信号采集电路及电梯呼叫装置的制作方法

本实用新型属于电梯领域，涉及一种信号接收电路，特别是涉及一种信号采集电路及电梯呼叫装置。

背景技术：

随着城市发展速度越来越快，楼房也越来越高，电梯的数量也越来越多。现有电梯普遍采用电梯呼叫装置实现电梯的调度以及权限控制，从而提高电梯利用率、缩短用户的电梯等待时间。然而，现有电梯呼叫装置只能识别并接收rs485信号，应用场景受到很大限制。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种信号采集电路及电梯呼叫装置，用于解决现有技术中电梯呼叫装置只能识别并接收rs485信号的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种信号采集电路，用于电梯呼叫装置，所述信号采集电路包括：rs485信号接收电路，与一控制模块相连，用于接收rs485信号；韦根信号接收电路，与所述控制模块相连，用于接收韦根信号；所述rs485信号接收电路包括：rs485接口，用于接收所述rs485信号；rs485芯片，与所述rs485接口通信相连，用于实现所述rs485信号的收发；光电隔离器，分别与所述rs485芯片和所述控制模块通信相连，用于实现所述rs485芯片与所述控制模块的隔离保护；所述韦根信号接收电路包括：韦根接口，用于接收所述韦根信号；双运算放大器，分别与所述韦根接口和所述控制模块相连，用于缓冲并放大所述韦根信号。

于本实用新型的一实施例中，所述rs485信号接收电路还包括：上拉偏置电阻，与所述rs485接口中的a接口相连，用于提供网络失效保护；下拉偏置电阻，与所述rs485接口中的b接口相连，用于提供网络失效保护。

于本实用新型的一实施例中，所述rs485信号接收电路还包括：瞬态抑制二极管，与rs485总线相连，用于保护所述rs485总线不受干扰。

于本实用新型的一实施例中，所述rs485信号接收电路还包括：第一共模电感，与所述rs485接口中的a接口相连，用于抑制共模干扰；第二共模电感，与所述rs485接口中的b接口相连，用于抑制共模干扰。

于本实用新型的一实施例中，所述rs485信号接收电路的电源与所述控制模块的电源不共地。

本实用新型还提供一种电梯呼叫装置，所述电梯呼叫装置包括：信号采集模块，用于采集用户的相关信息并发送至一控制模块；所述信号采集模块包括本实用新型所述信号采集电路；控制模块，与所述信号采集模块相连，用户根据所述用户的相关信息呼叫对应的电梯。

于本实用新型的一实施例中，所述信号采集模块还包括：读卡器，与所述信号采集电路相连，用于读取用户卡片中的相关信息。

于本实用新型的一实施例中，所述电梯呼叫装置还包括：信号收发模块，与所述控制模块相连，包括一信号收发电路，用于实现所述电梯呼叫装置与其他设备之间的通信。

于本实用新型的一实施例中，所述电梯呼叫装置还包括：继电器楼层输出控制模块，与所述控制模块相连，包括一继电器输出电路；所述继电器输出电路支持32楼层继电器输出。

于本实用新型的一实施例中，所述电梯呼叫装置还包括：电源指示模块，与所述控制模块相连，包括一电源指示电路，用于指示所述电梯呼叫装置的电源状态。

如上所述，本实用新型的完整的信号采集电路及电梯呼叫装置，具有以下有益效果：

传统方案普遍只支持单一信号的采集，本实用新型所述信号采集电路能够支持rs485信号以及韦根信号的采集和传输，应用范围更广；

所述信号采集模块包括上拉偏置电阻、下拉偏置电阻、瞬态抑制二极管、第一共模电感以及第二共模电感，能够为电路提供较好的保护，提高了所述信号采集电路的稳定性；

所述电梯呼叫装置包括继电器输出电路，支持32楼层继电器输出；传统方案一般支持是8路或者16路继电器输出，相较之下，本实用新型所述继电器输出电路能够减少电路板数量，从而降低电路功耗。

附图说明

图1显示为所述电梯呼叫装置的一种实现结构示意图。

图2a显示为本实用新型所述信号采集电路中所述rs485信号接收电路的电路图。

图2b显示为本实用新型所述信号采集电路中所述韦根信号接收电路的电路图。

图3显示为本实用新型所述信号采集电路中的电源电路图。

图4显示为本实用新型所述电梯呼叫装置中所述信号收发电路的电路图。

图5a显示为本实用新型所述电梯呼叫装置中所述继电器输出电路的电路图。

图5b显示为本实用新型所述电梯呼叫装置中所述继电器输出电路的电路图。

图6显示为本实用新型所述电梯呼叫装置中所述电源指示电路的电路图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

随着城市发展速度越来越快，楼房也越来越高，电梯的数量也越来越多。现有电梯普遍采用电梯呼叫装置实现电梯的调度以及权限控制，从而提高电梯利用率、缩短用户的电梯等待时间。请参阅图1，显示为一种电梯呼叫装置实现结构示意图。所述电梯呼叫装置包括存储模块、网络收发模块、时钟模块、控制模块、继电器楼层输出模块、信号接收模块以及输入输出模块。所述控制模块分别与所述存储模块、所述网络收发模块、所述时钟模块、所述继电器楼层输出模块、所述信号接收模块以及所述输入输出模块通信相连，用于控制整个呼叫装置的正常运行。现有方案中，所述信号接收模块支持rs485信号的识别和接收；所述输入输出模块用于实现所述电梯呼叫装置的输入和输出；所述时钟模块用于实现整个电梯呼叫装置的时钟同步；所述存储模块用于存储所述电梯呼叫装置中的各种信息；所述网络收发模块用于实现所述电梯呼叫装置与其他设备之间的通信；所述继电器楼层输出控制模块用于实现所述控制模块的继电器楼层输出。

本实用新型提供一种信号采集电路，所述信号采集电路包括：rs485信号接收电路，与一控制模块相连，用于接收rs485信号，所述rs485信号可以通过读卡器读取卡片获得；韦根信号接收电路，与所述控制模块相连，用于接收韦根信号；所述韦根信号通过韦根传感器获得。

请参阅图2a，所述rs485信号接收电路包括：rs485接口j3，用于接收所述rs485信号；rs485芯片u9，与所述rs485接口芯片j3通信相连，用于实现所述rs485信号的差动收发；光电隔离器u8a，分别与所述rs485芯片u9和所述控制模块通信相连，用于实现所述rs485信号接收电路与所述控制模块的隔离保护。

rs485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义，使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。rs-485能够进行远距离传输主要得益于使用差分信号进行传输，当有噪声干扰时仍可以使用线路上两者差值进行判断，使传输数据不受噪声干扰。rs-485的差分线路包括2个信号：a：非反向信号，对应的线路称为a线；b：反向信号，对应的线路称为b线。

rs485信号是一种异步串行通信接口信号，其优势在于用这种传感器可以组成rs485网络，当接收多个传感器信号时，可以用一条总线，连接多个传感器连到电脑上。电脑只要装有对应的数据接收软件即可实现多点数据的接收，记录，分析，报表，报警等功能。

于本实施例中，所述rs485接口j3用于接收rs485信号。目前很多读卡器均支持rs485接口，对于不支持rs485接口的读卡器也可以通过相应接口转换器实现接口转换。当用户刷卡时，所述读卡器能够读取卡片中的楼层信息、卡号信息、权限信息等，并将这些信息发送给rs485接口，所述rs485接口接收这些信息并发送。

请参阅图2a，所述rs485接口j3的接口1为a接口，与其相连的线路为a线，该a线上传输非反向信号。所述rs485接口j3的接口2为b接口，与其相连的线路为b线，该b线上传输反向信号。所述rs485接口j3的接口3接地。

所述rs485芯片u9用于实现所述rs485信号的差动收发。所述rs485芯片u9可以通过常用的rs485芯片来实现，例如sn65hvd11。所述rs485芯片u9的管脚1对应接收器输出，管脚2对应接收器输出使能(低电平有效)，管脚3对应发送器使能(高电平有效)，管脚4对应发送器输入，管脚5与地相连，管脚6对应发送器输出/接收器输入反向，管脚7对应发送器输出/接收器输入反向，管脚8与电源相连。于实际应用中，当所述rs485芯片u9的管脚2接收到低电平时所述rs485芯片u9的接收有效，发送禁止；当所述rs485芯片u9的管脚3接收到高电平时所述rs485芯片u9的接收禁止，发送有效。所述rs485芯片u9的管脚2和管脚3相连，因此每一时刻所述rs485芯片u9只能处于一个工作状态，即发送或接收二择其一。

所述rs485接口j3的a接口与所述rs485芯片u9的管脚6相连，其b接口与所述rs485芯片u9的管脚7相连，用于实现所述rs485接口跟所述rs485芯片u9之间的rs485信号传输。

所述rs485接口和所述rs485芯片共同构成rs485通信电路，所述rs485通信电路和所属控制模块之间采用隔离型保护设计，能够实现抗干扰、保护器件、信号隔离等优点，能够同时实现将rs485通信和总线保护。所述隔离型保护设计通过光电隔离器u8a实现。所述光电隔离器u8a位于所述rs485芯片和所述控制模块之间，分别与二者通信相连。所述光电隔离器u8a可以通过常用的光电耦合器实现，例如ps2801系列。

光电隔离器主要由三部分组成：光的发射、光的接收及信号放大。光的发射部分主要由发光器件构成，发光器件一般都是发光二极管，发光二极管加上正向电压时，能将电能转化为光能而发光，发光二极管可以用直流、交流、脉冲等电源驱动，但发光二极管在使用时必须加正向电压。光的接收部分主要由光敏器件构成，光敏器件一般都是光敏晶体管，光敏晶体管是利用pn结在施加反向电压时，在光线照射下反向电阻由大变小的原理来工作的。

请参阅图2a，所述光电隔离器u8a的管脚1至管脚8为输入端，管脚9至管脚16为输出端。工作时把电信号加到输入端，使发光器件的芯体发光，而光敏器件受光照后产生光电流并经电子电路放大后输出，实现电→光→电的转换，从而实现输入和输出电路的电器隔离。由于光电耦合器输入与输出电路间互相隔离，且电信号在传输时具有单向性等优点，因而光电耦合器具有良好的抗电磁波干扰能力和电绝缘能力。

所述韦根信号接收电路包括：韦根接口，用于接收所述韦根信号；双运算放大器，分别与所述韦根接口和所述控制模块相连，用于缓冲并放大所述韦根信号。

韦根协议是国际上统一的标准，是由摩托罗拉公司制定的一种通讯协议，适用于涉及门禁控制系统的读卡器和卡片的许多特性。韦根信号即韦根传感器获得的信号，是一种当交变磁场经过时产生输出电压脉冲的传感器。韦根信号脉冲的幅度是由激励磁场的场强决定的，因此，韦根传感器不需要外界电源供电。韦根传感器的工作频率从0速率到20khz，对应的韦根信号脉冲的极性由激励磁场的极性所决定。由于韦根传感器非常容易和数字系统相匹配，并且系统没有可动的部件或半导体器件，这使得它们能适用于恶劣的环境和长期无人监控的场所。

请参阅图2b，显示为本实施例所述韦根信号接收电路的电路图。其中，韦根接口j4和韦根接口j6用于接收所述韦根信号。所述韦根信号可以利用支持韦根协议的读卡器获得，用户刷卡时该读卡器读取卡片中的信息并发送给所述韦根接口。

于本实施例中，所述韦根接收电路采用双运算放大器；所述双运算放大器分别与所述韦根接口和所述控制模块相连，用于缓冲并放大所述韦根信号。所述双运算放大器，例如lm358，内部包括有两个独立的、高增益、内部频率补偿的运算放大器，适合于电源电压范围很宽的单电源使用。所述双运算放大器的引脚1对应输出端，引脚2对应反向输入端，引脚3对应同相输入端，引脚4接地，引脚5是同相输入端，引脚6是反向输入端，引脚7是反向输出端，引脚8是正电源。其中，引脚1、引脚2和引脚3是一个运放通道，引脚4、引脚5和引脚6是另一个运放通道。

于本实施例中，所述信号采集电路同时支持rs485信号输入和韦根信号输入，与现有产品相比更具有选择性，且能够根据现场环境以及施工状况确定需要采用的信号，应用场景更加广泛。

于本实用新型的一实施例中，所述rs485信号接收电路还包括：上拉偏置电阻，与所述rs485接口中的a接口相连，用于提供网络失效保护；下拉偏置电阻，与所述rs485接口中的b接口相连，用于提供网络失效保护。

请参阅图2a，所述上拉偏置电阻r27和所述下拉偏置电阻r19分别与a线和b线相连，能够在所述接收器u9处于空闲状态，提供网络失效保护，提高网络的可靠性。所述上拉偏置电阻和所述下拉偏置电阻需要根据实际应用改变大小，一般r27＝r19＝4.7kω。此外，电阻r21为匹配电阻，其电阻值取决于实际传输用的线缆，一般取r21＝120ω。

瞬态电压抑制二极管简称tvs，是一种二极管形式的高效能保护器件。当tvs二极管的两极受到反向瞬态高能量冲击时，它能以10的负12次方秒量级的速度，将其两极间的高阻抗变为低阻抗，吸收高达数千瓦的浪涌功率，使两极间的电压箝位于一个预定值，有效地保护电子线路中的精密元器件，免受各种浪涌脉冲的损坏。

于本实用新型的一实施例中，所述rs485信号接收电路还包括瞬态抑制二极管；所述瞬态抑制二极管与rs485总线相连，用于保护所述rs485总线不受干扰。其中，所述rs485总线包括所述a线和所述b线。请参阅图2a，所述瞬态抑制二极管d5、d6和d7可以利用常见的瞬态抑制二极管实现，例如p6ke6.8a。

于本实用新型的一实施例中，所述rs485信号接收电路还包括：第一共模电感l3，与所述rs485接口中的a接口相连；第二共模电感l5，与所述rs485接口中的b接口相连。所述第一共模电感和所述第二共模电感用于抑制共模干扰。

于本实用新型的一实施例中，所述rs485信号接收电路的电源与所述控制模块的电源不共地。

请参阅图3，所述rs485信号接收电路的电源+3.3vb与所述控制模块的电源3.3v是两组不共地的电源，采用电感隔离来实现，从而有效的抑制了高共模电压的产生，大大降低了所述rs485芯片的损坏率，提高了系统的稳定性。其中，稳压芯片u1的引脚1对应电源端，引脚2对应输出段，引脚3和引脚6对应接地，引脚4对应反馈端，引脚5对应控制输入端。所述稳压芯片u1可以通过常用的稳压芯片实现，例如lm2596。电压调节器u5用于提供电流限制和热保护，常见的电压调节器例如lm1117。

本实用新型还提供一种电梯呼叫装置，所述电梯呼叫装置包括：信号采集模块，用于采集用户的相关信息并发送至一控制模块；所述信号采集模块包括本实用新型所述信号采集电路；控制模块，与所述信号采集模块相连，用于根据所述用户的相关信息呼叫对应的电梯。

所述用户的相关信息包括用户的权限信息、目的楼层信息等，例如：对于不限制用户权限的电梯，可以通过电梯轿厢内的按键获取用户的目的楼层信息；所述相关信息通过所述信号采集电路发送至所述控制模块。再比如：用户可以通过卡片中的权限来决定去的楼层；如果用户具有多权限则通过电梯楼层按键来选择要去的楼层。

所述信号采集模块获得的用户相关信息中可以包含用户的权限信息或/和目的楼层信息，此时所述控制模块只需根据所述权限信息或/和目的楼层信息呼叫对应的电梯并让该电梯运行至特定楼层即可，无需对所述用户的相关信息进行处理并作出决策。

所述控制模块可以直接利用现有电梯呼叫装置中的控制模块来实现，也可以利用现有的plc、fpga等电梯控制电路来实现，此处不再赘述。

于本实用新型的一实施例中，所述信号采集模块还包括：读卡器，与所述信号采集电路相连，用于读取用户卡片中的相关信息。所述读卡器为包含rs485借口的读卡器或/和包含韦根接口的读卡器。对于包含其它接口的读卡器可以采用现有的接口转换转置来实现。

于本实用新型的一实施例中，所述电梯呼叫装置还包括：信号收发模块，与所述控制模块相连，包括一信号收发电路，用于实现所述电梯呼叫装置与其他设备之间的通信。

请参阅图4，显示为本实用新型所述信号收发电路的电路图。其中，网卡芯片u13用于实现所述电梯呼叫装置与外部设备之间的通信，常用的网卡芯片例如。网络变压器u7用于实现所述网卡芯片与外界的隔离，从而提高抗干扰能力，并且对芯片增加了很大的保护作用。

于本实用新型的一实施例中，所述信号收发电路包括一片低功耗完全集成的和符合成本效益的dm9000ae芯片。该芯片支持8位，16位和32位接口访问内部存储器，以支持不同的mcu处理器。此外，该芯片物理协议层接口完全支持使用10mbps下的3类、4类、5类非屏蔽双绞线和100mbps下的5类非屏蔽双绞线，完全符合ieee802.3u规格。其自动协调功能将自动完成配置以最大限度地适合其线路带宽。此外，该dm9000ae芯片还支持ieee802.3x全双工流量控制，用户可以容易的移植任何系统下的端口驱动程序。

为了实现网卡芯片的稳定工作：

所述网卡芯片出来的rx+/tx+、rx-/tx-采用差分线对，在布线过程中保持平行、等长、紧靠、避免交叉。此外，还应避免差分线周围走其他信号线，且所述差分线要包地，包地的周围每隔一段距离都需要打地孔。rx+/tx+、rx-/tx-差分线布线的好坏会直接影响网卡的工作。

采用的16位数据线尽量保持等长走线，数据线要和其他信号线(如电源线)之间用地隔离，防止干扰。

连接在收发线上的电阻应当尽量靠近所述网卡芯片的rx/tx脚。优选地，连接在所述网卡芯片第1脚的电阻为1％精度的电阻，该电阻尽量靠近所述网卡芯片管脚，且在该电阻附近不要走其他高速信号线。

所述网络变压器尽量靠近rj45端子，优选地，所述信号收发电路采用集成网络变压器的rj45端子。在所述网络变压器和rj45端子下面，网络接口布线区域中避免走其他信号线，且所述网络变压器和rj45端子网络接口布线区域范围内不能铺设任何地平面或电源平面。电路板的正面和背面均不得铺设任何地平面或电源平面。

于本实用新型的一实施例中，所述电梯呼叫装置还包括：继电器楼层输出控制模块，与所述控制模块相连，包括一继电器输出电路；所述继电器输出电路支持32楼层继电器输出。所述继电器输出电路与电梯的继电器相连，所述继电器用于控制电梯的运行。所述控制模块通过所述继电器输出电路实现电梯的召唤并控制电梯停在目标位置。

请参阅图5a和图5b，其中relay0的引脚1对应电源端，引脚2对应公共端，引脚3对应常闭端，引脚4对应常开端，引脚5对应常闭端，引脚6对应常开端，引脚7对应公共端。relay1-relay31与relay0可以采用相同的继电器实现，例如tq2-5v。在所述继电器输出电路的输出端口采用继电器隔离的干触点输出方式，从而实现输出干接点信号以及时间自定义。此外，用户设备通过跳线帽决定继电器处于常开还是常闭状态，节省了需要维持继电器吸合的线圈工作电流，达到了节能、安全的目的。

于本实用新型的一实施例中，所述电梯呼叫装置还包括：电源指示模块，与所述控制模块相连，包括一电源指示电路，用于指示所述电梯呼叫装置的电源状态。请参阅图6，显示为所述电源指示电路的电路图。所述电源指示电路能够实时指示系统输入电压的稳定性。系统所需电压为dc9v～12v，如果输入电压低于9v则所述电源指示电路中的fault指示灯点亮，提示电源预警。

本实用新型所述信号采集电路和电梯呼叫装置具有以下有益效果：

传统方案普遍只支持单一信号的采集，本实用新型所述信号采集电路能够支持rs485信号以及韦根信号的采集和传输，应用范围更广；

所述信号采集模块包括上拉偏置电阻、下拉偏置电阻、瞬态抑制二极管、第一共模电感以及第二共模电感，能够为电路提供较好的保护，提高了所述信号采集电路的稳定性；

所述电梯呼叫装置包括继电器输出电路，支持32楼层继电器输出；传统方案一般支持是8路或者16路继电器输出，相较之下，本实用新型所述继电器输出电路能够减少电路板数量，从而降低电路功耗。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。