一传感装置(图2未示出)连接，组合接口单元202与连接单元201可通信地连接，控制单元203与组合接口单元202可通信地连接并且通过组合接口单元202与连接单元201可通信地连接。其中，组合接口单元202包括一第一接口转换器211、一第二接口转换器212以及一双向转换电路213。

在图2所示的实施方式中，传感装置接口电路200通过连接单元201与一传感装置连接，并且可选地该连接单元201可以设置如下四路信号引脚来传输供电信号P以及S1、S2和S3这三路信号。S1、S2和S3这三路信号经过组合接口单元202分别形成信号S11、S22和S33并且被传输至控制单元203。进一步地，供电信号P可以根据需要进行相应的设置，例如可以选择以5V或24V进行供电，或者以其他适合的电源进行供电。针对差分式TTL信号增量编码器，信号S1、S2、S3可以分别用于传输差分信号A+/A-、B+/B-、Z+/Z-，此时信号S11、S22、S33分别对应于信号A、B、Z，在某些应用中S3和S33这路信号可以不使用。针对SSI信号编码器，信号S2和S3可以分别用于传输带有绝对位置信息的数据信号D+/D-和时钟信号CLK+/CLK-，此时信号S22和S33分别对应数据信号D和时钟信号CLK。其中，信号S2和S22为双向信号，可以通过控制单元203发出的配置信号CF1来控制其信号方向，从而传感装置接口电路200能够连接不同接口传感装置。

参见图3，图3为根据本实用新型另一实施方式的传感装置接口电路示意图。如图3所示，传感装置接口电路300包括一连接单元301、一组合接口单元302以及一控制单元303，连接单元301可以设置如下四路信号引脚来传输供电信号PW以及DS1、DS2和DS3这三路信号。其中，传感装置接口电路300的各单元之间的连接关系与图2所示的传感装置接口电路200类似，并且四路信号PW以及DS1、DS2和DS3分别与如图2所示的P以及S1、S2和S3对应，故不赘述。下面重点说明图3所示实施方式与图2所示内容的不同之处。

连接单元301可以包括至少一个电源接口(图3未示出)，连接单元301通过所述至少一个电源接口以可选的方式与至少一个电源连接。在如图3所示的实施方式中，可以可选地设置供电信号PW为5V或24V，并且针对每路供电信号均设置有保护电路，即保护电路311和312，由此可以实现电源短路过载保护功能，提高电路的兼容性和可靠性。

继续参见图3，其中以I表示第一接口转换器，以II和III的组合表示双向转换电路，并且以IV表示第二接口转换器。其中，第一接口转换器I、第二接口转换器IV以及双向转换电路以彼此之间的信号独立传输的方式并行连接于控制单元303和连接单元301之间。具体地，差分信号DS1经由第一接口转换器I后形成信号SG1，该信号SG1被输入控制单元303。差分信号DS2经由双向转换电路后形成SG2，该信号SG2被传输到控制单元303。与如图2所示的实施方式类似地，该信号SG2为双向信号，可以通过控制单元303发出的配置信号CF2来控制其信号方向，从而传感装置接口电路300能够连接不同接口传感装置。差分信号DS3经由第二接口转换器D后形成信号SG3，该信号SG3被输入到控制单元303。

如图3所示，双向转换电路包括以信号传输方向相反的方式连接的一第一转换器电路II和一第二转换器电路III。控制单元303提供一配置信号CF2至第一转换器电路II和第二转换器电路III，当配置信号CF2为高电平和低电平中的一个时，第一转换器电路II和第二转换器电路III中的一个导通而另一个不导通，即实现第一转换器电路II和第二转换器电路III的选通。

具体地，在实施方式中，当配置信号CF2为低电平时，第一转换器电路II导通而第二转换器电路III不导通，即只有第一转换器电路II工作，而第二转换器电路III的输出状态为高阻。此时，差分信号DS2的传输方向为从传感装置(图3中未示出)到传感装置接口电路300的控制单元303，从而传感装置接口电路300可以用于连接差分TTL接口增量编码器。当配置信号CF2为高电平时，第二转换器电路III导通而第一转换器电路II不导通，即只有第二转换器电路III工作，而第一转换器电路II的输出状态为高阻。此时，差分信号DS2的传输方向为从传感装置接口电路300的控制单元303到传感装置(图3中未示出)，从而传感装置接口电路300可以用于连接SSI接口绝对编码器。

在进一步的实施方式中，第一接口转换器I和第二接口转换器IV可以为相同的接口转换器，例如可以为单向差分TTL信号转TTL信号的接口转换器，当然也可以为其他适合类型的接口转换器。

下面参见图4和图5，图4为根据图3所示的传感装置接口电路用于SSI接口的示意图，图5为根据图3所示的传感装置接口电路用于TTL接口的示意图。

容易理解的是，虽然在上述各实施方式中以传感装置接口电路可以用于TTL接口传感装置和SSI接口传感装置来进行举例说明，本领域的技术人员可以根据实际需要，按照本文揭示的原理来设置可用于其他类型接口传感装置的传感装置接口电路，本实用新型在此方面不受限。

本实用新型还提供一种医疗设备，该医疗设备包括如前所述的任一种传感装置接口电路。

综上所述，本实用新型提供一种传感装置接口电路及医疗设备。根据一种实施方式，传感装置接口电路包括：一连接单元，所述连接单元能够与一传感装置连接；一组合接口单元，所述组合接口单元与所述连接单元可通信地连接并且包括一第一接口转换器、一第二接口转换器以及一双向转换电路；以及一控制单元，所述控制单元与所述组合接口单元可通信地连接并且通过所述组合接口单元与所述连接单元可通信地连接。本实用新型将两种不同功能的传感装置接口合并在一起，可以提高电路板的通用性，方便连接不同功能的传感装置，节省电路板空间并减少接插件的数量，节约成本。同时，支持两种传感装置常用电源标准，并具有电源短路过载保护功能，提高电路的兼容性和可靠性。

以上所述仅为本实用新型的实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。