专利名称：一种交直流数字量输入电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种交直流数字量输入电路，属于电力设备保护以及工业自动化控制领域。
背景技术：
目前，在电力设备保护装置以及工业自动化控制领域，需要实时检测接触器、断路器等设备的工作状态或完成一些控制信号的触发，这些功能可以通过数字量输入来实现。 随着工业水平不断发展，传统的低压直流电源数字量输入抗电磁干扰能力差；目前有些设备需要远距离、同时对多路数字量输入进行检测及控制需要使用交流数字量输入，传统交流电源数字量输入发热量大；而且进入单片机信号为脉冲信号、软件处理复杂等，以上缺陷使采用传统交直流数字量输入设备的可靠性降低，给企业的安全生产埋下隐患。
发明内容
发明目的针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供一种发热量少、抗干扰能力强、软件处理方便、运行安全的交直流数字量输入电路。技术方案一种交直流数字量输入电路，包括外部控制电源电路、整流滤波隔离输入电路、检测隔离控制电路、瞬变吸收电路以及单片机接口电路。通过单片机控制外接电源通断时间，减少交直流数字量输入的发热量，通过整流滤波隔离输入电路、检测隔离控制电路提高交直流数字量输入抗干扰能力；而且该电路输入到单片机I/O信号为电平信号，软件处理方便。因此该电路保证电力设备保护装置可以长期可靠运行，为企业安全生产提供保障。所述外部控制电源电路包括外接控制电源U1、开关SBl ；所述外接控制电源Ul 一端与开关SBl串联，另一端连接至隔离控制输入电路U3的脚4 ；所述开关SBl连接第一限流电阻Rl ；所述外接控制电源Ul的电压为交流电压或直流电压。所述整流滤波隔离输入电路包括第一限流电阻R1、第三限流电阻R3、模块电路U2 以及滤波电容C2 ；所述第一限流电阻Rl接整流桥输入的其中一端，第三限流电阻R3接整流桥输入的另一端；所述滤波电容C2两端分别连接至整流桥输出的正负极两端；隔离输入电路连接至单片机的I/O。所述外部控制电源电路经第一限流电阻Rl连接至模块电路U2 的输入端脚1 ；模块电路U2的脚2、3接滤波电容C2 ；模块电路U2的脚4经第三限流电阻 R3连接至检测隔离控制电路；模块电路U2隔离输出为脚6、7、8 ；且脚6输出为电平信号。模块电路U2是一个包含整流滤波和内部隔离输出的集成电路或者是整流桥和光耦隔离器分立器件组成的隔离电路。所述瞬变吸收电路包括第二电阻R2和第一电容Cl串联组成的RC阻容吸收电路以及瞬变吸收元件RVl ；所述RC阻容吸收电路并联于瞬变吸收元件RVl两端；所述瞬变吸收电路与通过连接检测电路输出脚4和输出脚6与检测电路并联。RC阻容吸收电路与隔离控制输入电路U3的输出脚4、6相并联，对检测电路起到保护作用。
所述瞬变吸收电路为RC阻容吸收电路或瞬变吸收元件RVl。所述检测隔离控制电路包括隔离控制输入电路U3，其中隔离控制输入电路U3为带过零检测的光耦或无过零检测的光耦或带驱动的功率管。所述检测隔离控制电路通过单片机的I/O控制隔离控制输入电路U3的脚2，实现控制隔离控制输入电路U3的输出脚4和输出脚6通断，从而实现外接控制电源Ul与第三限流电阻R3的接通与断开，隔离控制输入电路U3的导通和断开时间是可控制的。其中隔离控制输入电路U3的脚1、2为隔离控制电路输入信号，输出脚4、6为检测电路开关输出。所述单片机接口电路包括开关量输入检测信号(MCU_DI1)和单片机输出控制信号；所述开关量输入检测信号为电平信号，经第五电阻R5和第四电容C4组成RC电路输入单片机的I/O ；单片机电源VCC经第四限流电阻R4连接至隔离控制输入电路U3的脚1 ；所述单片机输出控制信号(MCU_CtrDI)连接至隔离控制输入电路U3的脚2，控制隔离控制输入电路的U3的通断。有益效果本发明可以解决传统的光耦隔离输入电路由于抗电磁干扰能力差、发热量大、软件处理复杂等缺点，保证设备长期可靠运行，为企业安全生产提供保障。该电路在不改变硬件电路结构的情况下，实现交直流数字量输入信号采集，电路简单可靠、硬件成本低。在电气工程领域，特别是在电力设备保护装置以及工业自动化控制场合，具有很高实用性。
图1为本发明实施例的电路框图；图2为图1的电路原理图；图3为本发明实施例中包含整流滤波和内部隔离输出的模块电路U2的电路图；图4为本发明实施例中为整流桥BRl和光耦隔离器附分立器件组成的模块电路 U2的电路图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。本发明一种交直流数字量输入电路用于解决传统的光耦隔离输入电路由于抗电磁干扰能力差、发热量大、软件处理复杂等缺点；特别适合于需要远距离、同时对多路数字量输入进行检测及控制的工业场合；可以保证设备长期可靠运行，为企业安全生产提供保障。如图1所示本发明一种交直流数字量输入电路包括外部控制电源电路10、整流滤波隔离输入电路20、检测隔离控制电路40、瞬变吸收电路30以及单片机接口电路50。其中，外部控制电源电路10给数字量输入电路提供外接电源；整流滤波隔离输入电路20对外部控制电源电路10提供电压进行整流滤波，并进行隔离输出；检测隔离控制电路40对外部控制电源电路10提供电路进行开关控制；瞬变吸收电路30防止检测隔离控制电路40产生过大dv/dt，造成电路的损坏；单片机接口电路50实现开关量输入信号检测以及控制检测隔离控制电路40的开通和关断。如图2所示外部控制电源电路10包括外接控制电源Ul、开关SBl ；其中，外接控制电源Ul与开关SBl串联，外接控制电源Ul的另一端连接至隔离控制输入电路U3的脚4 ；外接控制电源Ul可以是交流电压，也可以是直流电压。整流滤波隔离输入电路20包括第一限流电阻R1、第二限流电阻R3 ；模块电路U2 以及滤波电容C2。模块电路U2可以是一个包含整流滤波和内部隔离输出的集成电路，如图 3所示；也可以是整流桥BRl和光耦隔离器m分立器件组成的电路，如图4所示。瞬变吸收电路30包括第二电阻R2和第一电容Cl串联组成RC阻容吸收电路以及瞬变吸收元件RVl ；该电路可以单独为RC阻容吸收电路或瞬变吸收元件RV1，也可以是二者组合，该电路吸收检测电路关断时产生的过电压，对检测电路起到保护作用。检测隔离控制电路40包括隔离控制输入电路U3，当外部控制电源为交流电压时， U3为带过零检测的光耦；当外部控制电源为直流电压时，U3为无过零检测的光耦，或是带驱动的功率管。通过单片机的I/O控制U3的脚2，实现U3输出脚4、6通断，从而实现外部控制电源电路10的接通与关断；隔离控制电路U3的导通和关断时间是可控的。所述单片机接口电路50包括开关量输入检测信号(MCU_DI1)，该信号经第五电阻 R5、第四电容C4组成RC电路输入到单片机；单片机电源VCC经第四限流电阻R4连接至U3 的脚1 ；单片机输出控制信号(MCU_CtrDI)连接至模块电路U3脚2，控制U3的通断，其中U3 的通断时间是可控的。
权利要求
1.一种交直流数字量输入电路，其特征在于包括外部控制电源电路、整流滤波隔离输入电路、检测隔离控制电路、瞬变吸收电路以及单片机接口电路。
2.如权利要求1所述的交直流数字量输入电路，其特征在于所述外部控制电源电路包括外接控制电源Ul、开关SBl ；所述外接控制电源Ul—端与开关SBl串联，另一端连接至隔离控制输入电路U3的脚4 ；所述开关SBl连接第一限流电阻Rl ；所述外接控制电源Ul的电压为交流电压或直流电压。
3.如权利要求1所述的交直流数字量输入电路，其特征在于所述整流滤波隔离输入电路包括第一限流电阻R1、第三限流电阻R3、模块电路U2以及滤波电容C2 ；所述第一限流电阻Rl接整流桥输入的其中一端，第三限流电阻R3接整流桥输入的另一端；所述滤波电容 C2两端分别连接至整流桥输出的正负极两端；隔离输入电路连接至单片机的I/O。
4.如权利要求3所述的交直流数字量输入电路，其特征在于模块电路U2是一个包含整流滤波和内部隔离输出的集成电路或者是整流桥和光耦隔离器分立器件组成的隔离电路。
5.如权利要求1所述的交直流数字量输入电路，其特征在于所述瞬变吸收电路包括第二电阻R2和第一电容Cl串联组成的RC阻容吸收电路以及瞬变吸收元件RVl ；所述RC阻容吸收电路并联于瞬变吸收元件RVl两端；所述瞬变吸收电路与通过连接检测电路输出端脚4和输出端脚6与检测电路并联。
6.如权利要求1所述的交直流数字量输入电路，其特征在于所述瞬变吸收电路为RC 阻容吸收电路或瞬变吸收元件RVl。
7.如权利要求1所述的交直流数字量输入电路，其特征在于所述检测隔离控制电路包括隔离控制输入电路U3，其中隔离控制输入电路U3为带过零检测的光耦或无过零检测的光耦或带驱动的功率管。
8.如权利要求7所述的交直流数字量输入电路，其特征在于所述检测隔离控制电路通过单片机的I/O控制隔离控制输入电路U3的脚2，实现控制隔离控制输入电路U3的输出脚4和输出脚6通断，从而实现外接控制电源Ul与第三限流电阻R3的接通与断开。
9.如权利要求1所述的交直流数字量输入电路，其特征在于所述单片机接口电路包括开关量输入检测信号和单片机输出控制信号；所述开关量输入检测信号为电平信号，经第五电阻R5和第四电容C4组成RC电路输入单片机的I/O ；单片机电源VCC经第四限流电阻R4连接至隔离控制输入电路U3的脚1 ；所述单片机输出控制信号连接至隔离控制输入电路U3的脚2，控制隔离控制输入电路的U3的通断。
全文摘要
本发明公开一种交直流数字量输入电路，包括外部控制电源电路、整流滤波隔离输入电路、检测隔离控制电路、瞬变吸收电路以及单片机接口电路。本发明可以在不改变硬件电路结构的情况下，实现交直流数字量输入信号采集，电路简单可靠、成本低。本发明在电气工程领域，特别是在电力设备保护装置以及工业自动化控制场合，具有很高实用性。
文档编号G05B19/042GK102508453SQ201110350539
公开日2012年6月20日 申请日期2011年11月8日 优先权日2011年11月8日
发明者张凤雏, 张志宝, 张怡 申请人:江苏斯菲尔电气股份有限公司