硬件在环测试系统用信号调理装置的制作方法

本实用新型涉及硬件在环测试装置，尤其涉及一种硬件在环测试系统用的信号调理装置。

背景技术：

采用PXI用于测试系统，标准设备的输出信号有时并不能直接使用，需要进行调理。被测系统的输出信号有时也不能直接输入测试系统，这时，便需要信号调理装置，对这些信号进行处理。

硬件在环测试系统中，使用PXI的系统往往涉及到模拟量信号转换的过程，一般是5V转高电平和高电平转5V，其中这个高电平的数值取决于被测系统输出信号。现有的信号调理电路只能将特定值的高电平转为低电平，也有采用译码器的方式实现用户选择不同的调理输入通道；这种方式需要人工手动操作，给硬件在环测试带来不便。

技术实现要素：

本实用新型的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种结构简单、使用方便，高电平范围广、高电平阈值可调的硬件在环测试系统用信号调理装置。

本实用新型解决上述现有技术的不足所采用的技术方案是：

一种硬件在环测试系统用信号调理装置，其特征在于包括输入输出端子JP1、输入输出端子JP3、电源接线端子JP4、稳压电路、隔离电路一、隔离电路二、线性比较器电路；输入输出端子JP1为高电平转低电平电路的输入端子、低电平转高电平电路的输出端子，输入输出端子JP3为高电平转低电平电路的输出端子、低电平转高电平电路的输入端子；输入输出端子JP1的各个端口均连接至12V电源、且串联一个2.2kΩ的电阻和二极管，（采用这种串联稳压电路来保证输出电压的稳定），输入输出端子JP3包含16路PC输入输出端口；输入输出端子JP1与线性比较器电路的输入端正极相连，线性比较器的输入负极与参考电压（THA点）相连；线性比较器电路的输出端与隔离电路一输入端相连，隔离电路一输出端与输入输出端子JP3相连；输入输出端子JP3与隔离电路二的输入端相连，隔离电路二的输出端与输入输出端子JP1相连；电源接线端子JP4与稳压电路相连，稳压电路分别与线性比较器电路、隔离电路一和隔离电路二相连，为其供电。

本实用新型中所述的电源接线端子JP4可以连接12V电源接线或24V电源接线。

本实用新型中设有阈值可调分压电路，阈值可调分压电路结构为：680欧电阻、IN4148二极管和两个2.2k欧的电阻依次串联后与GND相连，IN4148二极管正向接入，IN4148二极管阳极侧与GND之间反接一个二极管，该二极管两端电压为5.6V，THA点为IN4148二极管阴极处的采样点、为与线性比较器的输入负极相连的参考电压点；THA点依次连接两个2.2k欧的电阻R19和R18，680欧电阻另一端（悬空端）、电阻R19和R18之间和电阻R18另一端（悬空端）作为不同的电压输入点；电源接线端子JP4经开关分别与阈值可调分压电路的电压输入点相连。开关控制电压输入点，680欧电阻另一端（悬空端）的电压输入点经开关与电源导通时，12V/24V电压经端子JP4输入至阈值可调分压电路的12V位置处，THA点提供5V的电压供线性比较器输入负极。THA点引出负载接至两个2.2k欧的电阻，供不同的参考电压输入。电阻R19和R18之间的电压输入点经开关与电源导通时，12V/24V电压经端子JP4输入至阈值可调分压电路的REF2/3处，阈值可调分压电路输出输入电压2/3的参考电压至THA；电阻R18另一端（悬空端）的电压输入点经开关与电源导通时，12V/24V电压经端子JP4输入至阈值可调分压电路的REF1/2处，阈值可调分压电路输出输入电压1/2的参考电压至THA。参考电压点THA可输出三种不同的参考电压，适用范围宽。

本实用新型中所述的线性比较器电路采用LM2901DR，LM2901DR的VCC引脚接12V电源、四路输入正极IN+均串入一个10k的电阻，电阻另一端短接在一起；输入输出端子JP1与线性比较器LM2901DR的输入正极IN+相连；线性比较器LM2901DR的输入负极IN-与参考电压（THA点）相连。

本实用新型中所述的稳压电路结构为：设有DC/DC模块电源URB2405YMD-10WR3，DC/DC模块电源的输入正极与电源接线端子JP4相连（经电源接线端子JP4连接12V电源），输入负极接GND，输入正极和输入负极之间接入220uF的电容，DC/DC模块电源（URB2405YMD-10WR3）稳压输出5V，输出端与线性比较器电路、隔离电路一和隔离电路二相连，DC/DC模块电源输出端与调压器AMS1117-3.3输入端相连，调压器AMS1117-3.3输出3.3V，调压器AMS1117-3.3的输出与GND之间接入0.1uF的电容。

本实用新型中所述的隔离电路一为光耦电路，其结构为：光耦TLP701A的输入端串联了一个69Ω的电阻接至JP3端子光耦的发光二极管导通。光耦输出接至输入输出端子JP1。光耦的12V串联一个0.1μF的电容至GND。

本实用新型中所述的隔离电路一为光耦电路，其结构为：所述电气隔离电路采用光耦HCPL-M611。输出端子JP3的接口PC接至光耦的输出口并串联一个680Ω的电阻至VPC端。光耦的发光二极管阳极串联一个2.2KΩ的电阻至12V，另一端接至所述线性比较器电路的输出口CO。所述电气隔离电路收到来自所述线性比较器电路输出的低电平，发光二极管两端导通，光耦输出5V低电平。

隔离电路二可以选用继电器电路或者光耦电路；

继电器电路结构：继电器驱动采用具有8路输出的ULN2803。JP3输入低电平至继电器驱动的输入，继电器驱动的输出至继电器HFD4-5V控制引脚，继电器HFD4-5V另一端控制引脚接稳压电路输出的5V。继电器HFD4-5V开关引脚一端接至12V或者GND，另一端接输入输出端子JP1。

光耦电路结构：光耦TLP701A的输入端串联了一个69Ω的电阻接至JP3端子光耦的发光二极管导通。光耦输出接至输入输出端子JP1。光耦的12V串联一个0.1μF的电容至GND。

本实用新型作为高电平转低电平电路使用时，利用线性比较器判断高电平输入范围；高电平（用户可选择12V或者24V输入）通过端子JP1输入至所述线性比较器的正极（IN1至IN4），与线性比较负极（THA点）的电势比较，若端子JP1输入高于线性比较器负极（THA点）的电势，则线性比较器输出低电平至光耦隔离电路。发光二极管导通，光耦隔离电路输出低电平5V至输出端子JP3。作为低电平转高电平电路使用时，低电平经JP3输入至隔离电路二，隔离电路二输出高电平。高电平输出可选择12V输出或者24V输出。

本实用新型作为低电平转高电平电路使用时，隔离电路二（图3）可选择采用继电器电路或者光耦电路。所述电气隔离电路采用光耦TLP701A。如果采用光耦电路，测试系统输出的低电平经端子JP3输入至光耦TLP701A的输入端，光耦TLP701A的输入端串联了一个69Ω的电阻。光耦的发光二极管导通，光耦输出的高电平经端子JP1至被测设备。如果采用继电器电路，测试系统输出的低电平经端子JP3输入至继电器驱动ULN2803，继电器驱动ULN2803输出高电平至继电器HFD4-5V。继电器闭合，继电器输出的高电平经端子JP1至被测设备。

本实用新型为电路板，可以通过所述8（螺母）将电路板固定并将其置于特制箱体内。

本实用新型的具有以下特点：1、输入输出之间具备电气隔离；2、高电平输入阈值可经阈值分压电路改变，适用范围更广；3、高电平输出可选择12V或24V，可以实现5V转12V/24V和12V/24V转5V；4、本实用新型电路均布置在一块电路板上，结构紧，可通过增加电路板数量来扩充路数。为避免输入输出信号互相干扰从而影响输出精度，本实用新型采用光耦隔离输入和输出。本实用新型适用于硬件在环测试系统用，特别是使用PXI的硬件在环测试系统；本实用新型可实现高低电平转换，高电平范围较广且高电平阈值可调的信号调理装置。

附图说明

图1为本实用新型电路结构示意图；

图2、3、4分别为本实用新型中接口输入输出端子JP1、JP3、电源接线端子JP4的结构示意图；

图5为本实用新型线性比较器引脚连接示意图；

图6为本实用新型阈值可调分压电路的结构示意图；

图7为本实用新型稳压电路的结构示意图；

图8为本实用新型低电平转高电平电路的结构示意图。

图9为本实用新型高电平转低电平电路的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对实用新型做进一步详细说明。

如图1-9所示的硬件在环测试系统用信号调理装置，其特征在于包括输入输出端子JP11、输入输出端子JP34、电源接线端子JP45、稳压电路6、隔离电路一3、隔离电路二7、线性比较电路2和阈值可调分压电路9；输入输出端子JP11为高电平转低电平电路的输入端子、低电平转高电平电路的输出端子，输入输出端子JP34为高电平转低电平电路的输出端子、低电平转高电平电路的输入端子；输入输出端子JP1的各个端口均连接至12V电源、且串联一个2.2kΩ的电阻和二极管，采用这种串联稳压电路来保证输出电压的稳定；输入输出端子JP3包含16路PC输入输出端口；输入输出端子JP1与线性比较器电路2的输入端正极相连；线性比较器电路的输出端与隔离电路一3输入端相连，隔离电路一输出端与输入输出端子JP3相连；输入输出端子JP3与隔离电路二7的输入端相连，隔离电路二的输出端与输入输出端子JP1相连；电源接线端子JP4与稳压电路相连，电源接线端子JP4经开关10与阈值可调分压电路9相连，线性比较器的输入负极与阈值可调分压电路的参考电压点相连，稳压电路分别与线性比较器电路、隔离电路一和隔离电路二相连，为其供电。

所述的稳压电路的结构为：外部12V电压经电源接线端子JP4输入至DC/DC模块电源URB2405YMD-10WR3，DC/DC模块电源URB2405YMD-10WR3稳压输出5V。5V输入至继电器电路供其驱动。5V经调压器AMS1117-3.3输出3.3V。URB2405YMD-10WR3的输入正极接12V，输入负极接GND。输入正极和输入负极之间接入220uF的电容。输出负极和输出正极之间接入220uF的电容，再并入0.1uF的电容。DC/DC模块电源URB2405YMD-10WR3的输出接至调压器AMS1117-3.3的输入。调压器AMS1117-3.3的输出与GND之间接入0.1uF的电容。

所述的阈值可调分压电路的结构为：阈值可调分压电路结构为：680欧电阻、IN4148二极管和两个2.2k欧的电阻依次串联后与GND相连，IN4148二极管正向接入，IN4148二极管阳极侧与GND之间反接一个二极管，该二极管两端电压为5.6V，THA点为IN4148二极管阴极处的采样点、为与线性比较器的输入负极相连的参考电压点；THA点依次连接两个2.2k欧的电阻R19和R18，680欧电阻另一端（悬空端）、电阻R19和R18之间和电阻R18另一端（悬空端）作为不同的电压输入点；电源接线端子JP4经三位开关或单刀三掷开关与阈值可调分压电路的三个电压输入点相连。开关控制电压输入点，开关将680欧电阻另一端与电源导通时，12V/24V电压经端子JP4输入至阈值可调分压电路的12V位置处，如果电压经端子JP4输入的是12V，THA点提供5V的电压供线性比较器输入负极。THA点引出负载接至两个2.2k欧的电阻，供不同的参考电压输入。电阻R19和R18之间的电压输入点经开关与电源导通时，12V/24V电压经端子JP4输入至阈值可调分压电路的REF2/3处，阈值可调分压电路输出输入电压2/3的参考电压至THA；电阻R18另一端（悬空端）的电压输入点经开关与电源导通时，12V/24V电压经端子JP4输入至阈值可调分压电路的REF1/2处，阈值可调分压电路输出输入电压1/2的参考电压至THA。参考电压点THA可输出三种不同的参考电压，适用范围宽。

通过拨动开关选择电压输入点；开关将680欧电阻另一端与电源导通时，输入电压12V，阈值可调分压电路的THA点输出5V的参考电压；开关将电阻R19和R18之间的电压输入点与电源导通时，输入电压12V输入至阈值可调分压电路的REF2/3位置处，阈值可调分压电路的THA点输出8V的参考电压；开关将电阻R18另一端（悬空端）的电压输入点与电源导通时，输入电压12V输入至阈值可调分压电路的REF1/2位置处，阈值可调分压电路的THA点输出6V的参考电压；输入电压可选择24V输入，阈值可调分压电路可以得到12V和16V的参考电压。

隔离电路二可以选用继电器电路或者光耦电路；继电器电路的结构为继电器驱动采用具有8路输出的ULN2803。JP3输入低电平至继电器驱动的输入，继电器驱动的输出至继电器HFD4-5V控制引脚，继电器HFD4-5V另一端控制引脚接稳压电路输出的5V。继电器HFD4-5V开关引脚一端接至12V或者GND，另一端接输入输出端子JP1。光耦电路的结构为光耦TLP701A的输入端串联了一个69Ω的电阻接至JP3端子光耦的发光二极管导通。光耦输出接至输入输出端子JP1。光耦的12V串联一个0.1μF的电容至GND。

高电平转低电平电路中，JP1作为输入端子，JP3作为输出端子；低电平转高电平电路中，JP1作为输出端子，JP3作为输入端子。输入输出端子JP各个端口均连接至连接12V，且串联一个2.2kΩ的电阻和二极管，采用这种串联稳压电路来保证输出电压的稳定。端子JP3包含16路PC输出。本实用新型印制为电路板，电路板上设有安装座8，可以通过安装座8将电路板固定并将其置于特制箱体内。

高电平转低电平电路时，所述线性比较器采用LM2901DR。12V直接输入至线性比较器LM2901DR的VCC引脚。线性比较器LM2901DR的四路输入正极IN+均串入一个10k的电阻，电阻另一端短在一起。输入输出端子JP1输入高电平至线性比较器LM2901DR的输入正极IN+。线性比较器LM2901DR的输入负极IN-接至参考电压的THA点。如果12V经开关输入至阈值可调分压电路的12V位置处，阈值可调分压电路输出5V至线性比较器LM2901DR输入负极IN-；如果12V经开关输入至阈值可调分压电路的REF2/3位置处，阈值可调分压电路输出8V的参考电压至线性比较器LM2901DR输入负极IN；如果12V经开关输入至阈值可调分压电路的REF1/2位置处，阈值可调分压电路输出6V的参考电压至线性比较器LM2901DR输入负极IN。电平经输入输出端子JP1输入至线性比较器LM2901DR的输入正极IN+，和线性比较器输入负极IN-的THA点电势比较。若输入的高电平在比较范围内，则线性比较器输出低电平至光耦隔离电路。发光二极管导通，光耦隔离电路输出低电平5V至输出端子端子JP3。

低电平转高电平电路中，隔离电路二如图3所示，可选择采用继电器电路或者光耦电路。所述电气隔离电路采用光耦TLP701A。此时，端子JP3作为输入端口，接收来自测试系统输出的低电平；端子JP1作为输出端口，输出高电平至被测设备。所述稳压电路为隔离电路和继电器单元供电。如果采用光耦电路，低电平经JP3输入至光耦TLP701A的输入端，光耦TLP701A的输入端串联了一个69Ω的电阻。光耦的发光二极管导通，光耦输出高电平。如果采用继电器电路，低电平经端子JP3输入至继电器驱动ULN2803，继电器驱动ULN2803输出高电平至继电器HFD4-5V。继电器闭合，12V和输出导通。高电平12V经端子JP1输出。

本实用新型高电平输出可选择12V输出或者24V输出。虽然所用输入电源在附图中一律标为12V，实际使用中，被测控制若需要24V高电平信号，用户可选择12V或者24V输入。本实用新型可以实现5V转12V/24V和12V/24V转5V。

本实用新型的具有以下特点：1、输入输出之间具备电气隔离；2、高电平输入阈值可经阈值分压电路改变；3、高电平输出可选择12V或24V；4、本实用新型电路均布置在一块电路板上，结构紧凑，可通过增加电路板数量来扩充路数。为避免输入输出信号互相干扰从而影响输出精度，本实用新型采用光耦隔离输入和输出。