本實(shí)用新型涉及接口
技術(shù)領(lǐng)域：
，特別涉及一種數(shù)字量輸入接口單元。
背景技術(shù)：
：在工業(yè)控制等領(lǐng)域，數(shù)字量輸入接口被廣泛使用。數(shù)字量輸入接口能夠檢測外部輸入的直流或者交流信號狀態(tài)的有無，并將該有無狀態(tài)以穩(wěn)定的高低電平信號輸出，以便后續(xù)處理。在數(shù)字量輸入接口的應(yīng)用中，為實(shí)現(xiàn)外部高電壓輸入信號和內(nèi)部低電壓信號分離，保障系統(tǒng)安全，通常會在數(shù)字量輸入接口中加入隔離功能。目前常用的數(shù)字量輸入接口包括單路/或多路直流數(shù)字量輸入接口電路、單路/或多路交流數(shù)字量輸入接口電路。在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程中，本申請的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在以下問題：如圖1所示，為常用的直流數(shù)字量輸入接口電路結(jié)構(gòu)框圖，圖1所示的直流數(shù)字量輸入接口無法直接應(yīng)用于交流數(shù)字量輸入場合。如圖2所示，為常用的交流數(shù)字量輸入接口電路結(jié)構(gòu)框圖，圖2所示的交流數(shù)字量輸入接口雖然也可應(yīng)用于直流數(shù)字量輸入場合，但適用范圍很窄。比如用于交流220VAC的交流數(shù)字量輸入接口就無法直接應(yīng)用于直流24VDC的數(shù)字量輸入。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本實(shí)用新型實(shí)施方式的目的在于提供一種數(shù)字量輸入接口單元，使得數(shù)字量輸入接口單元不僅能夠用于交、直流數(shù)字量輸入，而且能夠靈活適應(yīng)不同輸入要求。為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的實(shí)施方式提供了一種數(shù)字量輸入接口單元，包括：用于檢測直流輸入信號或者交流輸入信號的N個(gè)檢測單元；其中，所述N為正整數(shù)；用于將所述N個(gè)檢測單元檢測到的輸入信號分別進(jìn)行隔離并耦合輸出的N個(gè)隔離單元；以及用于對所述N個(gè)隔離單元輸出的信號分別進(jìn)行整形并以數(shù)字量輸出的整形單元；所述檢測單元包括：信號輸入端、直流輸入信號檢測支路以及交流輸入信號檢測支路；所述直流輸入信號檢測支路用于檢測輸入至所述信號輸入端的直流輸入信號；所述交流輸入信號檢測支路用于檢測輸入至所述信號輸入端的交流輸入信號。本實(shí)用新型實(shí)施方式相對于現(xiàn)有技術(shù)而言，數(shù)字量輸入接口單元包括：N個(gè)檢測單元，且檢測單元能夠檢測交流或者直流輸入信號，該數(shù)字量輸入接口單元還包括用于對檢測單元檢測到的輸入信號進(jìn)行隔離、整形的隔離單元和整形單元，從而使得該數(shù)字量輸入接口單元能夠?qū)崿F(xiàn)交直流輸入信號的數(shù)字量輸入，并且由于其檢測單元分別通過交流輸入信號檢測支路檢測交流輸入信號，通過直流輸入信號檢測支路檢測直流輸入信號，所以可以通過對交、直流輸入信號檢測支路進(jìn)行設(shè)計(jì)靈活實(shí)現(xiàn)對于不同輸入范圍的輸入信號的數(shù)字量輸入，從而有利于擴(kuò)大數(shù)字量輸入接口單元的使用范圍。另外，所述直流輸入信號檢測支路包括：第一電阻、第二電阻以及光耦；所述第一電阻的第一端連接于所述信號輸入端，第二端連接于所述第二電阻的第一端，所述第二電阻的第二端用于連接直流公共端，所述第二電阻的第二端還連接于所述光耦的第一端；所述第一電阻的第二端還連接于所述光耦的第二端；所述交流輸入信號檢測支路包括：所述直流輸入信號檢測支路以及第三電阻；所述第三電阻的第一端連接于所述第二電阻的第二端，所述第三電阻的第二端用于連接交流公共端。由于檢測單元的交直流輸入信號檢測支路結(jié)構(gòu)簡單、器件數(shù)量少，且能夠復(fù)用部分器件(如第一電阻、第二電阻等)，所以成本較低，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。另外，所述隔離單元包括：所述光耦以及第四電阻；所述光耦的第三端連接于所述第四電阻的第一端，所述第四電阻的第二端接地；所述光耦的第四端連接于電源。本實(shí)施方式的隔離單元結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)。另外，所述整形單元包括：第一二極管、第一電容以及第五電阻；所述第一二極管的第一端連接于所述光耦的第三端；所述第一二極管的第二端連接于所述第一電容的第一端以及第五電阻的第一端；所述第一電容的第二端以及所述第五電阻的第二端接地，所述第五電阻的第一端用于輸出整形后的信號。本實(shí)施方式的整形單元結(jié)構(gòu)簡單、元器件數(shù)量少，成本低。另外，所述整形單元還包括反向器；所述反向器的第一端連接于所述第五電阻的第一端；所述反向器的第二端用于輸出經(jīng)反向的信號。通過反向器對整形后的數(shù)字量信號進(jìn)行反向變換，便于獲得滿足要求的數(shù)字量信號。另外，當(dāng)所述N大于1時(shí)，所述數(shù)字量輸入接口單元包括N個(gè)整形單元；所述N個(gè)整形單元分別用于對所述N個(gè)隔離單元輸出的信號進(jìn)行數(shù)字量變換并輸出。各個(gè)整形單元分別處理一路的輸入信號，使得數(shù)字量輸入接口單元設(shè)計(jì)簡單、容易實(shí)現(xiàn)。另外，當(dāng)所述N大于1時(shí)，所述數(shù)字量輸入接口單元包括：1個(gè)整形單元以及1個(gè)多路開關(guān)單元；所述多路開關(guān)單元用于根據(jù)外部控制信號對所述N個(gè)隔離單元輸出的信號進(jìn)行選通，并將選通的信號給到所述整形單元。通過多路開關(guān)單元實(shí)現(xiàn)整形單元的復(fù)用，使得一個(gè)多路開關(guān)單元上的全部輸入信號僅通過一個(gè)整形單元進(jìn)行整形，豐富了數(shù)字量輸入接口單元的實(shí)現(xiàn)方案。另外，所述多路開關(guān)單元包括P個(gè)用于連接所述N個(gè)隔離單元的輸入引腳；其中，所述P為大于或者等于所述N的正整數(shù)；所述多路開關(guān)單元還包括用于連接外部控制設(shè)備的M個(gè)控制引腳，所述M為正整數(shù)，且所述M與所述P的數(shù)目滿足預(yù)設(shè)關(guān)系；其中，所述預(yù)設(shè)關(guān)系為：所述P小于或者等于2的M次方。由于多路開關(guān)單元的控制引腳和輸入引腳的數(shù)量滿足預(yù)設(shè)關(guān)系，所以有利于多路開關(guān)單元上的各個(gè)引腳得到充分利用。附圖說明圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中直流數(shù)字量輸入接口電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中交流數(shù)字量輸入接口電路的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施方式數(shù)字量輸入接口單元的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施方式數(shù)字量輸入接口單元的原理圖；圖5是根據(jù)本實(shí)用新型第一實(shí)施方式另一數(shù)字量輸入接口單元的原理圖；圖6是220V交流輸入信號的波形示意圖；圖7是針對圖6所示波形經(jīng)過本實(shí)用新型第一實(shí)施方式隔離單元處理后的波形示意圖；圖8是針對圖6所示波形經(jīng)過本實(shí)用新型第一實(shí)施方式整形單元處理后的波形示意圖；圖9是24VDC直流輸入信號的波形示意圖；圖10是針對圖9所示波形經(jīng)過本實(shí)用新型第一實(shí)施方式整形單元處理后的波形示意圖；圖11是根據(jù)本實(shí)用新型第二實(shí)施方式的具有3個(gè)檢測單元的數(shù)字量輸入接口單元的原理圖；圖12是根據(jù)本實(shí)用新型第三實(shí)施方式的具有3個(gè)檢測單元的數(shù)字量輸入接口單元的原理圖。具體實(shí)施方式為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本實(shí)用新型各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請所要求保護(hù)的技術(shù)方案。本實(shí)用新型的第一實(shí)施方式涉及一種數(shù)字量輸入接口單元。其具體結(jié)構(gòu)如圖3所示。圖3所示的數(shù)字量輸入接口單元能夠用于直流和交流的輸入信號的數(shù)字量轉(zhuǎn)換，其中，交流或者直流輸入信號例如可以用于設(shè)備的啟、停、加速、減速等的控制。如圖3所示，該數(shù)字量輸入接口單元10包括：用于檢測直流輸入信號或者交流輸入信號的N個(gè)檢測單元101，用于將N個(gè)檢測單元101檢測到的輸入信號分別進(jìn)行隔離并耦合輸出的N個(gè)隔離單元102，以及用于對N個(gè)隔離單元102輸出的信號分別進(jìn)行整形并以數(shù)字量輸出的整形單元103。本實(shí)施方式中，檢測單元101的輸入信號既可以是直流輸入信號，也可以是交流輸入信號。隔離單元102以隔離方式將檢測單元101檢測到的輸入信號輸出至整形單元103，能夠提高電路可靠性和抗干擾性，保證了數(shù)字量輸入接口單元10所應(yīng)用的系統(tǒng)的安全。整形單元103通過對隔離單元102輸出的直流或者交流信號進(jìn)行整形，從而使得該數(shù)字量輸入接口單元能夠處理交流輸入信號。本實(shí)施方式中，N為正整數(shù)，以N等于1為例結(jié)合圖4對本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元進(jìn)行詳細(xì)說明。其中，檢測單元101包括信號輸入端(即用于接收直流/交流信號輸入)、直流輸入信號檢測支路1011以及交流輸入信號檢測支路1012。直流輸入信號檢測支路1011和交流輸入信號檢測支路1012均連接于信號輸入端。直流輸入信號檢測支路1011用于檢測輸入至信號輸入端的直流輸入信號，交流輸入信號檢測支路1012用于檢測輸入至信號輸入端的交流輸入信號。具體而言，直流輸入信號檢測支路包括：第一電阻R1、第二電阻R2以及光耦PC1。其中，第一電阻R1的第一端連接于信號輸入端，R1的第二端連接于第二電阻R2的第一端，第二電阻R2的第二端用于連接直流公共端，第二電阻R2的第二端還連接于光耦PC1的第一端，第一電阻R1的第二端還連接于光耦PC1的第二端。交流輸入信號檢測支路包括上述直流輸入信號檢測支路以及第三電阻R3。其中，第三電阻R3的第一端連接于第二電阻R2的第二端，第三電阻R3的第二端用于連接交流公共端。隔離單元包括：光耦PC1以及第四電阻R4。光耦PC1的第三端連接于第四電阻R4的第一端，光耦PC1的第四端連接于電源V1，第四電阻R4的第二端接地。整形單元包括：第一二極管D1、第一電容C1以及第五電阻R5。第一二極管D1的第一端連接于光耦PC1的第三端，第一二極管D1的第二端連接于第一電容C1的第一端以及第五電阻R5的第一端，第一電容C1的第二端以及第五電阻R5的第二端接地，第五電阻R5的第一端用于輸出整形后的信號。在實(shí)際應(yīng)用中，本實(shí)施方式的檢測單元能夠靈活適應(yīng)不同輸入范圍，現(xiàn)結(jié)合圖4對此說明如下：當(dāng)該數(shù)字量輸入接口單元用于交流輸入信號的數(shù)字量輸入接口時(shí)，將該數(shù)字量輸入接口單元連接至交流公共端。檢測單元的信號輸入端接入外部交流信號輸出模塊，交流輸入信號通過交流輸入信號檢測支路(即R1、R2、PC1以及R3)被檢測到。當(dāng)該數(shù)字量輸入接口單元用于直流輸入信號的數(shù)字量輸入接口時(shí)，將該數(shù)字量輸入接口單元連接至直流公共端，直流輸入信號通過直流輸入信號檢測支路(即R1、R2以及PC1)被檢測到。當(dāng)R1、R2、R3分別采用阻抗為3.3千歐、510歐姆、27千歐的電阻時(shí)，檢測單元既可以用于交流50HZ、220V的交流輸入信號的檢測，也可以用于直流24V的直流輸入信號的檢測。對于其他輸入范圍，比如交流48VAC和直流24VDC的信號而言，可以對相關(guān)器件(例如R1、R2、R3)的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)能夠滿足相應(yīng)輸入范圍的交流和直流輸入信號的檢測。本實(shí)施方式對于檢測單元的實(shí)現(xiàn)器件的數(shù)量以及類型均不做限制，在實(shí)際應(yīng)用中，檢測單元中還可以加入電容等的器件。在實(shí)際應(yīng)用中，R4可以選取阻抗為3.3千歐的電阻，R5可以選取阻抗為1000千歐的電阻。PC1可以采用型號為PS2505的光耦，D1可以采用型號為D1N4148的二極管，C1可以采用容值為0.1微法的電容。本實(shí)施方式對于隔離單元和整形單元的器件的數(shù)量和類型均不做具體限制。如圖5所示，當(dāng)需要實(shí)現(xiàn)如下表一所示的輸入信號與數(shù)字量輸出的對應(yīng)關(guān)系時(shí)，還可以在整形單元中加入反向器U1A。其中，U1A的第一端連接于第五電阻R5的第一端，U1A的第二端用于輸出經(jīng)反向的信號。表一交流/直流輸入信號直流輸出(數(shù)字量輸出)有低電平無高電平下面對本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元針對交流220V和直流24V的輸入信號的處理效果進(jìn)行說明如下：如圖6所示，為220VAC輸入信號的波形示意圖，如圖7所示，為針對圖6所示的輸入信號經(jīng)過本實(shí)施方式數(shù)字量輸入接口單元的隔離單元隔離之后輸出的波形示意圖，如圖8所示，為針對圖7所示的輸入信號經(jīng)過本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元的隔離單元和整形單元進(jìn)行隔離以及整形之后輸出的波形示意圖。如圖9所示，為24VDC輸入信號的波形示意圖，如圖10所示，為針對圖9所示的輸入信號經(jīng)過本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元的整形單元整形之后的波形示意圖。由圖8、圖10可知，本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元既能夠?qū)?20VAC的輸入信號轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的數(shù)字量信號進(jìn)行輸出，又能夠?qū)?4VDC的輸入信號轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的數(shù)字量信號進(jìn)行輸入輸出。本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元，通過對檢測到的交直流輸入信號進(jìn)行隔離，并對經(jīng)過隔離的信號進(jìn)行整形以及數(shù)字變換從而輸出數(shù)字量信號，從而使得本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元同時(shí)適用于交直流信號的數(shù)字量輸入，并且，由于本實(shí)施方式的檢測單元同時(shí)具有交流、直流輸入信號檢測支路，所以可以通過對各檢測支路進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得檢測單元能夠靈活適應(yīng)不同的輸入范圍。本實(shí)用新型的第二實(shí)施方式涉及一種數(shù)字量輸入接口單元。第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式大致相同，主要區(qū)別之處在于：在第一實(shí)施方式中，N的值等于1，而在本實(shí)用新型第二實(shí)施方式中，N為大于2的正整數(shù)，本實(shí)施方式中以N等于3為例進(jìn)行說明，當(dāng)N增大時(shí)，使得數(shù)字量輸入接口單元能夠檢測的輸入信號的路數(shù)相應(yīng)增加，從而使得數(shù)字量輸入接口單元的集成度增加，進(jìn)而有利于降低成本。如圖11所示，本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元包括3個(gè)檢測單元，3個(gè)隔離單元以及3個(gè)整形單元。其中，3個(gè)檢測單元并聯(lián)于直流公共端和交流公共端。3個(gè)隔離單元分別連接于3個(gè)檢測單元，3個(gè)整形單元分別連接于3個(gè)隔離單元。3個(gè)整形單元分別用于對3個(gè)隔離單元輸出的信號進(jìn)行數(shù)字量變換并輸出。需要說明的是，本實(shí)施方式中，3個(gè)檢測單元中的R1、R2、R3的阻抗的選取可以相同，也可以不同，本實(shí)施方式對此不作限制，當(dāng)3個(gè)檢測單元中的R1、R2、R3的阻抗均相同時(shí)，本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元適用于相同范圍的交流、直流輸入信號，當(dāng)3個(gè)檢測單元中的R1、R2、R3的阻抗存在不同時(shí)，本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元可以適用于不同的輸入范圍，使得輸入范圍更大。本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元通過集成多個(gè)檢測單元、隔離單元、整形單元，增加了輸入信號檢測的路數(shù)，同時(shí)有利于降低成本。本實(shí)用新型第三實(shí)施方式涉及一種數(shù)字量輸入接口單元。第三實(shí)施方式與第二實(shí)施方式大致相同，主要區(qū)別之處在于：在第二實(shí)施方式中，數(shù)字量輸入接口單元中整形單元的數(shù)目與檢測單元的數(shù)目相同，而在本實(shí)用新型第三實(shí)施方式中，數(shù)字量輸入接口單元還包括多路開關(guān)單元，并且整形單元的數(shù)目與多路開關(guān)單元的數(shù)目相同，本實(shí)施方式通過多路開關(guān)單元使得多路輸入信號的整形復(fù)用一個(gè)整形單元，豐富了本實(shí)用新型的實(shí)施方式，同時(shí)有利于降低成本。本實(shí)施方式中，數(shù)字量輸入接口單元包括：N個(gè)檢測單元、N個(gè)隔離單元、1個(gè)多路開關(guān)單元以及1個(gè)整形單元。多路開關(guān)單元用于根據(jù)外部控制信號對N個(gè)隔離單元輸出的信號進(jìn)行選通，并將選通的信號給到整形單元。本實(shí)施方式對于數(shù)字量輸入接口單元中的多路開關(guān)單元的數(shù)目不做具體限制。其中，多路開關(guān)單元包括P個(gè)用于連接N個(gè)隔離單元的輸入引腳。其中，P為大于或者等于N的正整數(shù)，從而可以保證每個(gè)檢測單元上的輸入信號都能夠通過多路開關(guān)單元送入整形單元。多路開關(guān)單元還包括用于連接外部控制設(shè)備的M個(gè)控制引腳。多路開關(guān)單元用于根據(jù)M個(gè)控制引腳上的控制信號確定P個(gè)輸入引腳的選通，并將選通的輸入引腳對應(yīng)的隔離信號輸出至1個(gè)整形單元。其中，M為正整數(shù)，且M與P的數(shù)目滿足預(yù)設(shè)關(guān)系。該預(yù)設(shè)關(guān)系可以為：P小于或者等于2的M次方，從而可以保證多路開關(guān)單元的P個(gè)輸入引腳上的信號均能夠被選通。本實(shí)施方式中，每個(gè)多路開關(guān)單元的輸入引腳的數(shù)目P可以為小于9的自然數(shù)，本實(shí)施方式中的P等于8。通過設(shè)定多路開關(guān)單元的輸入引腳的最大值，從而可以將多路開關(guān)單元上的輸入信號控制在合理的數(shù)量范圍，保證低速輸入信號能夠被多路開關(guān)單元識別到，保證數(shù)字量輸入接口單元的可靠性。具體而言，如圖12所示，為N等于3時(shí)，本實(shí)施方式的數(shù)字量輸入接口單元的原理圖。其中，3個(gè)隔離單元的輸入端分別連接于3個(gè)檢測單元的輸出端，3個(gè)隔離單元的輸出端均連接于多路開關(guān)單元U1的輸入引腳(D0～D7中的D0～D2)，多路開關(guān)單元U1的輸出端連接于整形單元的輸入端。本實(shí)施方式的多路開關(guān)單元具有3個(gè)控制引腳，因此，根據(jù)外部控制設(shè)備發(fā)出的控制信號S0、S1、S2，該多路開關(guān)單元可以控制8個(gè)隔離單元的輸出信號的選通。本實(shí)施方式通過采用多路開關(guān)單元復(fù)用整形單元，為數(shù)字量輸入接口單元提供了豐富的實(shí)施方式，在該接口單元中整合的檢測單元的數(shù)目較多時(shí)，可以簡化其電路設(shè)計(jì)。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對其作各種改變，而不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍。當(dāng)前第1頁1 2 3