一种嵌入式防误动继电器输出智能插件的制作方法

1.本实用新型属于继电器输出防误动技术领域，具体涉及一种嵌入式防误动继电器输出智能插件。


背景技术：

2.现有物联领域继电器输出控制产品外壳不同，不易嵌入终端设备内部，同时现有的继电器输出控制产品带外壳装入工控机机箱内，通信采用网线与主板连接，供电采用线缆与电源连接，外部网络及电源连线凌乱，使用不便，降低了工业物联的效率及可靠性，连线接口在恶劣环境条件下可靠性、稳定性差，使用寿命短，维护率高，且占用大量的空间资源。
3.其次，目前多数采用继电器输出控制产品，存在开机上电阶段可能误动的隐患，降低了系统的可靠性。近一步，现有的继电器输出控制产品普遍缺乏自身工作状态的及时上报，难于做到快速准确的信息共享和继电器工作状态的自检。最后，随着iot(物联网)的发展，现有工业控制系统的继电器输出控制产品更是难于完成基于iot物联网平台中规则引擎的m2m(machine to machine)能力，不易实现设备间联动控制。


技术实现要素：

4.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种嵌入式防误动继电器输出智能插件，其设计新颖合理，提供一路或多路继电器输出接口，且每一接口均实现了防误动、工作状态自检，可靠性高；利用主板连接器将插件安插在主机主板上连接器内，利用网络通信模块与电通信接口，实现嵌入式防误动继电器输出智能插件与主机之间的以太网通信，具有很强的通用性，避免额外的网线连接，体积小，多角插接的方式即使在恶劣环境条件下插件依然能可靠稳定运行，便于推广使用。
5.为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种嵌入式防误动继电器输出智能插件，其特征在于：包括电子线路板，所述电子线路板上集成有数据处理模块、电平转换电路、以及均与数据处理模块连接的继电器输出机构、防误控制电路和网络通信模块，所述电子线路板边缘安装有与电平转换电路连接的电源接口、与主机主板上连接器插接配合的主板连接器和与网络通信模块连接且用于与主机通信的电通信接口，电源接口、数据处理模块和电通信接口均与主板连接器连接；
6.所述继电器输出机构包括一个或多个继电器输出模块，所述继电器输出模块包括依次连接的输出驱动电路、继电器和继电器输出接口，输出驱动电路由数据处理模块控制；
7.防误控制电路防止继电器上电启动阶段误动。
8.上述的一种嵌入式防误动继电器输出智能插件，其特征在于：所述主机主板上连接器和主板连接器均为9001系列连接器，所述主机主板上连接器为9001系列母口连接器，主板连接器为9001系列公口连接器。
9.上述的一种嵌入式防误动继电器输出智能插件，其特征在于：所述数据处理模块
为微控制器。
10.上述的一种嵌入式防误动继电器输出智能插件，其特征在于：所述网络通信模块为百兆以太网通信模块，所述百兆以太网通信模块包括以太网芯片lan8720a和网络变压器；所述电通信接口为百兆以太网线缆。
11.上述的一种嵌入式防误动继电器输出智能插件，其特征在于：所述输出驱动电路包括mos管驱动电路。
12.上述的一种嵌入式防误动继电器输出智能插件，其特征在于：所述防误控制电路包括三极管和场效应管。
13.本实用新型与现有技术相比具有以下优点：
14.1、本实用新型设置电平转换电路，提供插件中各模块所需规格的直流电源，直流电源通过插件上集成的电源母线与各功能模块连接，为各功能模块供电；通过网络通信模块为插件提供以太网连接，来实现万物互联，具有很强的通用性，便于推广使用。
15.2、本实用新型利用主板连接器将插件安插在主机主板上连接器内，省去现有继电器控制产品的外壳等额外部件，即使在恶劣环境条件下插件装置依然能可靠稳定运行，占用空间小，使用效果好。
16.3、本实用新型提供多路继电器输出接口，且每一接口均实现了防误动、工作状态自检，可靠性高，实际使用效果好。
17.综上所述，本实用新型设计新颖合理，提供一路或多路继电器输出接口，且每一接口均实现了防误动、工作状态自检，可靠性高；利用主板连接器将插件安插在主机主板上连接器内，利用网络通信模块与电通信接口，实现嵌入式防误动继电器输出智能插件与主机之间的以太网通信，具有很强的通用性，避免额外的网线连接，体积小，多角插接的方式即使在恶劣环境条件下插件依然能可靠稳定运行，便于推广使用。
18.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
19.图1为本实用新型的电路原理框图。
20.图2为本实用新型输出驱动电路的电路原理图。
21.图3为本实用新型防误控制电路的电路原理图。
22.附图标记说明:
23.1—数据处理模块；
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2—电平转换电路；
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3—电源接口；
24.4—主板连接器；
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5—输出驱动电路；
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6—防误控制电路；
25.7—继电器输出接口；
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8—网络通信模块；
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9—电通信接口；
26.10—主机主板上连接器； 11—继电器。
具体实施方式
27.如图1至图3所示，本实用新型包括电子线路板，所述电子线路板上集成有数据处理模块1、电平转换电路3、以及均与数据处理模块1连接的继电器输出机构、防误控制电路6和网络通信模块8，所述电子线路板边缘安装有与电平转换电路3连接的电源接口2、与主机主板上连接器10插接配合的主板连接器4和与网络通信模块8连接且用于与主机通信的电
通信接口9，电源接口2、数据处理模块1和电通信接口9均与主板连接器4连接；
28.所述继电器输出机构包括一个或多个继电器输出模块，所述继电器输出模块包括依次连接的输出驱动电路5、继电器11和继电器输出接口7，输出驱动电路5由数据处理模块1控制；
29.防误控制电路6防止继电器11上电启动阶段误动。
30.需要说明的是，设置电平转换电路，提供插件中各模块所需规格的直流电源，直流电源通过插件上集成的电源母线与各功能模块连接，为各功能模块供电；通过网络通信模块为插件提供以太网连接，来实现万物互联，具有很强的通用性；利用主板连接器将插件安插在主机主板上连接器内，省去现有继电器控制产品的外壳等额外部件，即使在恶劣环境条件下插件装置依然能可靠稳定运行，占用空间小；提供多路继电器输出接口，且每一接口均实现了防误动、工作状态自检，可靠性高，实际使用效果好。
31.本实施例中，所述主机主板上连接器和主板连接器4均为9001系列连接器，所述主机主板上连接器为9001系列母口连接器，主板连接器4为9001系列公口连接器。
32.本实施例中，所述数据处理模块1为微控制器。
33.实际使用中，数据处理模块采用了st(意法半导体)推出的基于arm架构、cortex
tm-m4为内核的stm32f429系列高性能微控制器，stm32f429系列微控制器集成了单周期dsp指令和fpu(floating point unit，浮点单元)，提升了计算能力，可以进行一些复杂的计算和控制，同时数据处理模块移植了轻量级的物联网操作系统，添加了mqtt协议栈，多线程高效协同运行，完成命令解析、处理、本地存储、边缘计算、信息发布、装置自检、联动控制等功能，能有效满足设备物联的需求。
34.本实施例中，所述网络通信模块8为百兆以太网通信模块，所述百兆以太网通信模块包括以太网芯片lan8720a和网络变压器；所述电通信接口9为百兆以太网线缆。
35.需要说明的是，数据处理模块、电平转换电路、输出驱动电路、防误控制电路、网络通信模块、继电器输出接口元件均满足-40～+85℃环境温度下使用，插件装置外部电路和内部电路均实现电气隔离，插件满足emi class b及浪涌四级电磁环境的要求，即使在恶劣环境条件下插件装置依然能可靠稳定运行。
36.本实施例中，所述输出驱动电路5包括mos管驱动电路。
37.实际使用中，输出驱动电路5包括mos管si2304，mos管si2304的栅极通过电阻r45与微控制器连接，mos管si2304的源极通过电阻r46接地，mos管si2304的漏极与二极管的阳极连接，二极管的阴极与继电器电源端连接，mos管si2304的漏极与二极管的阳极的连接端与继电器线圈远离电源端的一个引脚连接，二极管上还并联有电容c40，上述二极管及其并联的电容一起可以削弱继电器线圈断电时产生的高压反电动势，保护了继电器。
38.本实施例中，所述防误控制电路6包括三极管和场效应管。
39.实际使用中，防误控制电路6包括三极管l9013qlt1g和场效应管ntgs3443bt1g，三极管l9013qlt1g的基极通过电阻r70与微控制器连接，三极管l9013qlt1g的发射极接地，三极管l9013qlt1g的集电极分两路，一路与场效应管ntgs3443bt1g的栅极连接，另一路经电阻r72与供电电源连接；场效应管ntgs3443bt1g的源极与供电电源连接，场效应管ntgs3443bt1g的漏极分两路，一路经瞬态二极管smbj7.5ca接地，用于钳位电源电压，防止电源电压突变；另一路与继电器电源端连接。
40.需要说明的是，插件上电启动初期数据处理模块中移植的操作系统还未完成初始化工作，微控制器管脚状态不确定，当与微控制器连接的输出驱动电路控制管脚为高电平时，有可能触发继电器输出，导致误动。防误控制电路通过三极管电路与mos管电路的配合使用，其中三极管是电流驱动型器件，其导通需要较大的电流驱动；与微控制器连接的防误控制电路控制管脚在插件上电启动阶段无论处于什么样的电平状态，其驱动电流均很小，无法驱动三极管导通；防误控制电路通过三极管电路与mos管电路的配合，控制继电器线圈工作电源的开启，继电器线圈无电源，相应继电器也就不可能误动，等微控制器操作系统初始化完成后，微控制器控制管脚的状态确定，再开启继电器线圈电源的供应，这样就从根本上解决了继电器输出误动的隐患。
41.本实用新型使用时，提供一路或多路继电器输出接口，且每一接口均实现了防误动、工作状态自检，可靠性高；利用主板连接器将插件安插在主机主板上连接器内，利用网络通信模块与电通信接口，实现嵌入式防误动继电器输出智能插件与主机之间的以太网通信，具有很强的通用性，避免额外的网线连接，体积小，多角插接的方式即使在恶劣环境条件下插件依然能可靠稳定运行。
42.以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。