CN102681449B - 一种工程机械专用控制器的开关量输入电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种工程机械专用控制器的开关量输入电路，其包括：信号输入端和信号输出端；分压部分，由信号输入端与地之间串联第一分压电阻和第二分压电阻形成；滤波部分，由第一电容并联所述第二分压电阻形成；以及隔离部分，设置在信号输出端和滤波部分之间。本发明的开关量输入电路为高阻模式，能通过浪涌1.5KV，不采用光耦隔离，直接对输入信号进行检测，信号失真小，成本低廉，能够满足挖掘机恶劣环境要求，可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及开关量采集电路，具体地，涉及一种工程机械专用控制器的开关量输入电路。
背景技术
目前，国内外挖掘机控制系统一般为24V系统，针对此类控制系统的开关量输入采集，存在将24V外部输入电平转换为适合内部控制芯片的3.3V电压的过程。电平转换的通常做法为使用光耦隔离，该方法功能实现简单，技术成熟。如公开号为CN200920200798的中国实用新型专利，提供了一种“车载工程机械远程无线数据采集装置”。它是通过光耦隔离的方式，实现高低电压的隔离。
但是，现有的工程机械行业自动化领域控制设备的技术中，开关量输入采集普遍存在以下问题：
1.对开关量输入信号的采集电路，其接口数量较少，缺少隔离，难以满足工程机械控制系统多点采集的需求；以及
2.工程机械现场存在信号干扰大，会造成开关量信号采集误差大、信号失真等问题，给控制系统的准确控制造成影响，系统可靠性偏低。
因此，提供一种能够为工程机械现场控制设备提供接口数量多、精度高的开关量输入采集电路就显得尤为重要了。
发明内容
本发明的目的是解决了现有技术中误差大、接口数量少，无法为工程机械现场控制设备提供精度高，可多点采集的开关量输入采集电路的不足。
本发明公开一种工程机械专用控制器的开关量输入电路，其中，包括：
信号输入端和信号输出端；
分压部分，由信号输入端与地之间串联第一分压电阻和第二分压电阻形成；
滤波部分，由第一电容并联所述第二分压电阻形成；以及
隔离部分，设置在信号输出端和滤波部分之间。
上述的工程机械专用控制器的开关量输入电路，其中，所述隔离部分包括：
三极管，所述三极管的基极连接第一电阻，射极连接工作电压，集电极通过第二电阻接地；
所述信号输出端连接在所述第二电阻与所述集电极之间；
所述第一电阻的另一端连接在所述第一分压电阻和第二分压电阻之间；
所述信号输入端与地之间设置有开关。
上述的工程机械专用控制器的开关量输入电路，其中，还包括第五电阻，一端连接工作电压，另一端通过所述开关接地。
上述的工程机械专用控制器的开关量输入电路，其中，所述隔离部分包括：
三极管，所述三极管的基极连接一稳压器件，集电极通过第三电阻连接工作电压，射极接地；
所述信号输出端连接在所述第三电阻与所述集电极之间；
所述稳压器件的另一端连接在所述第一分压电阻和第二分压电阻之间。
上述的工程机械专用控制器的开关量输入电路，其中，所述稳压器件为稳压二极管。
上述的工程机械专用控制器的开关量输入电路，其中，所述稳压器件为电阻。
上述的工程机械专用控制器的开关量输入电路，其中，所述隔离部分包括：
运算放大器，其同相输入端连接在第一分压电阻与第二分压电阻之间，其输出端与反向输入端之间设置有第一负载电阻；
所述运算放大器的输出端连接所述信号输出端，所述运算放大器的反向输入端接地；
稳压源，通过第四电阻连接所述运算放大器的电源正端，所述运算放大器的电源负端接地；
第二电容，一端连接在所述运算放大器的电源正端与所述第四电阻之间，另一端接地。
上述的工程机械专用控制器的开关量输入电路，其中，所述稳压源的电压为+4.5V。
上述的工程机械专用控制器的开关量输入电路，其中，还包括第二负载电阻，所述运算放大器的反向输入端以及所述第一负载电阻通过所述第二负载电阻接地。
本发明通过电阻直接分压后对输入信号滤波，通过三极管通断实现24V-3.3V高低电压的隔离。
本发明的优点是：
1.直接对24V的输入信号进行分压采集，不经过光耦隔离，电路实现简单；
2.通过调节R4101、R4102，可以选择不同的导通电压；
3.通过R4301实现高电平输入与低电平输入电路的复用；以及
4.成本低廉，能够满足挖掘机恶劣环境要求，可靠性高。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。在附图中，为清楚明了，放大了部分部件，对于相同部件，仅标示其中部分，本领域技术人员可以结合具体实施方式部分理解。
图1为根据本发明的一个具体实施例的，作为高低电平输入检测电路示意图；
图2为根据本发明的一个具体实施例的，作为周期、频率量输入检测电路的示意图；
图3示出了根据本发明一个变化例的，一种工程机械专用控制器的开关量输入电路的示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施方式对本发明进行进一步详细说明。此处所描述的具体实施方式仅用于解释本发明，并不用于限定本发明的保护范围。
结合参考图1至图3所示出的工程机械专用控制器的开关量输入电路，本发明的具体地，本发明包括：
信号输入端Vin和信号输出端Vout；
分压部分，由信号输入端Vin与地之间串联第一分压电阻R4101和第二分压电阻R4102形成；
滤波部分，由第一电容C4101并联所述第二分压R4102电阻形成；以及
隔离部分，设置在信号输出端Vout和滤波部分之间。
更为具体地，所述隔离部分包括：三极管Q4301，其基极连接第一电阻R4302，射极连接工作电压V4302，集电极通过第二电阻R4304接地；所述信号输出端Vout连接在所述第二电阻R4304与所述集电极之间；所述第一电阻R4302的另一端连接在所述第一分压电阻R4101和第二分压电阻R4102之间；所述信号输入端Vin与地之间设置有开关K，对应K的开通/关断三极管Q4301处于截止/导通状态。
此时，该电路作为高电平输入有效电路；当输入端悬空时，三极管Q4301截止；当输入为高电平时，三极管Q4301导通。
进一步地，还包括第五电阻R4301，一端连接工作电压V4302，另一端通过所述开关K接地。还包括第五电阻，一端连接工作电压，另一端通过所述开关接地。此时该电路作为高电平输入有效电路，当输入端悬空时，三极管Q4301截止；当输入为高电平时，三极管Q4301截止。
更进一步地，所述隔离部分包括：三极管Q4301，其基极连接一稳压器件，集电极通过第三电阻R4304连接工作电压V4301，射极接地；所述信号输出端Vout连接在所述第三电阻R4304与所述集电极之间；所述稳压器件的另一端连接在所述第一分压电阻R4101和第二分压电阻R4102之间。
当输入信号源功率较小时，可去掉第一电容C4101；当信号源变化时，三极管Q4301要处在开关状态。
参考图2，所述稳压器件为稳压二极管Z4301，其稳压值可以根据三极管Q4301导通和关断状态的电平要求来选择。
本领域技术人员理解，当输入信号源幅值较小时，所述稳压器件为电阻来用以代替稳压二极管Z4301，该电路作为频率、周期电路，当输入为低电平时，三极管Q4301截止；当输入为高电平时，三极管Q4301饱和导通。
当该电路作为SMI电路时：当输入为低电平时，Q4301截止；当输入为高电平时，Q4301饱和导通。
本发明的优点变得显而易见，通过调节第一分压电阻R4101和第二分压电阻R4102，可以选择不同的导通电压。通过第五电阻R4301实现高电平输入与低电平输入电路的复用。
在参考图1-2，在本发明的一个变化例中，所述隔离部分包括：运算放大器U2401，其同相输入端连接在第一分压电阻R4101与第二分压电阻R4102之间，其输出端与反向输之间设置有第一负载电阻R2402；所述运算放大器U2401的输出端连接所述信号输出端Vout，所述运算放大器U2401的反向输入端接地；稳压源V2401，通过第四电阻R2103连接所述运算放大器U2401的电源正端，所述运算放大器U2401的电源负端接地；第二电容C2102，一端连接在所述运算放大器U2401的电源正端与所述第四电阻R2103之间，另一端接地。
在一个具体实施例中，所述稳压源的电压为+4.5V。通过本电路可将输入信号衰减。
图3中，进一步还包括第二负载电阻R2403，所述运算放大器U2401的反向输入端以及所述第一负载电阻R2402通过所述第二负载电阻R2403接地。当输入需要放大时(考虑第一分压电阻R2101与第二分压电阻R2102分压后)，由第一负载电阻R2402与第二负载电阻R2403确定放大倍数；
本领域技术人员理解，本发明的开关量输入电路为高阻模式，能通过浪涌1.5KV，且直接对输入信号进行检测，信号失真小。
本领域技术人员结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (2)
1.一种工程机械专用控制器的开关量输入电路，其特征在于，包括：
信号输入端和信号输出端；
分压部分，由信号输入端与地之间串联第一分压电阻和第二分压电阻形成；
滤波部分，由第一电容并联所述第二分压电阻形成；以及
隔离部分，设置在信号输出端和滤波部分之间；所述隔离部分包括：运算放大器，其同相输入端连接在第一分压电阻与第二分压电阻之间，其输出端与反向输入端之间设置有第一负载电阻；所述运算放大器的输出端连接所述信号输出端，所述运算放大器的反向输入端通过第二负载电阻接地；稳压源，通过第四电阻连接所述运算放大器的电源正端，所述运算放大器的电源负端接地；第二电容，一端连接在所述运算放大器的电源正端与所述第四电阻之间，另一端接地；
所述开关量输入电路还包括第二负载电阻，所述运算放大器的反向输入端以及所述第一负载电阻通过所述第二负载电阻接地。
2.根据权利要求1所述的工程机械专用控制器的开关量输入电路，其特征在于，所述稳压源的电压为+4.5V。
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