专利名称：通用信号集控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及机电信号集中控制装置，尤其涉及通用信号集控装置。
传统的仪表测控控制配置模式，在多区自动控制时，每一个区就要使用一块仪表和一只传感器进行控制，这造成仪表成本上升、计量精度重复、相对误差增大、维修保养量多、检定频繁等弊端。现有技术的信号集控装置，需要配计算机、软件、及外挂设备，设备单元多，成本高，价格昂贵，而且由于工作原理是利用记录在磁盘或软盘上的软件进行控制，由于软件不成熟、软件数据容易丢失或易受病毒侵袭，再加上设备单元及数据线联接插口多、对环境要求高等原因，使控制装置的可靠性、安全性大打折扣。需要专门的计算机专业人员操作，可操作性差。
本实用新型的目的在于，克服现有技术的不足之处，提供一种全部由硬件完成的自动化控制，绝不会出现软件死机，而且体积小，结构简单，价格低廉的通用信号集控装置。
本实用新型所述的通用信号集控装置，涉及有CD4060地址码发生器、CD4532键控地址编器、CD4053地址数据切换、CD4513七段译码器、CD4051或CD4555 N选1地址译码器、CD4099可寻址地址锁存器、写入控制及逻辑门电路等组成。由CD4060和CD4532构成自动、手动地址数据发生器，并由CD5432键控地址编器完成对地址数据切换器CD4053的优先控制，从CD4053输出地址数据，再分别由CD4051模拟开关或CD4555 N选1地址译码器完成信号切换的译码控制输出；由CD4099可寻址地址锁存器完成对检测机构输出的结果进行扫描锁定输出，而且由F1、YF1构成的检“6”识别电路对写入时间进行控制，避免检测机构在信号切换时，由于检测机构的相应时间而引起执行机构的误动作。本实用新型所述的通用信号集控装置的自动扫描工作状态集成电路CD4060的CPI、CP0、CP0外接RC电路与其内部门电路构成双稳态时钟振荡器，振荡频率F0＝1/(2.2Rt·Ct)Rs》Rt时，振荡脉冲经内部计数器计数，由Q4输出至晶体管BG1和发光二极管DEL构成的时钟振荡状态只指示电路，使发光二极管DEL闪烁，表明当前在自动扫描工作状态。CD4060的计数输出端Q8、Q9、Q10输出000～111八个状态的二进制循环地址码，送入集成电路CD4053的X0、Y0、Z0进行切换控制，从其X0/I、Y0/I、Z0/I送出后，分三路。
第一路送入器集成电路CD4513，从其Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf、Qg输出驱动7段供阳数码管显示当前所控制输入的信号地址0～7。
第二路送入集成电路CD4555进行级联方式构成的(外加一只非门F4)二进制8选1译码/分离器。由其输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q0、Q1、Q2、Q3输出与二进制对应的高电平，去驱动晶体管—干簧管电路，实现检测信号的扫描集中控制输入。
第三路送至集成电路CD4099的地址输入端A0、A1、A2，将检测机构输出的结果，即开关信号“1”或“0”，从CD4099的D(3脚)写入端锁存在与地址输入端数据相对应的Q0～Q7输出端上，并根据地址输入端的数据循环和D端送入的检测结果，不断的刷新(重新写入)Q0～Q7，使执行机构的工作状态符合检测机构输出端的要求。
为了避免检测机构在信号切换时，由于检测机构的相应时间而引起执行机构的误动作，实际工作时不能在信号切换的同时就将检测机构的输出结果写入CD4099的Q端，而是在对某一信号检测周期即将结束时写入，这一功能如下由CD4060的Q5、Q6、Q7输出的二进制码可以将一个信号切换输入进行检测的周期时间分为八等分，由F1、YF1构成的检“6”识别电路在第七个1/8周期(110)时，从YF1输出端送出一个高电平，再经HF2、F3构成的逻辑门电路使CD4099的WR端呈现高电平，这时才将CD4099的D端的检测结果锁存入CD4099的Q0～Q7端，而在前6个1/8周期(000～101)内禁止写入(呈现低电平)，用以等待检测机构度过响应时间，输出稳定结果信号。在最后一个1/8周期(第八个)CD4099的WR端又变为低电平，D端的输入检测信号被锁存。
手动工作状态在实际集中控制过程中，往往需要人工手动键控对控制中的对象通过检测机构进行定点观察，这一功能主要集成电路CD4532配合一些逻辑门完成，八只Rin为下拉电阻，当任意按下按钮N0～N7其中一个时，CD4532的编码输入端D0～D7就得到一个高电平，在其编码输出端Q0、Q1、Q2就产生一个与之对应的3位二进制代码，送入三2路模拟开关集成电路CD4053的X1、Y1、Z1端，同时，CD4532的级联输出端QGS输出一个高电平，此电平分三路。
第一路送入三2路模拟开关集成电路CD4053的切换控制输入端Cx、Cy、Cz，使模拟开关CD4053由自动工作状态的X0/I、Y0/I、Z0/I与X0、Y0、Z0对应连接，切换为X0/I、Y0/I、Z0/I与X1、Y1、Z1对应连接，此时CD4513、CD4555、CD4099地址、数据输入端的二进制码均与手动控制的编码器CD4532的Q0、Q1、Q2编码输出端的二进制码相对应，实现了对多点控制信号的手动定点观察。
第二路送入CD4060的复位端，使计数振荡器停振，发光二极管EDL停止闪动，表示当前为手动键控状态，复位还可以保证在恢复自动工作状态时，从头开始扫描切换多点信号。
第三路由于手动定点观察方式时间较长时，会使CD4099的Q1～Q7输出端得不到及时刷新，导致执行机构不能及时的跟随检测机构输出的指令，而进入失控状态，必需有一个保护控制，就是第三路经HF1、F2、HF2和F3等组成的逻辑门电路，使CD4099的R、WR两个控制输入端同时为高电平，此状态可以优先级(无条件)将CD4099所有的Q0～Q7输出端清零，使执行机构全部停止工作。
总停功能在实际(诸如热处理空气炉加工)的集中控制过程中，遇到更换加工工件时，仅需要将执行机构(加热交流接触器)全部停掉，而多点信号仍需要送入检测机构中的仪表进行显示，这时需要使用总停功能当按下总停自锁按钮KT，高电平经HF1、F2、HF2和F3等构成的逻辑门电路，使CD4099的R、WR端同时呈现高电平，Q0～Q7被全部强制清零，执行机构均停止工作。同时多点扫描切换电路和数码显示电路仍然在正常工作，检测机构仍然继续检测和显示控制对象的工作状态。
集中控制器也直接使用集成电路CD4051完成二进制地址译码、分离、检测信号的扫描集中控制输入，工作原理如下二进制地址数据从CD4051的A、B、C输入，控制内部8选1 CMOS集成电路模拟开关，使CD4051的模拟输入/输出端I/O0～I/O7，分别与I/O接通，完成多点信号的扫描集中控制检测输入。注CMOS模拟开关仅适用于电压补偿信号的切换(如热电偶、音频、电压信号)，如果用于电流信号的切换(视频信号、电阻信号、高频馈线等)，则需要经过相应的阻抗变换电路转换为电压信号后，再送入集中控制器转换模拟开关进行集中控制。
CD4060、CD4532、CD4053构成的数字手动、自动地址数据发生器单元和由检“6”电路、CD4099构成的可寻址状态数据储存器单元。是可以通过CD4555的输出端与CD4066的复位端进行跳线连接调节容量或用“级联”方式可以实现扩展的两个单元。
本实用新型所述的通用信号集控装置，全部由硬件完成自动化控制，技术成熟，设备体积小，操作难度与一般家电相当，无需专业人员操作。设有总停、自动扫描、手动选址、数字区域显示等按钮，功能完善。
附
图1是本实用新型所述通用信号集控装置的电路原理图。附图2是使用集成电路模拟开关完成信号切换方式的电路原理图。
参照附图1和附图2，结合实施例说明如下本实用新型所述的通用信号集控装置，涉及有地址码发生器、键控地址编器、地址数据切换、7段译码器、N选1地址译码器、可寻址地址锁存器、写入控制、及逻辑门电路等组成。本实用新型所述的通用信号集控装置的自动扫描工作状态集成电路CD4060的CPI、CP0、CP0外接RC电路与其内部门电路构成双稳态时钟振荡器振荡频率F＝1/(2.2Rt·Ct)Rs》Rt时，振荡脉冲经内部计数器计数，由Q4输出至晶体管BG1和发光二极管DEL构成的时钟振荡状态只指示电路，使发光二极管DEL闪烁，表明当前在自动扫描工作状态。CD4060的计数输出端Q8、Q9、Q10输出000～111八个状态的二进制循环地址码，送入集成电路CD4053的X0、Y0、Z0进行切换控制，从其X0/I、Y0/I、Z0/I送出后，分三路。
第一路送入器集成电路CD4513，从其Qa、Qb、Qc、Qd、Qe、Qf、Qg输出驱动7段供阳数码管显示当前所控制输入的信号地址0～7。
第二路送入集成电路CD4555进行级联方式构成的(外加一只非门F4)二进制8选1译码/分离器。由其输出端Q0、Q1、Q2、Q3、Q0、Q1、Q2、Q3输出与二进制对应的高电平，去驱动晶体管—干簧管电路，实现检测信号的扫描集中控制输入。
第三路送至集成电路CD4099的地址输入端A0、A1、A2，将检测机构输出的结果，即开关信号“1”或“0”，从CD4099的D(3脚)写入端锁存在与地址输入端数据相对应的Q0～Q7输出端上并根据地址输入端的数据循环和D端送入的检测结果，不断的刷新(重新写入)Q0～Q7，使执行机构的工作状态符合检测机构输出端的要求。
为了避免检测机构在信号切换时，由于相应时间而引起执行机构的误动作，实际工作时不能在信号切换的同时就将检测机构的输出结果写入CD4099的Q端，而是在对某一信号检测周期即将结束时写入，这一功能如下由CD4060的Q5、Q6、Q7输出的二进制码可以将一个信号切换输入进行检测的周期时间分为八等分，由F1、YF1构成的检“6”识别电路在第七个1/8周期(110)时，从YF1输出端送出一个高电平，再经HF2、F3构成的逻辑门电路使CD4099的WR端呈现高电平，这时才将CD4099的D端的检测结果锁存入CD4099的Q0～Q7端，而在前6个1/8周期(000～101)内禁止写入(呈现低电平)，用以等待检测机构度过响应时间，输出稳定结果信号。在最后一个1/8周期(第八个)CD4099的WR端又变为低电平，D端的输入检测信号被锁存。
手动工作状态在实际集中控制过程中，往往需要人工手动键控对控制中的对象通过检测机构进行定点观察，这一功能主要集成电路CD4532配合一些逻辑门完成，八只Rin为下拉电阻，当任意按下按钮N0～N7其中一个时，CD4532的编码输入端D0～D7就得到一个高电平，在其编码输出端Q0、Q1、Q2就产生一个与之对应的3位二进制代码，送入三2路模拟开关集成电路CD4053的X1、Y1、Z1端，同时，CD4532的级联输出端QGS输出一个高电平，此电平分三路。
第一路送入三2路模拟开关集成电路CD4053的切换控制输入端Cx、Cy、Cz，使模拟开关CD4053由自动工作状态的X0/I、Y0/I、Z0/I与X0、Y0、Z0对应连接，切换为X0/I、Y0/I、Z0/I与X1、Y1、Z1对应连接，此时CD4513、CD4555、CD4099地址、数据输入端的二进制码均与手动控制的编码器CD4532的Q0、Q1、Q2编码输出端的二进制码相对应，实现了对多点控制信号的手动定点观察。
第二路送入CD4060的复位端，使计数振荡器停振，发光二极管EDL停止闪动，表示当前为手动键控状态，复位还可以保证在恢复自动工作状态时，从头开始扫描切换多点信号。
第三路由于手动定点观察方式时间较长时，会使CD4099的Q1～Q7输出端得不到及时刷新，导致执行机构不能及时的跟随检测机构输出的指令，而进入失控状态，必需有一个保护控制，就是第三路经HF1、F2、HF2和F3等组成的逻辑门电路，使CD4099的R、WR两个控制输入端同时为高电平，此状态可以优先级(无条件)将CD4099所有的Q0～Q7输出端清零，使执行机构全部停止工作。
总停功能在实际(诸如热处理空气炉加工)的集中控制过程中，遇到更换加工工件时，仅需要将执行机构(加热交流接触器)全部停掉，而多点信号仍需要送入检测机构中的仪表进行显示，这时需要使用总停功能当按下总停自锁按钮KT，高电平经HF1、F2、HF2和F3等构成的逻辑门电路，使CD4099的R、WR端同时呈现高电平，Q0～Q7被全部强制清零，执行机构均停止工作。同时多点扫描切换电路和数码显示电路仍然在正常工作，检测机构仍然继续检测和显示控制对象的工作状态。
集中控制器也直接使用集成电路CD4051完成二进制地址译码、分离、检测信号的扫描集中控制输入，工作原理如下二进制地址数据从CD4051的A、B、C输入，控制内部8选1 CMOS集成电路模拟开关，使CD4051的模拟输入/输出端I/O0～I/O7，分别与I/O接通，完成多点信号的扫描集中控制检测输入。注CMOS模拟开关仅适用于电压补偿信号的切换(如热电偶、音频、电压信号)，如果用于电流信号的切换(视频信号、电阻信号、高频馈线等)，则需要经过相应的阻抗变换电路转换为电压信号后，再送入A型的集中控制器转换模拟开关进行集中控制。
以8个温区的电炉为例，使用热电偶集中控制器可以使8个仪表节省为1个仪表进行控制。
权利要求1.通用信号集控装置，涉及有CD4060地址码发生器、CD4532键控地址编器、CD4053地址数据切换、CD4513七段译码器、CD4051或CD4555 N选1地址译码器、CD4099可寻址地址锁存器、写入控制及逻辑门电路等组成，其特征是地址发生器是由CD4060产生自动地址数据、CD4532产生手动地址数据、地址数据切换器CD4053是由CD5432进行优先控制，自动完成自动地址输出状态和手动地址输出状态的切换装置；从地址数据切换器CD4053输出的地址数据，再分别由模拟开关CD4051或N选1地址译码器CD4555完成信号切换的译码控制输出，由七段译码器CD4513完成显示；设置有对检测机构输出的结果进行扫描锁定输出的CD4099可寻址地址锁存器，可避免检测机构在信号切换时，由于相应时间而引起执行机构的误动作的由F1、YF1构成的检“6”识别电路控制写入时间的控制装置。
2.根据权利要求1所述的通用信号集控装置，其特征在于由通过复位调节容量或用“级联”方式可以实现扩展的CD4060、CD4532、CD4053构成的数字手动、自动地址数据发生器单元和由检“6”电路、CD4099构成的可寻址状态数据储存器单元。
专利摘要本实用新型所述的通用信号集控装置,由CD4060和CD4532构成自动、手动地址数据发生器,并由CD5432完成对地址数据切换器CD4053的优先控制,从CD4053输出地址数据,再分别由CD4051模拟开关或CD4555N选1地址译码器完成信号切换的译码控制输出;由CD4099可寻址地址锁存器完成对检测机构输出的结果进行扫描锁定输出,而且由F1、YF1构成的检“6”识别电路对写入时间进行控制,避免由于检测机构的相应时间而引起执行机构的误动作。
文档编号G05B11/01GK2405252SQ9924671
公开日2000年11月8日 申请日期1999年10月18日 优先权日1999年10月18日
发明者陈强 申请人:陈强