一种输入信号采样装置的制作方法

1.本实用新型涉及信号采样技术领域，具体涉及一种输入信号采样装置。


背景技术：

2.通常情况下，主机或cpu需要接收来自外部设备传来的输入信号，如图1所示，a1端与a2端连接，b1端与b2端连接，b1端接地，a/d采样电路11采样外部设备发送的i/o输入信号，当i/o输入信号为高电平时，q1开关管导通，继电器12的触点吸合，a1端与b1端短接，a/d采样电路11采样b端电压为低电平；当i/o输入信号为低电平时，q1开关管截止，继电器12的触点断开，a/d采样电路11采样a端电压为高电平。图1所示的输入信号采样电路结构虽然简单，但当外部设备处于环境较恶劣时，会存在较大的杂讯干扰，若这些干扰随i/o输入信号一起进入主机，会使控制准确性降低，产生误动作。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本实用新型提供了一种输入信号采样装置，在采样单元与i/o输入信号之间增加了电气隔离，降低周围环境对输入信号的干扰，有效解决了在不清楚采样单元连接端电压高低的情况下，保证输入信号采样装置正常工作的问题。
4.为了实现上述目的，本实用新型主要采用以下技术方案：
5.一种输入信号采样装置，包括采样单元和隔离单元，所述采样单元经隔离单元采样i/o输入信号，所述隔离单元包括第一光耦和第二光耦，所述第一光耦和所述第二光耦的输入端同向串联，所述第一光耦和所述第二光耦的输出端反向并联后与所述采样单元的输入端并联。
6.进一步地，所述第一光耦的第一输入端与第一直流电源连接，所述第一光耦的第二输入端与第二光耦的第一输入连接，所述第二光耦的第二输入端串联第一开关。
7.进一步地，所述第一开关的控制端接收i/o输入信号。
8.进一步地，所述隔离单元还包括第一二极管和第二二极管，所述采样单元的第一端与第一二极管的阳极连接，所述第一二极管的阴极与所述第一光耦的第一输出端连接；所述采样单元的第二端与第二二极管的阳极连接，所述第二二极管的阴极与所述第二光耦的第一输出端连接。
9.进一步地，所述隔离单元还包括第一二极管和第二二极管，所述采样单元的第二端与第一二极管的阴极连接，所述第一二极管的阳极与所述第一光耦的第二输出端连接；所述采样单元的第一端与第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极与所述第二光耦的第二输出端连接。
10.进一步地，所述采样单元包括a/d采样电路、第一电阻和第二直流电源，所述第一电阻与第二直流电源串联后的一端作为采样单元的第一端，所述第一电阻与第二直流电源串联后的另一端作为采样单元的第二端，所述第一端与所述a/d采样电路的一输入端连接，所述第二端接地。
11.进一步地，所述第一开关为npn型三极管或pnp型三极管。
12.进一步地，当所述第一开关导通时，所述采样单元采样得到低电平信号；当所述第一开关截止时，所述采样单元采样得到高电平信号。
13.本实用新型提供的一种输入信号采样装置，在采样单元与外部i/o输入信号之间连接了光耦，实现了电气隔离，降低周围环境对输入信号的干扰，抗干扰能力强，系统的控制精度和准确性均有提高。同时，本实用新型能够有效解决在不清楚采样单元连接端电压高低的情况下，保证输入信号采样装置正常工作的问题。本实用新型结构简单，易于实现。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对本实用新型实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为现有技术的输入信号采样电路图；
16.图2为本发明提供的输入信号采样装置的控制原理图；
17.图3为本发明提供的输入信号采样装置实施例一的电路示意图。
18.图4为本发明提供的输入信号采样装置实施例二的电路示意图。
19.图5为本发明提供的输入信号采样装置实施例三的电路示意图。
20.附图标记说明：
21.11-a/d采样电路，12-继电器；
22.21、31、41、51-采样单元，311、411-a/d采样电路，22、32、42、52-隔离单元，23、33、43、53-外部设备。
具体实施方式
23.下面将结合本实用新型实施例的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.本实用新型提供了一种输入信号采样装置，用于采集外部设备向主机发送的i/o信号。如图2所示，该输入信号采样装置包括采样单元21和隔离单元22，采样单元21经隔离单元22采集外部设备23向主机发送的i/o输入信号，通过在采样单元21和外部设备23之间连接一隔离单元22，能够实现电气隔离，降低周围环境对输入信号的干扰，提高系统的控制精度和准确性。
25.如图3所示，采样单元31包括5v直流电源、电阻r1、a/d采样电路311，电阻r1和5v直流电源串联连接后的第一端与a/d采样电路311的一输入端连接，电阻r1和5v直流电源串联连接后的第二端与a/d采样电路311的另一输入端并联连接后接地，在本实施例中，电阻r1具有限流作用；从第一端引出一导线作为采样单元31对外连接的一连接端a1，从第二端引出另一导线作为采样单元31对外连接的另一连接端b1。隔离单元32具有对外连接的连接端a2和连接端b2，隔离单元32包括光耦u1和光耦u2，连接端a2经二极管d1连接于光耦u1的输出端u11，且连接端a2与二极管d1的阳极连接，二极管d1的阴极与光耦u1的输出端u11连接；
连接端b2与光耦u1的输出端u12连接；同时，连接端a2还与光耦u2的输出端u22连接，连接端b2经二极管d2与光耦u2的输出端u21连接，且连接端b2与二极管d2的阳极连接，二极管d2的阴极与光耦u2的输出端u21连接。
26.如图3所示，光耦u1的输入端u13依次与电阻r2和24v直流电源串联连接，输入端u14与光耦u2的输入端u23串联连接，光耦u2的输入端u24连接于一npn型三极管q1的集电极，三极管q1的发射极接地，外部设备33向主机发送的i/o输入信号通过三极管q1的基极进行传输。
27.如图3所示，当采样单元31的连接端a1和隔离单元32的连接端a2连接，而连接端b1和连接端b2连接时，若外部设备33向三极管q1的基极发送一高电平信号，则三极管q1导通，光耦u1和光耦u2的输入端导通，在光耦u1和光耦u2的输出端，采样单元31、二极管d1和光耦u1形成一导通回路，连接端a1和连接端b1相当于短路，a/d采样电路311采集连接端a1的电压，得到一低平信号；若外部设备33向三极管q1的基极发送一低电平信号，三极管q1截止，光耦u1和光耦u2不工作，采样单元31的连接端a1和连接端b1断开，a/d采样电路311采集连接端a1的电压，得到一接近于5v的高电平信号。
28.当采样单元31的连接端a1和隔离单元32的连接端b2连接，而连接端b1和连接端a2连接时，若外部设备33向三极管q1的基极发送一高电平信号，则三极管q1导通，采样单元31、二极管d2和光耦u2形成一导通回路，连接端a1和连接端b1相当于短路，a/d采样电路311采集连接端a1的电压，得到一低平信号；若外部设备33向三极管q1的基极发送一低电平信号，三极管q1截止，光耦u1和光耦u2不工作，采样单元31的连接端a1和连接端b1断开，a/d采样电路311采样得到一接近于5v的高电平信号。
29.因此，采样单元31的连接端a1、连接端b1与隔离单元32的连接端a2、连接端b2的上述两种连接方式，都能保证输入信号采样装置正常工作。
30.与图3所示的输入信号采样装置电路图不同的是，图4中所示的隔离单元42中的三极管q1采用的是pnp型三极管，当外部设备43向三极管q1的基极发送一高电平信号，则三极管q1截止，光耦u1和光耦u2不工作，采样单元41的连接端a1和连接端b1断开，a/d采样电路411采样得到一接近于5v的高电平信号；当外部设备43向三极管q1的基极发送一低电平信号，则三极管q1导通，采样单元41的连接端a1和b1通过光耦u1或光耦u2短路，a/d采样电路411采集连接端a1的电压，得到一低平信号。
31.如图5所示，在隔离单元52中，连接端a2与光耦u1的输出端u11连接，连接端b2经二极管d1连接于光耦u1的输出端u12，且连接端b2与二极管d1的阴极连接，二极管d1的阳极与光耦u1的输出端u12连接；同时，连接端a2经二极管d2与光耦u2的输出端u22连接，且连接端a2与二极管d2的阴极连接，二极管d2的阳极与光耦u2的输出端u22连接，连接端b2还与光耦u2的输出端u21连接，三极管q1可以为npn型或pnp型三极管。图5所示的输入信号采样装置，采样单元51采集外部设备53发送的i/o输入信号的控制原与图3或图4所示的输入信号采样装置的控制原理一样，在此不再赘述。
32.本实用新型提供的一种输入信号采样装置，在采样单元与外部i/o输入信号之间连接了光耦，实现了电气隔离，降低周围环境对输入信号的干扰，与图1所示的现有技术相比，抗干扰能力强，工作稳定，系统的控制精度和准确性均有提高。同时，在不清楚采样单元的两个连接端a1和b1极性的情况下，连接端a1与a2连接，且连接端b1与b2或者连接端a1与
b2连接，且连接端b1与a2连接，本实用新型提供的输入信号采样装置均能够正常工作，保证采样电路对i/o输入信号的准确采样。本实用新型结构简单，易于实现。
33.可以理解的是，以上关于本实用新型的具体描述，仅用于说明本实用新型而并非受限于本实用新型实施例所描述的技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本实用新型的保护范围之内。