專利名稱：輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及樓宇智能監(jiān)控技術(shù)，特別是涉及輸入輸出通道復(fù)用智能控制器。
背景技術(shù)：
樓宇自動化系統(tǒng)是現(xiàn)代建筑的重要組成部分，在智能建筑、綠色建筑與低碳建筑中具有舉足輕重的作用，并將成為智 慧城市的基礎(chǔ)系統(tǒng)之一。建筑物中各類的機(jī)電設(shè)備和設(shè)施是樓宇自動化系統(tǒng)的主要控制對象。根據(jù)建筑物的規(guī)模不一，其中機(jī)電設(shè)備和設(shè)施的數(shù)量及控制要求有較大差別。一般建筑樓宇自動化系統(tǒng)的監(jiān)控點數(shù)量在2000 3000個左右，多則可達(dá)數(shù)萬個，且分布在大樓的各個樓層和角落。這些監(jiān)控點涉及到了樓宇的電力系統(tǒng)(高壓配電、變電、低壓配電、應(yīng)急發(fā)電)、照明系統(tǒng)(工作照明、事故照明、藝術(shù)照明、障礙照明、泛光照明等)、環(huán)境系統(tǒng)(空調(diào)及冷熱源、通風(fēng)、環(huán)境監(jiān)測與控制、給水排水、衛(wèi)生設(shè)備、污水處理)、消費系統(tǒng)、安保系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)以及廣播系統(tǒng)等。不僅監(jiān)控電流、電壓等電量參數(shù)，還需要通過傳感器，如熱敏電阻，監(jiān)控一些非電參數(shù)。傳統(tǒng)技術(shù)中，在同一測量通道中只能測量一種信號，故此，在一個樓宇智能系統(tǒng)中需要數(shù)量眾多的監(jiān)測點，甚至，對同一機(jī)電設(shè)備也需要多個監(jiān)測點，以實施對不同信號的監(jiān)測。這樣，導(dǎo)致了樓宇智能系統(tǒng)龐大而復(fù)雜，監(jiān)控點布局繁瑣且維護(hù)困難。對于測量不同的信號類型，傳統(tǒng)技術(shù)中稍微改進(jìn)的方案是，通過插拔插針連線的方式來手工切換物理電路，以達(dá)到改變測量不同模擬量信號類型的目的。但此方式，在實際應(yīng)用中存在著信號選擇不方便、通道使用靈活性差，插針易銹蝕氧化、電路接觸不良等諸多問題。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要針對上述問題，提供一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，能夠復(fù)用同一通道測量不同的輸入信號。一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，包括輸入測量裝置，與所述輸入測量裝置相連的中央控制裝置；其中，所述輸入測量裝置包括，與外部信號輸入通道相連的信號轉(zhuǎn)換單元，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的恒流源選取單元；所述中央控制裝置包括，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的測量采樣單元，與所述信號轉(zhuǎn)換單元、所述恒流源選取單元分別相連的通道配置單元。上述輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，利用信號轉(zhuǎn)換單元將外部的電流、電壓、電阻等信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成幅度適度的電壓信號，再通過中央控制裝置的測量采樣單元進(jìn)行采樣檢測。本發(fā)明的優(yōu)點在于能夠復(fù)用同一通道測量不同的輸入信號，可以包括電流、電壓、熱敏電阻、光敏電阻、干觸點等，而某一通道在某一時刻測量哪種信號，則可以通過通道配置單元進(jìn)行手動或自動切換，無需手動跳線。故此，本發(fā)明應(yīng)用方便，靈活多樣，可配置，具有性價比高、效率高、更改費用低和應(yīng)用范圍廣的特點。在其中一個實施例中，所述恒流源選取單元包括
與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的電平幅度調(diào)整單元；與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的電流源通斷控制單元。在本實施例中，可以方便地檢測各種信號。例如，通過熱敏電阻可以將溫度轉(zhuǎn)換成電阻，測量電阻則需要恒流源作為電源供電，而電阻的大小是未知的，故此可以利用電平幅度調(diào)整單元進(jìn)行電源的調(diào)整，以提高測量的精度。另外，對于測量電流、電壓等信號時，為了避免信號干擾，需要通過電流源通斷控制單元禁用恒流源。在其中一個實施例中，所述中央控制裝置還包括與所述測量采樣單元、所述通道配置單元分別相連的通信傳輸單元。在本實施例中，可以方便地將采樣檢測的各種信號傳輸?shù)綐怯钪悄芄芾硐到y(tǒng)端，實現(xiàn)后級的信號存儲或處理；也可以方便地接收外部系統(tǒng)或設(shè)備傳輸?shù)耐ǖ琅渲眯畔⒌?，進(jìn)行測量信號的設(shè)置。
在其中一個實施例中，還包括與所述中央控制裝置相連的繼電器輸出裝置；其中，所述繼電器輸出裝置包括，與所述通信傳輸單元相連的通斷控制單元。在本實施例中，建立了本發(fā)明控制器與繼電器的通信接口，可以通過外部系統(tǒng)的配置信息控制繼電器的通斷，進(jìn)一步拓寬本發(fā)明的應(yīng)用范圍。在其中一個實施例中，還包括與所述中央控制裝置相連的輸出調(diào)節(jié)裝置；其中，所述輸出調(diào)節(jié)裝置包括，與所述通信傳輸單元相連的脈沖寬度調(diào)制單元，與所述脈沖寬度調(diào)制單元相連的濾波輸出單元。在本實施例中，可以通過外部系統(tǒng)的配置信息設(shè)置脈沖寬度調(diào)制單元，進(jìn)行電流或電壓信號的輸出。故此，本發(fā)明可以實現(xiàn)在同一個通道中輸出電流、電壓等，并自動切換，簡單方便，靈活多樣，可配置，具有性價比高，效率高和更改費用低、應(yīng)用范圍廣的特點。在其中一個實施例中，所述濾波輸出單元還與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連。在本實施例中，輸出的電流或電壓信號通過輸入通道重新回到本發(fā)明控制器的采樣測量，實現(xiàn)驗證輸出的電流或電壓的準(zhǔn)確性。在其中一個實施例中，所述中央控制裝置還包括連接在所述通信傳輸單元與所述脈沖寬度調(diào)制單元之間的信號比較單元。在本實施例中，通過比較單元比較預(yù)配置的電流或電壓參數(shù)與實際采樣測量的電流或電壓參數(shù)，進(jìn)而糾正脈沖寬度調(diào)制單元輸出的電流或電壓值，從而進(jìn)一步提高輸出參數(shù)的精度。


圖I為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的示意圖；圖2為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的恒流源選取單元示意圖；圖3為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的恒流源選取實施例電路圖；圖4為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的信號轉(zhuǎn)換實施例整體電路圖；圖5為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的信號轉(zhuǎn)換實施例之一電路圖；圖6為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的信號轉(zhuǎn)換實施例之二電路圖7為本發(fā)明一種輸 入輸出通道復(fù)用智能控制器的信號轉(zhuǎn)換實施例之三電路圖；圖8為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的繼電器輸出實施例示意圖；圖9為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的繼電器輸出實施例電路圖；圖10為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的輸出調(diào)節(jié)實施例示意圖。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。圖I為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的示意圖，包括輸入測量裝置，與所述輸入測量裝置相連的中央控制裝置；其中，所述輸入測量裝置包括，與外部信號輸入通道相連的信號轉(zhuǎn)換單元，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的恒流源選取單元；所述中央控制裝置包括，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的測量采樣單元，與所述信號轉(zhuǎn)換單元、所述恒流源選取單元分別相連的通道配置單元。上述輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，利用信號轉(zhuǎn)換單元將外部的電流、電壓、電阻等信號統(tǒng)一轉(zhuǎn)換成幅度適度的電壓信號，再通過中央控制裝置的測量采樣單元進(jìn)行采樣檢測。本發(fā)明的優(yōu)點在于能夠復(fù)用同一通道測量不同的輸入信號，可以包括電流、電壓、熱敏電阻、光敏電阻、干觸點等，而某一通道在某一時刻測量哪種信號，則可以通過通道配置單元進(jìn)行手動或自動切換，無需手動跳線。故此，本發(fā)明應(yīng)用方便，靈活多樣，可配置，具有性價比高、效率高、更改費用低，可以廣泛應(yīng)用與非電參數(shù)和電量參數(shù)的檢測。樓宇智能控制系統(tǒng)中一般采用傳感器進(jìn)行監(jiān)控。由于現(xiàn)場的傳感器輸入信號根據(jù)傳感器的不同，可有多種表現(xiàn)形式。例如，傳感器可能僅僅表達(dá)一種通斷信號(類似開關(guān))，稱之為干觸點；或通過單位時間內(nèi)通斷的次數(shù)來表達(dá)某種信息，稱之為頻率方式；或通過輸出某種幅度的電壓(一般為0 10V)來表達(dá),稱之為電壓方式；或通過輸出某種幅度的電流來表達(dá)，稱之為電流方式；或僅僅是某個隨溫度變化的電阻值，稱之為電阻方式，根據(jù)電阻與溫度的不同對應(yīng)關(guān)系，分別為PT1000、NI1000、NTCI OK, NTC100K等。具體地，本發(fā)明可以實現(xiàn)在同一個通道中使用不同輸入測量模式(PT1000、NI1000、NTCI OK, NTC100K、電流、電壓、頻率、干觸點等)。至于配置哪種模式可通過通道配置單元進(jìn)行配置，或者通過對外部輸入信號的檢測來自動切換。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，無需手動跳線，簡單方便，靈活多樣，具有性價比高，效率高和更改費用低、應(yīng)用范圍廣的特點。該技術(shù)應(yīng)用于樓宇智能的現(xiàn)場監(jiān)控模塊，其作用是監(jiān)測現(xiàn)場的傳感器輸入，通過通訊傳遞給上一級主控設(shè)備，并通過通訊接受上一級主控設(shè)備的控制信號，然后通過輸出信號方式對現(xiàn)場的執(zhí)行器進(jìn)行控制。圖2為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的恒流源選取單元示意圖。如圖2所述，在其中一個實施例中，所述恒流源選取單元包括與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的電平幅度調(diào)整單元；與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的電流源通斷控制單元。 在本實施例中，可以方便地對一個通道的各種信號進(jìn)行檢測。例如，通過熱敏電阻可以將溫度轉(zhuǎn)換成電阻，測量電阻則需要恒流源作為電源供電，而電阻的大小是未知的，故此可以利用電平幅度調(diào)整單元進(jìn)行電源的調(diào)整，以提高測量的精度。另外，對于測量電流、電壓等信號時，為了避免信號干擾，需要通過電流源通斷控制單元禁用恒流源。在上述實施例中，實現(xiàn)了對一個通道的各種信號的檢測，但樓宇機(jī)電設(shè)備的檢測往往需要布置多個監(jiān)測點，為了進(jìn)一步增強(qiáng)本發(fā)明的適用性，除了上述實現(xiàn)的通道復(fù)用功能之外，還需實現(xiàn)多通道同時作業(yè)的功能。為此，在其中一個實施例中，所述輸入測量裝置還包括連接在所述信號轉(zhuǎn)換單元與所述恒流源選取單元之間的電流源通道切換單元。當(dāng)本發(fā)明控制器采用多通道進(jìn)行數(shù)據(jù)參數(shù)的檢測時，恒流源選取單元與電流源通道切換單元組合在一起，構(gòu)成一個可測量阻值范圍較為廣泛的電阻測量的可變恒流源。這個可變恒流源通過電流源通道切換單元連接到信號轉(zhuǎn)換單元，其中，電流源通道切換單元把電流源輪流分配到各個通道，保證某一時刻所述信號轉(zhuǎn)換單元只與一個輸入通道相連。 所述信號轉(zhuǎn)換單元用于統(tǒng)一將輸入信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后再經(jīng)過合適放大的信號進(jìn)入中央控制芯片的數(shù)模接口進(jìn)行采樣，得到采樣值并進(jìn)行存儲。中央控制芯片的處理器可以根據(jù)采樣值與正在測量的輸入信號的通道，輸入信號的配置模式，以及輸入信號放大部分放大的倍率，獲得輸入信號的測量數(shù)值。圖3為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的恒流源選取實施例電路圖。下面結(jié)合圖3的電路圖，說明實現(xiàn)本發(fā)明所述的恒流源選取單元的一種實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于此。如圖3所示，U18為一個穩(wěn)壓源，通過U15B的作用，將與U18穩(wěn)壓源同等幅度大小的電壓加載在R76、R77、QlO的組合電阻之上，即產(chǎn)生一個可根據(jù)U18穩(wěn)壓源幅度大小與(R76、R77、QlO的組合電阻)相關(guān)的電流源，這個電流源用于在輸入電阻上產(chǎn)生壓降，從而將輸入的電阻信號轉(zhuǎn)換成為電壓信號，以便后續(xù)的AD轉(zhuǎn)換。U18是一個高精度，高穩(wěn)定性的穩(wěn)壓芯片，溫度漂移很小，可視為不變；R76、R77、QlO中，R76和R77是兩個高精度的電阻，Q17 為 NMOS 管(Negative channel-Metal-Oxide_Semiconductor,N型金屬氧化物半導(dǎo)體),受Qll第三腳的電壓的控制，電阻或可視為0，或可視為無窮大，即可當(dāng)成一個理想開關(guān)來對待，從而得到R76、R77、QlO的組合電阻或為R76 (此時QlO導(dǎo)通)，或為R76+R77 (此時QlO截止)。假設(shè)U18穩(wěn)壓芯片兩端電壓差為Vref，從而可以得到電流源的幅度I =Vref/R76或I = Vre/(R76+R77)，即得到了兩種不同幅度的電流信號。例如，需要測量Ik阻值左右的電阻和IOOk左右的電阻，為了使電阻變化的范圍對應(yīng)的電壓變化范圍更大，變相提高分辨率，因此至少需要兩種電流源。一種2. 5mA電流源可以適配Ik阻值左右電阻測量，另一種50uA電流源可以適配IOOk左右電阻的測量。故此，上述電路實現(xiàn)了電平幅度調(diào)整單元的幅度調(diào)整功能，顯然，根據(jù)本發(fā)明的實現(xiàn)原理，本單元可實現(xiàn)兩種或兩種以上的不同幅度的調(diào)整。另外，電流源通斷控制單元實現(xiàn)電流源禁用的功能，用于測量電壓方式，電流方式，或處于輸出方式(這時從輸入測量角度來說等同于測量電壓方式)，因為此時如果使能電流源則有可能會影響輸入的測量，使結(jié)果不準(zhǔn)確。如圖3所示，網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號CTRlmA是來自中央控制芯片的電平控制信號，R74、R81、Ql I構(gòu)成一個反相器，同時起電平轉(zhuǎn)換作用，將5V邏輯的電平信號CTRlmA反向并轉(zhuǎn)換為12V邏輯的電平信號，這個電平信號控制NMOS管Q17，使其導(dǎo)通或截止，用來最終改變電流源的幅度。其中，圖3的“Constant Current”表示的是電流源的恒定電流。優(yōu)選地，所述電流源通道切換單元可采用一個模擬開關(guān)U23予以實現(xiàn)，該模擬開關(guān)與圖3所示的標(biāo)號“Constant Current”相連接。假設(shè)當(dāng)前有八個外部信號輸入通道，則模擬開關(guān)的作用是把電流源輪流分配到各個通道，保證某一時刻，只連接到一個通道。模擬開關(guān)也可以禁用電流源的功能，這時模擬開關(guān)呈現(xiàn)為無窮大的阻抗，從而阻礙電流的流過，實現(xiàn)電流源的禁用。當(dāng)輸入信號為電流信號，電壓信號的時候，需要禁用電流源，以免影響測量。當(dāng)測量電阻信號的時候，需要啟用電流源，從而將電阻信號轉(zhuǎn)換成電壓信號。綜上所述，電流源通道切換單 元實現(xiàn)了多通道的切換，而恒流源選取單元內(nèi)的電平幅度調(diào)整單元和電流源通斷控制單元實現(xiàn)了每個通道內(nèi)測量不同類型的信號。所述恒流源選取單元與中央控制裝置的通道配置單元相連，可由中央控制芯片進(jìn)行多通道的切換以及對某一通道的測量模式進(jìn)行配置。圖4為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的信號轉(zhuǎn)換實施例整體電路圖。下面結(jié)合圖4的電路圖，說明實現(xiàn)本發(fā)明所述的信號轉(zhuǎn)換單元的一種實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于此。接上例所述，假設(shè)擁有八個外部信號輸入通道，則每個通道都有如圖4所示的這樣一個類似的電路來實現(xiàn)信號轉(zhuǎn)換。圖4所示的標(biāo)號“n2”與上述模擬開關(guān)U23相連，是來自電流源通道切換單元的電流。圖4所示的標(biāo)號“U2”連接到輸出控制部分，同時也是測量輸入信號的正端(負(fù)端為地電平GND1)。圖4所示的“U2C”為來自中央控制芯片的電平控制信號。圖4所示的“IN2”將連接到下級的輸入通道切換單元。R119與RllO將“U2”點的電壓信號縮小到合適的幅度，因為當(dāng)U2點電壓信號過大時，如果不進(jìn)行縮小處理，那么對這些過大的信號無法得到合理的采樣值，從而無法計算出U2點的電壓。另外，二極管D18用于保護(hù)模擬開關(guān)U23。以下的圖5至圖7分情況講述信號轉(zhuǎn)換的原理。圖5為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的信號轉(zhuǎn)換實施例之一電路圖。圖5說明的是電阻信號轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷盒盘柕那闆r。如圖5所示，待測電阻RX連接在“U2”與“GND1”之間，與兩條之路并聯(lián)。這時，中央控制芯片的控制信號“U2C”將呈現(xiàn)低電平，從而R107與Q17的并聯(lián)通道將呈現(xiàn)極大的電阻，只有微弱的暗電流留過。來自模擬開關(guān)U23的W2的電流信號流經(jīng)二極管D18后，加載在三條并聯(lián)支路上，產(chǎn)生壓降。通過測量這個電壓的大小，可以求出這個并聯(lián)電阻。已知這個并聯(lián)電阻，可以進(jìn)一步求出待測電阻Rx。根據(jù)Rx的大小，可以選擇不同大小的電流源幅度，從而在U2點產(chǎn)生合適大小的電壓。圖6為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的信號轉(zhuǎn)換實施例之二電路圖。圖6說明的是電流信號轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷盒盘柕那闆r。如圖6所示，電流信號從U2點流入。在這種情況下，將禁用電流源，從而UI2點電流為0，以免影響輸入信號測量。信號“U2C”將為高電平，從而R107與Q17串聯(lián)的通道將對外呈現(xiàn)為R107的電阻。電流信號流經(jīng)兩條支路的并聯(lián)電阻，并在U2點產(chǎn)生一個壓降。這個壓降可以被測量出來。芯片測量到這個電壓之后，根據(jù)并聯(lián)電阻的阻值來計算輸入電流的大小。圖7為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的信號轉(zhuǎn)換實施例之三電路圖。圖7說明的是外部電壓信號轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)碾妷盒盘柕那闆r。如圖7所示，電壓信號加載在U2點與地電平之間。在這種情況下，將禁用瓜2，以免電流源影響到電壓信號測量。U2C將為低電平，從而減小負(fù)載，以免輸入信號失真?？梢灾苯訙y量到U2點的電壓信號，即輸入的電壓信號，無須額外轉(zhuǎn)換。特別地，需要進(jìn)行電壓、電流的輸出時，對于電壓、電流的輸出信號，由于輸出信號的正端也在U2點，同理也可以測量到輸出信號的電壓大小，這個電壓幅度信息可以用于調(diào)節(jié)輸出的電壓，電流信號幅度。在其中一個實施例中，還包括，連接在所述信號轉(zhuǎn)換單元與所述測量采樣單元之間的輸入信號通道切換單元，以及連接在所述輸入信號通道切換單元與所述測量采樣單元之間的信號放大單元。對于輸入信號通道切換單元，也可以通過一個模擬開關(guān)U21來實現(xiàn)的。模擬開 關(guān)U21與上述信號轉(zhuǎn)換單元的標(biāo)號“ IN2”相連，接收來自于各通道的經(jīng)過縮小之后的電壓信號，模擬開關(guān)U21還與下級的信號放大單元相連，優(yōu)選地，所述信號放大單元采用運放實現(xiàn)，U21接到運放同相端，以進(jìn)行適當(dāng)尺度的放大。由于必然選中某一通道，U21的禁止位可以接地，節(jié)省口線。各通道通過模擬開關(guān)U21變成一路的電壓輸入，這路電壓輸入會經(jīng)過后級的輸入信號放大部分得到較為理想的電壓信號，再通過中央控制裝置的測量采用單元進(jìn)行數(shù)模測量。中央控制芯片根據(jù)測量得到的采樣值進(jìn)行計算，可以得到對應(yīng)通道的傳感器數(shù)值(電壓/電流/電阻)。至此，已經(jīng)完成了所有類型的輸入信號的處理，從信號放大單元得到的測量信號將被加載到中央控制芯片的數(shù)模接口，芯片內(nèi)部的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路完成對所述測量信號的采樣。芯片的處理器根據(jù)采樣值，所述信號放大單元的放大倍率，輸入信號的模式(電阻/電壓/電流)，以及電流源的幅度(對于電阻信號而言)來計算得到輸入信號的大小。為了實現(xiàn)樓宇監(jiān)控系統(tǒng)中，對多個本發(fā)明的控制器的遠(yuǎn)程控制，在其中一個實施例中，所述中央控制裝置還包括與所述測量采樣單元、所述通道配置單元分別相連的通信傳輸單元。在本實施例中，可以方便地將采樣檢測的各種信號傳輸?shù)綐怯钪悄芄芾硐到y(tǒng)端，實現(xiàn)后級的信號存儲或處理；也可以方便地接收外部系統(tǒng)或設(shè)備傳輸?shù)耐ǖ琅渲眯畔⒌龋M(jìn)行測量信號的設(shè)置。整體上來看，所述通信傳輸單元有兩個作用，一個作用是用來向上傳遞傳感器的數(shù)據(jù)，并向下接收執(zhí)行器的控制信息；另一個作用是用來設(shè)置通用輸入輸出部分的某個端口到底是應(yīng)該做輸入，還是做輸出，應(yīng)該處于何種方式。繼電器輸出部分特別針對某些需要進(jìn)行通斷控制的執(zhí)行器，而通用輸入輸出部分用來完成輸入的測量以及輸出的實現(xiàn)。中央控制芯片是指揮者，各部分的工作需要在中央控制芯片的控制下進(jìn)行。圖8為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的繼電器輸出實施例示意圖。與圖I相比，圖8的實施例既實現(xiàn)了輸入信號的測量，也實現(xiàn)了繼電器輸出的控制。在其中一個實施例中，還包括與所述中央控制裝置相連的繼電器輸出裝置；其中，所述繼電器輸出裝置包括，與所述通信傳輸單元相連的通斷控制單元。在本實施例中，建立了本發(fā)明控制器與繼電器的通信接口，可以通過外部系統(tǒng)的配置信息控制繼電器的通斷，進(jìn)一步拓寬本發(fā)明的應(yīng)用范圍。連接在所述通信傳輸單元與所述通斷控制單元之間的光耦隔離單元。圖9為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的繼電器輸出實施例電路圖。下面結(jié)合圖9的電路圖，說明實現(xiàn)本發(fā)明所述的繼電器輸出裝置的一種實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于此。如圖9所示，D02是來自中央控制芯片的5V邏輯控制信號。芯片控制部分與繼電器動作部分通過光耦TLP521-1進(jìn)行光電隔離，提高系統(tǒng)的安全性與抗干擾性。當(dāng)D02為高電平時，光耦導(dǎo)通，L2指示燈發(fā)光，指示DO輸出控制命令已發(fā)出。由于光耦與三極管Q6的 作用，繼電器線圈回路將導(dǎo)通，從而繼電器線圈吸合，NO觸點閉合，NC觸點斷開，完成繼電器輸出功能。其中，D12是反向尖峰脈沖電壓吸收二極管。因為繼電器線圈存在大的電感，當(dāng)它由閉合轉(zhuǎn)為斷開時，由于要釋放所保存的電磁能，所以需要給其一個反向通路，否則可能會擊穿三極管與光耦。圖10為本發(fā)明一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器的輸出調(diào)節(jié)實施例示意圖。與圖I相比，圖10的實施例既實現(xiàn)了輸入信號的測量，也實現(xiàn)了電壓或電流信號的輸出控制。在其中一個實施例中，還包括與所述中央控制裝置相連的輸出調(diào)節(jié)裝置；其中，所述輸出調(diào)節(jié)裝置包括，與所述通信傳輸單元相連的脈沖寬度調(diào)制單元，與所述脈沖寬度調(diào)制單元相連的濾波輸出單元。在本實施例中，可以通過外部系統(tǒng)的配置信息設(shè)置脈沖寬度調(diào)制單元，進(jìn)行電流或電壓信號的輸出。故此，本發(fā)明可以實現(xiàn)在同一個通道中輸出電流、電壓等，并自動切換，簡單方便，靈活多樣，具有性價比高，效率高和更改費用低、應(yīng)用范圍廣的特點。如圖10所示，脈沖寬度調(diào)制單元接收來自于中央控制芯片的5V電平邏輯PWM(Pulse Width Modulation，脈沖寬度調(diào)制)信號。脈沖寬度調(diào)制單元與濾波輸出單元
相連，對PWM信號進(jìn)行低通濾波。濾波的截止頻率為2py/上C16經(jīng)過低通濾波器之后，
將得到一個與PWM波占空比成比例的直流信號。優(yōu)選地，可以再通過信號放大器對這個信號進(jìn)行放大輸出。在其中一個實施例中，所述濾波輸出單元還與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連。在本實施例中，輸出的電流或電壓信號通過輸入通道重新回到本發(fā)明控制器的采樣測量，實現(xiàn)驗證輸出的電流或電壓的準(zhǔn)確性。在其中一個實施例中，所述中央控制裝置還包括連接在所述通信傳輸單元與所述脈沖寬度調(diào)制單元之間的信號比較單元。在本實施例中，通過比較單元比較預(yù)配置的電流或電壓參數(shù)與實際采樣測量的電流或電壓參數(shù)，進(jìn)而糾正脈沖寬度調(diào)制單元輸出的電流或電壓值，從而進(jìn)一步提高輸出參數(shù)的精度。連接在所述濾波輸出單元與所述信號轉(zhuǎn)換單元之間的相對隔離單元。相對隔離單元包括連接在所述信號轉(zhuǎn)換單元的輸入測量與所述濾波輸出單元的輸出控制端的小信號二極管，該二極管的反向電流極其微弱，起到一定程度的隔離作用。當(dāng)進(jìn)行輸入測量時，輸出控制的電平保持比輸入測量信號電壓低的程度(簡單起見，可直接取輸出OV)，則不致影響輸入測量部分。另外，所述相對隔離單元還包括限流電阻，當(dāng)系統(tǒng)或外部電路處于異常狀態(tài)而通過限流電阻的電流過大時，會導(dǎo)致限流電阻燒毀，從而保護(hù)內(nèi)部電路。
優(yōu)選地，中央控制芯片生成快速變化的PWM波，低通濾波單元對這個PWM波進(jìn)行濾波，從而得到一個比較平緩的紋波較小的電壓信號，信號放大與輸出部分對這個電壓信號進(jìn)行合適幅度的放大并輸出之，輸出的信號經(jīng)過相對隔離單元之后，接入輸入測量裝置的信號轉(zhuǎn)換單元等電路中，測量采樣單元再對所述輸出的信號進(jìn)行測量，從而中央控制芯片測量到輸出信號的實際測量值。最后，所述信號比較單元將獲得的實際測量值與所述通信傳輸單元接收到的預(yù)配置的輸出信號的幅度進(jìn)行比較，就可以對輸出的實際信號進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而可以得到較高精度的輸出。綜上所述，現(xiàn)場的樓宇設(shè)備需要的輸入可能是某種電壓或某種電流，甚至是需要通電與斷電的控制，分別稱之為電壓型輸出、電流型輸出，以及繼電器輸出(或晶閘管輸出)。顯然，本發(fā)明的優(yōu)選實施方案可以復(fù)用同一通道實現(xiàn)輸入信號(電流/電壓/電阻)的測量，以及輸出信號(電流/電壓/繼電器通斷)的控制。兩部分之間通過二極管進(jìn)行相對隔離，在進(jìn)行輸入測量的時候，輸出部分不動作，當(dāng)進(jìn)行輸出控制的時候，可以通過輸入測量環(huán)節(jié)同時對輸出信號的幅度進(jìn)行測量，根據(jù)這個反饋回來的測量信號與需要輸出的信號幅度進(jìn)行比較，然后可以進(jìn)一步調(diào)節(jié)輸出信號幅度，這樣可以提高輸出信號的精度與穩(wěn)定性。舉例來說，假設(shè)需要輸出5V電壓，但是由于輸出部分本身器件的精度、電源的波動以及外部器件阻抗的變化等問題，可能實際輸出的只有4. 5V，輸入測量部分可以比較準(zhǔn)確的檢測到4. 5V這個實際測量值，中央控制芯片發(fā)現(xiàn)輸出偏低了，就調(diào)節(jié)輸出的電壓值，使它增大。調(diào)節(jié)之后，繼續(xù)測量，直到與理想的值一致為止。經(jīng)過實驗與使用，本專利描述的方案可以簡便地在同一個端口進(jìn)行多種模擬量輸入模式信號的比較準(zhǔn)確的測量，也可以同時進(jìn)行比較準(zhǔn)確的電流輸出或電壓輸出。通過以上的實施方式的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到本發(fā)明可借助軟件加必需的硬件平臺的方式來實現(xiàn)，當(dāng)然也可以全部通過硬件來實施?；谶@樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案對背景技術(shù)做出貢獻(xiàn)的全部或者部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計算機(jī)軟件產(chǎn)品可以存儲在存儲介質(zhì)中，如R0M/RAM、磁碟、光盤等，包括若干指令用以使得一臺計算機(jī)設(shè)備(可以是個人計算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實施例或者實施例的某些部分所述的方法。以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于，包括 輸入測量裝置，與所述輸入測量裝置相連的中央控制裝置； 其中，所述輸入測量裝置包括，與外部信號輸入通道相連的信號轉(zhuǎn)換單元，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的恒流源選取單元； 所述中央控制裝置包括，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的測量采樣單元，與所述信號轉(zhuǎn)換單元、所述恒流源選取單元分別相連的通道配置單元。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于，所述恒流源選取單元包括 與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的電平幅度調(diào)整單元；與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的電流源通斷控制單元。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于，所述輸入測量裝置還包括 連接在所述信號轉(zhuǎn)換單元與所述恒流源選取單元之間的電流源通道切換單元。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3任一項所述的輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于，所述中央控制裝置還包括 與所述測量采樣單元、所述通道配置單元分別相連的通信傳輸單元。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于，還包括 與所述中央控制裝置相連的繼電器輸出裝置； 其中，所述繼電器輸出裝置包括，與所述通信傳輸單元相連的通斷控制單元。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于，還包括 連接在所述通信傳輸單元與所述通斷控制單元之間的光耦隔離單元。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于，還包括 與所述中央控制裝置相連的輸出調(diào)節(jié)裝置； 其中，所述輸出調(diào)節(jié)裝置包括，與所述通信傳輸單元相連的脈沖寬度調(diào)制單元，與所述脈沖寬度調(diào)制單元相連的濾波輸出單元。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于 所述濾波輸出單元還與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于，所述中央控制裝置還包括 連接在所述通信傳輸單元與所述脈沖寬度調(diào)制單元之間的信號比較單元。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，其特征在于，還包括 連接在所述濾波輸出單元與所述信號轉(zhuǎn)換單元之間的相對隔離單元。
全文摘要
本發(fā)明公開了輸入輸出通道復(fù)用智能控制器，包括輸入測量裝置，與所述輸入測量裝置相連的中央控制裝置；其中，所述輸入測量裝置包括，與外部信號輸入通道相連的信號轉(zhuǎn)換單元，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的恒流源選取單元；所述中央控制裝置包括，與所述信號轉(zhuǎn)換單元相連的測量采樣單元，與所述信號轉(zhuǎn)換單元、所述恒流源選取單元分別相連的通道配置單元。采用本發(fā)明，能夠復(fù)用同一通道測量不同的輸入信號，可以包括電流、電壓、熱敏電阻、光敏電阻、干觸點等，而某一通道在某一時刻測量哪種信號，則可以通過通道配置單元進(jìn)行手動或自動切換，無需手動跳線。故此，本發(fā)明應(yīng)用方便，靈活多樣，具有性價比高、效率高、更改費用低和應(yīng)用范圍廣的特點。
文檔編號G05B19/04GK102650854SQ20121012164
公開日2012年8月29日 申請日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者陳偉堅 申請人:廣州市新锘威智能科技有限公司