CN102193513B - 输出入装置及具有该输出入装置的环境监控系统 - Google Patents

输出入装置及具有该输出入装置的环境监控系统 Download PDF

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Abstract

一种输出入装置，连接于一控制器与一输入设备或一输出设备之间，所述输入装置包括一连接器、一输出电路及一输入电路。连接器用于择一地与输入设备或输出设备相连。当输出入装置作为输入装置时，输入电路用于将输入设备的电压信号传送给控制器。当输出入装置作为输出装置时，输出电路提供工作电压给输出设备，输入电路用于侦测输出设备的工作电压。本发明还提供了一种包括若干上述输出入装置的环境监控系统。

Description

输出入装置及具有该输出入装置的环境监控系统
技术领域
本发明涉及一种输出入装置及具有该输出入装置的环境监控系统。
背景技术
环境监控系统中，输入装置一般用于输入事件发生的侦测信号给处理器，输出装置一般用于输出一电源电压给一电子设备，以驱动该电子设备工作。现有的环境监控系统中一般是将输入装置和输出装置分开设计，因此所设计的环境监控系统一般只能具有固定数量的输入装置和输出装置。当用户在升级环境监控系统时，无法更改输入装置和输出装置的数量，非常不便。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种可根据需要改变输入装置和输出装置的数量的输出入装置，以及具有该输出入装置的环境监控系统。
一种输出入装置，连接于一控制器与一输入设备或一输出设备之间，所述输出入装置包括：
一连接器，用于择一地与所述输入设备或所述输出设备相连；
一连接于所述连接器与控制器之间的输出电路，所述控制器用于发出一控制信号给所述输出电路，以使得所述输出入装置作为输入装置或输出装置，所述输出电路包括一与所述控制器相连的电压调节器，当所述输出入装置作为输出装置时，所述控制器通过控制电压调节器可使得所述输出电路提供不同的工作电压给所述输出设备；及
一连接于所述连接器与控制器之间的输入电路，当所述输出入装置作为输入装置时，所述输入电路用于将所述输入设备的感应信号传送给所述控制器，所述控制器根据接收的感应信号得知所述输入设备的感应结果，当所述输出入装置作为输出装置时，所述输入电路用于侦测所述输出设备的工作电压。
一种环境监控系统，包括：
一控制器，所述控制器包括若干控制端、若干电压设定端及若干输入端；
若干输入设备；
若干输出设备；及
若干输出入装置，每一输出入装置包括一连接器、一输出电路及一输入电路，所述连接器用于择一地与所述输入设备或所述输出设备相连，所述输出电路连接于所述连接器与控制器的一控制端之间，所述输出电路包括一与所述控制器的电压设定端相连的电压调节器，所述输入电路连接于所述连接器与控制器的一输入端之间，所述控制器的控制端用于发出一控制信号给所述输出电路，以使得所述输出入装置作为输入装置或输出装置，当所述输出入装置作为输入装置时，所述输入电路用于将所述输入设备的感应信号传送给所述控制器，所述控制器根据接收的感应信号得知所述输入设备的感应结果，当所述输出入装置作为输出装置时，所述控制器通过控制电压调节器以使得所述输出电路提供不同的工作电压给所述输出设备，所述输入电路用于侦测所述输出设备的工作电压。
上述输出入装置通过控制器控制输出入装置作为输入装置或输出装置，当所述输出入装置作为输入装置时，所述输入电路接收所述输入设备的感应信号，当所述输出入装置作为输出装置时，所述输出电路可提供不同的工作电压给所述输出设备。从而使得用户可根据需要设定输入装置或输出装置的数量。上述具有若干输出入装置的环境监控系统更具灵活性。
附图说明
图1是本发明环境监控系统的较佳实施方式的方框图。
图2是图1中输出入装置的电路图。
图3是图2中输出入装置作为输入装置的示意图。
图4是图2中输出入装置作为输出装置的示意图。
主要元件符号说明
输出入装置                    10
感应器                            20
风扇                              30
控制器                            40
输入端                            DI、IN
控制端                            SW
第一电压设定端                    SET1
第二电压设定端                    SET2
第三电压设定端                    SET3
连接器                            J
第一端                            J1
第二端                            J2
输入电路                          100
输出电路                          200
稳压二极管                        D1
运算放大器                        U1
电阻                              R1～R9
电容                              C1～C5
节点                              A
第一电源                          Vcc
第二电源                          80
第一场效应管                      Q1
第二场效应管                      Q2
第三场效应管                      Q3
保险丝                            F1
二极管                            D2
电压调节器                        U2
输出端                            OUT
调节端                            ADJ
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明环境监控系统可以根据用户的需要改变输入装置和输出装置的数量，具有较高的灵活性与可变性。
请参考图1，所述环境监控系统的较佳实施方式包括两个输出入装置10、一个输入设备、一个输出设备及一控制器40。本实施方式中，所述输入设备为一感应器20，所述输出设备为一风扇30，所述感应器20可为一温度感应器。其他实施方式中，所述环境监控系统包括的输出入装置10、输入设备及输出设备的数量可根据需要设置。
每一输出入装置10连接于一感应器20或一风扇30与所述控制器40之间。
所述控制器40可通过输出入装置10控制所述风扇30工作，还可通过输出入装置10接收来自感应器20的感应信号。
当所述输出入装置10与感应器20相连时，所述输出入装置10作为输入装置将感应器20的感应信号转换为电压信号，并将该电压信号传送给所述控制器40。当所述输出入装置10与风扇30相连时，所述输出入装置10作为输出装置以给所述风扇30提供工作电压。
请继续参考图2，所述输出入装置10包括一连接器J、一输入电路100及一输出电路200。
所述控制器40包括若干输入端DI、若干第一电压设定端SET1、若干第二电压设定端SET2、若干第三电压设定端SET3及若干控制端SW。本实施方式中只以控制器40连接一个输出入装置10为例进行说明。
所述输入电路100连接于所述控制器40的输入端DI与连接器J之间。
所述输出电路200连接于所述控制器40的控制端SW与所述连接器J之间。所述输出电路200还与所述控制器40的第一电压设定端SET1、第二电压设定端SET2及第三电压设定端SET3相连。
所述连接器J可以选择性地与一感应器20或一风扇30相连。
当所述输出入装置10作为输入装置时，所述输入电路100用于将所述感应器20的电压信号传送给所述控制器40，且此时所述输出电路200不工作。
当所述输出入装置10作为输出装置时，所述输出电路200给所述风扇30提供工作电压，所述输入电路100则用于侦测所述风扇30的工作电压，以确认此时所述风扇30是否正常工作。
所述输入电路100包括一稳压二极管D1、一运算放大器U1、电阻R1～R3及三个电容C1～C3。
所述电阻R2的一端通过所述电阻R1与所述连接器J的第一端J1相连，电阻R2的另一端与所述连接器J的第二端J2相连并接地。记所述电阻R1与电阻R2之间的节点为“A”。
所述稳压二极管D1的阴极连接于所述电阻R1与电阻R2之间的节点A，阳极接地。所述稳压二极管D1用于稳定节点A的电压。
所述运算放大器U1的同向输入端与所述稳压二极管D1的阴极相连，还通过所述电容C1接地。所述运算放大器U1的反向输入端与运算放大器U1的输出端相连，电源端与一第一电源Vcc相连，接地端接地。所述运算放大器U1的输出端还通过所述电容C2接地。所述运算放大器U1用于稳定其输出端的电压。
所述电阻R3的第一端与所述运算放大器U1的输出端相连。所述电阻R3的第二端与所述控制器40的输入端DI相连，还通过所述电容C3接地。所述电阻R3、电容C2及C3组成一π型滤波器，以滤除所述运算放大器U1的输出端的高频信号。
所述输出电路200包括一第一场效应管Q1、一第二场效应管Q2、一保险丝F1、一二极管D2、一电压调节器U2、三个第三场效应管Q3、电容C4～C5及电阻R4～R9。其中，第一场效应管Q1及第三场效应管Q3均为N型绝缘栅场效应管，第二场效应管Q2为P型绝缘栅场效应管。
所述第一场效应管Q1的栅极与所述控制器40的控制端SW相连，源极接地。所述第二场效应管Q2的栅极通过所述电阻R4与所述第一场效应管Q1的漏极相连，所述第二场效应管Q2的源极通过所述电阻R5与所述第一场效应管Q1的漏极相连。
所述二极管D2的阳极通过所述保险丝F1与所述第二场效应管Q2的漏极相连，阴极与所述连接器J的第一端J1相连。
所述电压调节器U2为一型号为AIC1084的电压调节器，其包括一输入端IN、一输出端OUT及一调节端ADJ。所述电压调节器U2的输入端IN与所述第一电源Vcc相连，并通过所述电容C4接地。所述电压调节器U2的输出端OUT与所述第二场效应管Q2的源极、电阻R5及R6均相连，还通过所述电容C5接地。三个第三场效应管Q3的栅极分别与所述控制器40的第一电压设定端SET1、第二电压设定端SET2及第三电压设定端SET3相连，三个第三场效应管Q3的漏极分别通过电阻R7、R8、R9与所述电压调节器U2的调节端ADJ及电阻R6相连，三个第三场效应管Q3的源极均接地。
工作时，所述控制器40可将第一电压设定端SET1、第二电压设定端SET2及第三电压设定端SET3中的一个变为高电平，从而使得三个第三场效应管Q3中的一个导通，从而使得电阻R7、R8、R9中的一个与所述电压调节器U2的调节端ADJ电连接。所述电压调节器U2的输出端OUT的电压V-out满足：
V-out＝V-ref×(1+R6/Rn)；
其中，V-ref为电压调节器U2内部的参考电压1.25V，Rn为电阻R7、R8、R9中的与电压调节器U2的调节端ADJ相连的电阻的阻值。
请继续参考图3，当所述控制器40的控制端SW输出低电平时，所述输出入装置10作为输入装置。此时，可将所述连接器J的第一端J1、所述感应器20、第二电源80及所述连接器J的第二端J2依次相连。下面对此时的工作过程进行说明。
所述控制器40的控制端SW输出低电平，所述输出电路200中的第一场效应管Q1截止。此时，所述控制器40的第一电压设定端SET1、第二电压设定端SET2及第三电压设定端SET3均为低电平，根据所述电压调节器U2的输出特性，此时电压调节器U2的输出端OUT的电压V-out为1.25V。所述第二场效应管Q2的栅极即为高电平，根据P型绝缘栅场效应管的输出特性可知此时第二场效应管Q2也截止。此时所述感应器20、第二电源80、电阻R1及R2组成一回路。
当所述感应器20感应到温度变化时，所述电阻R1与所述连接器J的第一端J1相连的节点的电压也随着温度的变化而变化。记所述电阻R1与所述连接器J的第一端J1相连的节点的电压为V1，则此时所述节点A的电压Va满足：
Va＝V1×R2/(R1+R2)。
所述输入电路100即将所述节点A的电压传送给所述控制器40的输入端DI。所述控制器40对此电压进行处理之后即可得知此时的温度。
请继续参考图4，当所述控制器40的控制端SW输出高电平时，所述输出入装置10作为输出装置。此时，可将所述连接器J的第一端J1、所述风扇30及所述连接器J的第二端J2依次相连。下面对此时的工作过程进行说明。
所述控制器40的控制端SW输出高电平，所述输出电路200中的第一场效应管Q1导通，所述第二场效应管Q2的栅极为低电平，根据P型绝缘栅场效应管的输出特性可知此时第二场效应管Q2也导通。此时可选择性地将所述控制器40的第一电压设定端SET1、第二电压设定端SET2及第三电压设定端SET3中的一个变为高电平，从而使得三个第三场效应管Q3中的一个导通，从而使得电阻R7、R8、R9中的一个与所述电压调节器U2的调节端ADJ电连接。根据所述电压调节器U2的输出特性，所述电压调节器U2的输出端OUT的电压V-out即可对应输出相应的电压，从而为风扇30提供不同的工作电压。
所述电压调节器U2的输出端的电压V-out依次通过所述第二场效应管Q2、保险丝F1、二极管D1及所述连接器J的第一端J1与所述风扇30相连，此时所述风扇30得电开始工作。
所述电阻R1与所述连接器J的第一端J1相连的节点的电压V2即为所述风扇30的工作电压。则此时所述节点A的电压Va满足：
Va＝V2×R2/(R1+R2)。
所述输入电路100即将所述节点A的电压传送给所述控制器40的输入端DI。所述控制器40对此电压进行处理之后即可得知此时所述风扇30的工作电压V2，从而确定风扇30是否正常工作。
用户可以根据需要改变所述环境监控系统中的输入装置和输出装置的数量。如需要较多的输入装置时，则可将若干与所述输出入装置10相连的风扇30换成感应器20。同理，若需要较多的输出装置时，则可将若干与所述输出入装置10相连的感应器20换成风扇30。
上述输出入装置10通过控制器40控制所述输出入装置10作为输入装置或作为输出装置。从而使得用户可根据需要设定环境监控系统中的输入装置和输出装置的数量。上述具有若干输出入装置10的环境监控系统更具灵活性。

Claims (10)

1.一种输出入装置，连接于一控制器与一输入设备或一输出设备之间，所述输出入装置包括：
一连接器，用于择一地与所述输入设备或所述输出设备相连；
一连接于所述连接器与控制器的控制端之间的输出电路，所述控制器用于发出一控制信号给所述输出电路，以使得所述输出入装置作为输入装置或输出装置，所述输出电路包括一与所述控制器的电压设定端相连的电压调节器，当所述输出入装置作为输出装置时，所述控制器通过控制电压调节器使得所述输出电路提供不同的工作电压给所述输出设备；及
一连接于所述连接器与控制器的输入端之间的输入电路，当所述输出入装置作为输入装置时，所述输入电路用于将所述输入设备的感应信号传送给所述控制器，所述控制器根据接收的感应信号得知所述输入设备的感应结果，当所述输出入装置作为输出装置时，所述输入电路用于侦测所述输出设备的工作电压。
2.如权利要求1所述的输出入装置，其特征在于：所述输入设备为一温度感应器。
3.如权利要求1所述的输出入装置，其特征在于：所述输出设备为一风扇。
4.如权利要求1所述的输出入装置，其特征在于：所述输入电路包括一稳压二极管、一运算放大器、一第一电阻、一第二电阻及一第三电阻，所述第二电阻的第一端通过所述第一电阻与所述连接器的第一端相连，第二电阻的第二端与所述连接器的第二端相连并接地，所述稳压二极管的阴极连接于所述第一电阻与第二电阻之间的节点，阳极接地，所述运算放大器的同向输入端与所述稳压二极管的阴极相连，所述运算放大器的反向输入端与其输出端相连，所述第三电阻的第一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第三电阻的第二端与所述控制器的输入端相连。
5.如权利要求4所述的输出入装置，其特征在于：所述输出电路包括一第一场效应管、一第二场效应管、一保险丝、一二极管及若干第三场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述控制器的控制端相连，源极接地，所述第二场效应管的栅极通过一第四电阻与所述第一场效应管的漏极相连，所述第二场效应管的源极通过一第五电阻与所述第一场效应管的漏极相连，所述二极管的阳极通过所述保险丝与所述第二场效应管的漏极相连，阴极与所述连接器的第一端相连，所述电压调节器包括一输入端、一输出端及一调节端，电压调节器的输入端与一电源相连，电压调节器的输出端与所述第二场效应管的源极相连，每一第三场效应管的栅极与所述控制器的一电压设定端相连，每一第三场效应管的漏极通过一电阻与所述电压调节器的调节端相连，每一第三场效应管的源极均接地。
6.一种环境监控系统，包括：
一控制器，所述控制器包括若干控制端、若干电压设定端及若干输入端；
若干输入设备；
若干输出设备；及
若干输出入装置，每一输出入装置包括一连接器、一输出电路及一输入电路，所述连接器用于择一地与所述输入设备或所述输出设备相连，所述输出电路连接于所述连接器与控制器的一控制端之间，所述输出电路包括一与所述控制器的电压设定端相连的电压调节器，所述输入电路连接于所述连接器与控制器的一输入端之间，所述控制器的控制端用于发出一控制信号给所述输出电路，以使得所述输出入装置作为输入装置或输出装置，当所述输出入装置作为输入装置时，所述输入电路用于将所述输入设备的感应信号传送给所述控制器，所述控制器根据接收的感应信号得知所述输入设备的感应结果，当所述输出入装置作为输出装置时，所述控制器通过控制电压调节器以使得所述输出电路提供不同的工作电压给所述输出设备，所述输入电路用于侦测所述输出设备的工作电压。
7.如权利要求6所述的环境监控系统，其特征在于：所述输入设备为一温度感应器。
8.如权利要求6所述的环境监控系统，其特征在于：所述输出设备为一风扇。
9.如权利要求6所述的环境监控系统，其特征在于：所述输入电路包括一稳压二极管、一运算放大器、一第一电阻、一第二电阻及一第三电阻，所述第二电阻的第一端通过所述第一电阻与所述连接器的第一端相连，第二电 阻的第二端与所述连接器的第二端相连并接地，所述稳压二极管的阴极连接于所述第一电阻与第二电阻之间的节点，阳极接地，所述运算放大器的同向输入端与所述稳压二极管的阴极相连，反向输入端与运算放大器的输出端相连，所述第三电阻的第一端与所述运算放大器的输出端相连，所述第三电阻的第二端与所述控制器的输入端相连。
10.如权利要求9所述的环境监控系统，其特征在于：所述输出电路包括一第一场效应管、一第二场效应管、一保险丝、一二极管及若干第三场效应管，所述第一场效应管的栅极与所述控制器的控制端相连，源极接地，所述第二场效应管的栅极通过一第四电阻与所述第一场效应管的漏极相连，所述第二场效应管的源极通过一第五电阻与所述第一场效应管的漏极相连，所述二极管的阳极通过所述保险丝与所述第二场效应管的漏极相连，阴极与所述连接器的第一端相连，所述电压调节器包括一输入端、一输出端及一调节端，电压调节器的输入端与一电源相连，电压调节器的输出端与所述第二场效应管的源极相连，每一第三场效应管的栅极与所述控制器的一电压设定端相连，每一第三场效应管的漏极通过一电阻与所述电压调节器的调节端相连，每一第三场效应管的源极均接地。
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