CN100403350C - 通用型程序输入电路 - Google Patents

Abstract

一种通用型程序输入电路，该通用型程序输入电路接收程序输入信号与至少一个控制信号，且包括多任务处理器、信号衰减电路与接地电路。所述多任务处理器具有多个通道，并接收控制信号及根据控制信号导通这些通道其中之一。信号衰减电路电耦接至多任务处理器以及接收程序输入信号，并根据所导通的这些通道其中之一决定是否对程序输入信号作衰减。接地电路电耦接至多任务处理器，并接收接地信号及根据接地信号决定是否使所导通的这些通道其中之一接地。

Description

通用型程序输入电路

技术领域

本发明涉及一种通用型程序输入电路，特别涉及一种可以不用更改已经封装好的硬件，而可针对不同信号准位的程序输入作处理的温度或过程控制器中的通用型程序输入电路。

背景技术

对于温度或过程控制器等仪器设备，其必须具有一个可用来输入包括来自热电偶(Thermocouple)、白金电阻(RTD)的信号，以及毫伏(mV)级、毫安(mA)级、伏特(Volt)级信号的通用型程序输入电路。这样的通用型程序输入电路，一般都是由一些用作衰减和匹配的电阻、滤波电容及一个单通道多任务处理器所组成通用型程序输入电路，之后再经过运算放大器电路作滤波及放大处理。

图1是一种传统控制器的电路图。该控制器100包括输入接口102和放大器电路104，且输入接口102与放大器电路104均接收工作电压114。输入接口102包括多任务处理器U1，电阻R1-R4，电容C3、C4，跨接器J1、J2，并且多任务处理器U1接收白金电阻RTD信号、冷接点补偿COLD_JNC信号、选择信号A110、选择信号B108、选择信号C106，而输入接口102则接收程序输入信号THC+与THC-和工作电压。放大器电路104包括放大器OPA，电阻R5、R6、R7，电容C1、C2、C5、C6、C7。其中，电阻R1、R5是具有大阻值的电阻，电阻R2、R3则组成具有衰减比率功能的电路。另外，由于各种输入的信号准位不同，从热电偶的几十微伏到10伏的模拟程序输入信号THC+与THC-都要能够被接受，因此通常是通过短路或开路图1中的跨接器J1、J2及利用软件选择多任务处理器U1的导通通道，来完成不同输入的处理。当所输入的程序输入信号THC+与THC-为微小信号时，例如来自热电偶的信号，必须使跨接器J1呈现短路状态，跨接器J2呈现开路状态。反之，当所输入的程序输入信号THC+与THC-为大信号时，例如10伏的信号，则必须使跨接器J1呈现开路状态，跨接器J2呈现短路状态。而多任务处理器U1则根据白金电阻RTD信号、冷接点补偿COLD_JNC信号、选择信号A110、选择信号B108与选择信号C106在不同时间切换不同通道，其真值表如表一所示。

表一

X表示任意

但是以目前的常用技术，要短路或开路跨接器J1及J2并不方便，不是要拆开机器外壳去处理跨接器J1及J2的短开路的焊点，就是要额外设计机构开关，用来短路或开路跨接器J1及J2的接点。

综上所述，由于一般使用温度或过程控制器时，程序输入端常被限制住，因此无法自由选择温度传感器或程序输入信号。即便可以选择，也常需要拆开机器外壳去短路、开路焊点或跨接器，或者拨动机构开关来选择不同的程序输入，使用十分不便。

发明内容

本发明的目的是提供一种通用型程序输入电路，其为可针对不同信号准位的程序输入作处理的温度或过程控制器中的通用型程序输入电路。

本发明提出一种通用型程序输入电路，该通用型程序输入电路接收程序输入信号与至少一个控制信号，且包括多任务处理器、信号衰减电路与接地电路。所述多任务处理器具有多个通道，并接收所述控制信号及根据所述控制信号导通这些通道其中之一。所述信号衰减电路电耦接至多任务处理器以及接收程序输入信号，并根据所导通的这些通道其中之一决定是否对程序输入信号作衰减。所述接地电路电耦接至所述多任务处理器，并接收接地信号及根据所述接地信号决定是否使所导通的这些通道其中之一接地。

在本发明的实施例中，利用导通接地电路来切换该些通道间的阻抗值，以使所导通的这些通道其中之一接地。

在本发明的实施例中，所述多任务处理器电耦接至运算放大器电路，所述运算放大器电路接收所述多任务处理器所输出的经处理过的程序输入信号，并在对所述程序输入信号进行滤波及放大后，输出输出信号。

附图的简要说明

图1是一种传统控制器的电路图；

图2是本发明的一个实施例的控制器的电路图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

100、200：控制器

104、204：放大器电路

106、108、110、210、212：选择信号

112、216：输出信号

114、218：工作电压

206：信号衰减电路

208：接地电路

214：接地信号

C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7：电容

COLD JNC：冷接点补偿信号

J1、J2：跨接器

OPA：运算放大器

Q1：晶体管

R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7：电阻

RTD：白金电阻信号

THC+、THC-：程序输入信号

U1、U2：多任务处理器

VEE：负向工作电压

具体实施方式

有关本发明的技术内容和详细说明，现结合附图说明如下：

图2是本发明的一个实施例的控制器的电路图。在本实施例中，控制器200包括输入接口202和放大器电路204，且均接收工作电压218。输入接口202包括多任务处理器U2，信号衰减电路206，接地电路208，电阻R1、R4，电容C3、C4。放大器电路204包括放大器OPA，电阻R5、R6、R7，电容C1、C2、C5、C6、C7。

多任务处理器U2具有多个通道，并接收选择信号A(212)、选择信号B(210)、白金电阻信号RTD与冷接点补偿信号COLD JNC。其中，多任务处理器U2可以是双通道的多任务处理器，且具有X和Y两种通道，且多任务处理器U2的Y选择通道接收程序输入信号THC+和THC-(Y0，Y3)、冷接点补偿信号COLD_JNC(Y1)、RTD信号(Y2)。而且，多任务处理器U2接收控制信号(选择信号A(212)，选择信号B(210)、白金电阻信号RTD与冷接点补偿信号COLD_JNC)并根据所述控制信号导通这些通道其中之一，而多任务处理器U2的X通道负责作所输入的程序输入信号THC+与THC-是否衰减的切换。

信号衰减电路206电耦接至多任务处理器U2的通道X3以及接收程序输入信号THC+和THC-，并根据所导通的这些通道其中之一决定是否对程序输入信号THC+与THC-作衰减。而信号衰减电路206包括电阻R2和R3。

接地电路208电耦接至多任务处理器U2，并接收接地信号及根据接地信号214决定是否使所导通的这些通道其中之一接地。接地电路208包括晶体管Q1。其中，晶体管Q1可以例如是N型或P型金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，简称MOS)，但不以此为限。而Y通道需要作接地动作时，可利用晶体管Q1的导通切换Y0、Y3通道的阻抗值，以达到接地效果。

在本实施例中，是利用导通晶体管Q1来切换这些通道间的阻抗值，以使所导通的这些通道其中之一接地。

运算放大器电路204包括放大器OPA，电阻R5、R6、R7，电容C1、C2、C5、C6、C7。运算放大器OPA接收工作电压218和负向工作电压VEE。而且，运算放大器电路204接收多任务处理器U2所输出的经处理过的程序输入信号THC+和THC-，并在对程序输入信号THC+和THC-进行滤波和放大后，输出输出信号216。

在本发明的优选实施例中，电阻R1、R5是具有大阻值的电阻，电阻R2、R3则组成具有衰减比率功能的电路。

在本实施例中，当所输入的程序输入信号THC+和THC-是大准位的程序输入信号，例如10伏时，多任务处理器U2的A、B控制信号选择Y0通道导通，同时X通道也被选择导通至X0，而使电阻R2接地，用以对大信号的程序输入信号THC+和THC-作比率衰减。其中，当需要进行接地时，控制接地信号214以使晶体管Q1(MOS晶体管)导通，以进而使Y0通道接地。

当所输入的程序输入信号THC+和THC-是微小信号，例如来自热电偶(Thermocouple)的信号时，多任务处理器U2的A、B控制信号选择Y3通道导通，同时X通道也被选择导通至X3，使电阻R2与电阻R3并联成一输入电阻。其中，当需要进行接地时，也控制接地信号214使Q1(MOS晶体管)导通，以进而使Y3通道接地。

另外，多任务处理器U2可根据表二所示的真值表、白金电阻RTD信号、冷接点补偿COLD JNC信号、选择信号A(212)，选择信号B(210)在不同时间切换不同通道。

表二

X表示任意

在本发明的优选实施例中，当多任务处理器U2的Y通道选择Y1(RTD信号)或Y2(冷接点补偿)时，也会使X通道导通至程序输入信号THC+端，进而使R2电阻与R3电阻并联成一输入电阻。

在本发明的优选实施例中，控制器200可以例如是温度控制器或过程控制器。

综上所述，本发明的控制器具有以下优点：

(1)本发明的控制器可以不用更改任何硬件或设计机构开关切换，即可适用任何程序输入。

(2)本发明的控制器线路及零件简单，成本相对低廉。

虽然在上文中公开了本发明的优选实施例，但其并非用来限定本发明，本领域的普通技术人员在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以对其进行任何修改和调整，本发明的保护范围以所附权利要求为准。

Claims (12)

1.一种通用型程序输入电路，其接收程序输入信号和至少一个控制信号，所述通用型程序输入电路包括：

多任务处理器，其具有多个通道，并接收所述控制信号及根据所述控制信号导通所述通道其中之一；

信号衰减电路，其电耦接至所述多任务处理器以及接收所述程序输入信号，并根据所导通的所述通道其中之一决定是否对所述程序输入信号作衰减；以及

接地电路，其电耦接至所述多任务处理器，并接收接地信号及根据所述接地信号决定是否使所导通的所述通道其中之一接地。

2.如权利要求1所述的通用型程序输入电路，其中所述接地电路包括晶体管，利用所述晶体管的导通来切换所述通道间的阻抗值，以使所导通的所述通道其中之一接地。

3.如权利要求1所述的通用型程序输入电路，其中所述信号衰减电路包括多个电阻。

4.如权利要求1所述的通用型程序输入电路，其中所述多任务处理器电耦接至运算放大器电路，所述运算放大器电路接收所述多任务处理器所输出的经过处理的所述程序输入信号，并在对所述程序输入信号进行滤波及放大后，输出输出信号，所述运算放大器电路包括多个滤波电容。

5.如权利要求1所述的通用型程序输入电路，其中所述多任务处理器为双通道多任务处理器。

6.一种控制器，其接收程序输入信号，所述控制器包括：

通用型程序输入电路，包括：

多任务处理器，其具有多个通道，并接收所述控制信号及根据所述控制信号导通所述通道其中之一；

信号衰减电路，其电耦接至所述多任务处理器以及接收所述程序输入信号，并根据所导通的所述通道其中之一决定是否对所述程序输入信号作衰减；以及

接地电路，其电耦接至所述多任务处理器，并接收接地信号及根据所述接地信号决定是否使所导通的所述通道其中之一接地；以及

运算放大器电路，其电耦接至所述多任务处理器，接收所述多任务处理器所输出的经过处理的所述程序输入信号，并在对所述程序输入信号进行滤波及放大后，输出输出信号。

7.如权利要求6所述的控制器，其中所述接地电路包括晶体管，利用所述晶体管的导通来切换所述通道间的阻抗值，以使所导通的所述通道其中之一接地。

8.如权利要求6所述的控制器，其中所述信号衰减电路包括多个电阻。

9.如权利要求6所述的控制器，其中所述运算放大器电路包括多个滤波电容。

10.如权利要求6所述的控制器，其中所述多任务处理器为双通道多任务处理器。

11.如权利要求6所述的控制器，其中所述控制器为过程控制器。

12.如权利要求6所述的控制器，其中所述控制器为温度控制器。

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