CN103580671A - Npn/pnp开关量信号转换器 - Google Patents
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Abstract
本发明针对现有技术中PLC输入信号与外界提供信号兼容性差和可靠性低的不足，提供一种NPN／PNP开关量信号转换器，它由NPN电流信号转PNP电压信号电路、PNP电流信号转NPN电压信号电路、输入信号通道选择电路6和输出信号通道选择电路303组成，它能将NPN／PNP电平信号转换成PNP／NPN电平信号，接入本NPN／PNP开关量信号转换器后，无论为PCL提供的信号是NPN输入信号还是PNP输入信号，都能与PLC的输入信号类型兼容，为现场施工工作提供了极大的便利，降低了误操作，提高了PLC的可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种NPN／PNP开关量信号转换器。
背景技术
当前，PLC以其稳定可靠的优点在工业控制系统中得到了广泛应用。但在实际电子产品中，不同型号的PLC，其本身要求的直流接入信号不同，有的要求接入NPN电平输入信号，有的要求接入PNP电平输入信号，但提供接入信号的传感器中，有一些传感器提供NPN电平输出信号，有些提供PNP电平输出信号，PLC的输入电压也不相同，有5V或12V或24V等，而提供接入信号的传感器所提供的电压也可以是5V或12V或24V，这就造成了PLC外接信号类型和PLC输入信号类型的多元性，使得PLC的输入信号与外接信号不兼容，当接入到PLC的外接信号错误时，将会造成PLC的非正常工作，使得PLC的工作可靠性降低。
发明内容
本发明的目的是，针对现有技术中PLC输入信号与外界提供信号兼容性差和可靠性低的不足，提供一种能将NPN／PNP电平信号转换成PNP／NPN电平信号的NPN／PNP开关量信号转换器。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种NPN／PNP开关量信号转换器，由NPN电流信号转PNP电压信号电路、PNP电流信号转NPN电压信号电路、输入信号通道选择电路6和输出信号通道选择电路303组成；所述的NPN电流信号转PNP电压信号电路能将接收到的一定电平的NPN电流输入信号4转换成所需电平的PNP电压输出信号308，所述的PNP电流信号转NPN电压信号电路能将接收到的一定电平的PNP电流输入信号4转换成所需电平的NPN电压输出信号308；当所述的输入信号4是NPN电 流信号时，所述的输入信号通道选择电路6连通所述的NPN电流信号转PNP电压信号电路，由所述的输出信号通道选择电路连通相应的负载，输出PNP电压输出信号308，当所述的输入信号4是PNP电流信号时，所述的输入信号通道选择电路6连通所述的PNP电流信号转NPN电压信号电路，由所述的输出信号通道选择电路连通相应的负载，输出NPN电压输出信号308：
进一步地，所述的NPN电流信号转PNP电压信号电路由匹配电阻一102、发光二极管一203、光电三极管一207和转换电阻一306组成，由所述的信号通道选择电路6选择连通所述的匹配电阻一102，由发光二极管一的正极接输入信号电源正极104，由发光二极管一的负极接所述的匹配电阻一102，由光电三极管一207的集电极接输出信号电源正极，由光电三极管一的发射极接转换电阻一306的一端，并输出所述的输出信号308，由所述转换电阻一306的另一端接输出信号电源地304；所述的PNP电流信号转NPN电压信号电路由匹配电阻二103、发光二极管二204、光电三极管二208和转换电阻二307组成，由所述的信号通道选择电路6选择连通所述的匹配电阻二103，由发光二极管二的负极接输入信号电源负极105，由发光二极管二的正极接所述的匹配电阻二103，由光电三极管二208的发射极接输出信号电源地304，由光电三极管二的集电极接转换电阻二307的一端，并输出所述的输出信号308，由所述转换电阻二307的另一端接输出信号电正极：
进一步地，所述的输出信号通道选择电路303连接输出信号滤波电路305，输出信号308经输出信号滤波电路305滤波后输出给负载：
进一步地，所述的NPN电流信号转PNP电压信号电路、PNP电流信号转NPN电压信号电路、输入信号通道选择电路6和输出信号通道选择电路303组成一路NPN／PNP开关量信号转换电路，所述NPN／PNP开关量信号转换器由至少两路所述的NPN／PNP开关量信号转换电路组成：
进一步地，所述的输入信号电源地与所述的输出信号电源地分开设置：
进一步地，所述的输入的不同电平的NPN电压信号4和所述的不同电平的PNP电压信号的电压均为5V、12V或24V中的一种：
进一步地，所述的输出信号308的电压与述的NPN／PNP开关量信号转换器所接入的PLC的输入信号模块电压相同：
采用本发明结构的NPN／PNP开关量信号转换器由NPN电流信号转PNP电压信号电路、PNP电流信号转NPN电压信号电路、输入信号通道选择电路6和输出信号通道选择电路303组成，接收到的NPN／PNP输入信号通过信号通道选择电路选择NPN电流信号转PNP电压信号电路或PNP电流信号转NPN电压信号电路，从而将接收到的NPN／PNP电平输入信号转换成PNP／NPN电压信号作为输出信号输出给PLC，所以接入本NPN／PNP开关量信号转换器后，无论为PCL提供的信号是NPN输入信号还是PNP输入信号，都能与PLC的输入信号类型兼容，为现场施工工作提供了极大的便利，降低了误操作，提高了PLC的可靠性。
附图说明
图1是本发明NPN／PNP开关量信号转换器实施例工作原理框图；
图2是本发明NPN／PNP开关量信号转换器实施例电路结构图；
图3是由多路NPN／PNP开关量信号转换电路组成的NPN／PNP开关量信号转换器实施例结构图。
附图标记说明
4-输入信号 5-电流调整电路一 6-输入信号通道选择电路 7-电流调整电路二8 -输出信号电源 101-输入信号通道选择开关 102-匹配电阻一103-匹配电阻二 104-输入信号电源正极 105-输入信号电源地 106-NPN电流信号107-PNP电流信号 201-NPN转PNP电流信号转换电路 202-PNP转NPN电流信号转换电路 203-发光二极管一 204-发光二极管二 205-NPN转PNP电流信号 206-PNP转NPN电流信号 207-光电三极管一 208-光电三极管二301-PNP电压转换电路 302-NPN电压转换电路 303-输出信号通道选择电路304-输出信号电源地 305-输出信号滤波电路 306-转换电阻一 307-转换电阻二 308-输出信号
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明NPN／PNP开关量信号转换器做进一步描述：
如图1-3所示，本转换器由NPN电流信号转PNP电压信号电路、PNP电流信号转NPN电压信号电路、输入信号通道选择电路6和输出信号通道选择电路303组成，由NPN电流信号转PNP电压信号电路将接收到的一定电平的NPN电流输入信号4转换成所需电平的PNP电压输出信号308，由PNP电流信号转NPN电压信号电路将接收到的一定电平的PNP电流输入信号4转换成所需电平的NPN电压输出信号308，由输入信号通道选择电路6据输入信号4的类型选择连通NPN电流信号转PNP电压信号电路或PNP电流信号转NPN电压信号电路，由输出信号通道选择电路连通相应的负载，输出与负载相同的电压输出信号308。也就是，当输入信号4是NPN电平信号时，输入信号通道选择电路6连通NPN电流信号转PNP电压信号电路，输出PNP类型的电压输出信号308，输出信号通道选择电路连通信号类型为PNP电压信号的负载，当输入信号4是PNP电平信号时，输入信号通道选择电路6连通PNP电流信号转NPN电压信号电路，输出NPN电压输出信号308，由输出信号通道选择电路连通NPN电压信号类型的负载。
较好的实施例中：信号通道选择电路6为输入信号通道选择开关101，输出信号通道选择电路303为输出通道选择开关，NPN电流信号转PNP电压信号电路由电流调整电路一5、NPN转PNP电流信号转换电路201和PNP电压转换电路301组成，由电流调整电路一5将输入的NPN电平信号调整成与NPN转PNP电流信号转换电路201相匹配的NPN电流信号106并输入到NPN转PNP电流信号转换电路201，由NPN转PNP电流信号转换电路201将接收到的NPN电流信号106转换成PNP类型的NPN转PNP电流信号205并输送给PNP电压转换电路301，由PNP电压转换电路301将接收到的NPN转PNP电流信号205转换成PNP电压输出信号308；PNP电流信号转NPN电压信号电路由电流调整电路二7、PNP转NPN电流信号转换电路202和NPN电压转换电路302组成，由电流调整电路 二2将输入的PNP电平输入信号4调整成与PNP转NPN电流信号转换电路202相匹配的PNP电流信号107并输入到PNP转NPN电流信号转换电路202，PNP转NPN电流信号转换电路202将接收到的PNP电流信号107转换成NPN类型的PNP转NPN电流信号206并输送给NPN电压转换电路302，由NPN电压转换电路302将接收到的PNP转NPN电流信号206转换成NPN电压输出信号308。
优选，电流调整电路一5由匹配电阻一102组成，电流调整电路二7由匹配电阻二103组成，由匹配电阻一102接输入信号电源正极104，匹配电阻二103接输入信号电源地。进一步优选，NPN转PNP电流信号转换电路201由发光二极管一203、光电三极管一207组成，PNP电压转换电路301由转换电阻一306组成，PNP转NPN电流信号转换电路202由发光二极管二和光电三极管二组成，NPN电压转换电路302由转换电阻二307组成，由NPN转PNP电流信号转换电路201的发光二极管一203的正极接输入信号电源正极104、发光二极管一203的负极接匹配电阻一102，NPN转PNP电流信号转换电路201的光电三极管一207的集电极接输出信号的正极，发射极接输出信号通道选择电路303并通过转换电阻一306接输出信号电源的地；PNP转NPN电流信号转换电路202的发光二极管二204的正极接NPN信号电流转换匹配电阻103、发光二极管二204的负极接输入信号电源地105，发光二极管二204的集电极接输出信号的正极和输出信号通道选择电路303，转换电阻二307连接在光电三极管二208的集电极和输出电源的正极间，发射极接输出信号电源的地。
如图2所示，最优选的一种结构为，NPN电流信号转PNP电压信号电路由匹配电阻一102、发光二极管一203、光电三极管一207和转换电阻一306组成，由信号通道选择电路6选择连通匹配电阻一102，由发光二极管一的正极接输入信号电源正极104，由发光二极管一的负极接匹配电阻一102，由光电三极管一207的集电极接输出信号电源正极，由光电三极管一的发射极接转换电阻一306的一端，并输出PNP电压输出信号308，由转换电阻一306的另一端接输出信号电源地304；PNP电流信号转NPN电压信号电路由匹配电阻二103、发光二极管二204、光电三极管二208和转换电阻二307组成，由信号通道选择电路6选 择连通匹配电阻二103，由发光二极管二的负极接输入信号电源负极105，由发光二极管二的正极接匹配电阻二103，由光电三极管二208的发射极接输出信号电源地304，由光电三极管二的集电极接转换电阻二307的一端，并输出NPN电压输出信号308，由转换电阻二307的另一端接输出信号电正极。在此电路中，由匹配电阻一102将接收到的NPN电流输入信号4调整成NPN电流信号106，由发光二极管一203和光电三极管一207将NPN电流信号106隔离转换成NPN转PNP电流信号205，由转换电阻一306将NPN转PNP电流信号205转换成PNP电压输出信号308；匹配电阻二103将接收到的PNP输入信号4调整成与发光二极管二相匹配的PNP电流信号107，由发光二极管二204和光电三极管二208将PNP电流信号107隔离转换成PNP转NPN电流信号206，由转换电阻二307将PNP转NPN电流信号206转换成类型的电压输出信号308，由信号通道选择电路6选择连通NPN电压类型的负载。
匹配电阻一102接输入电源的正极，可将NPN类型的输入信号4调整成与发光二极管一相匹配的电流，匹配电阻二103接输入电源的地的作用是将PNP输入信号4调整成与发光二极管二相匹配的电流。转换电阻一306的主要作用是将NPN转PNP电流信号205调理成与PLC输入信号模块电压相匹配的PNP电压信号，转换电阻二307的主要作用是将PNP转NPN电流信号206调理成与PLC输入信号模块电压相匹配的NPN电压信号。
为了防止外部干扰引起的错误信号输入到PLC，可接入输出信号滤波电路305，由NPN电流信号转PNP电压信号电路、PNP电流信号转NPN电压信号电路通过输出信号通道选择电路303连接输出信号滤波电路305，输出信号滤波电路305的一端接输出信号地304，另一端接输出信号308。
现根据控制设备提供的信号类型及负载所能接收的信号类型对本装置的工作过程进行进一步说明：
1、当控制设备提供的控制信号为12V的NPN信号，也就是输入信号4为12V的NPN电平信号，接入的PLC输入信号模块电压为24V NPN电平信号，也就是输出信号308为24V的PNP电平信号时：输出信号电源8的电压为24V， 由输入信号通道选择开关101连通匹配电阻一102，输出信号通道选择电路303与光电三极管一207的发射极接通。NPN输入信号4经过匹配电阻一102转换成与光发光二极管一203的电流大小相匹配的NPN电流信号106，输入给发光二极管一，由光电三极管一转换成信号类型为PNP电流的NPN转PNP电流信号205，NPN转PNP电流信号205经过转换电阻一306转换成24V电平的PN P电压输出信号308，由输出信号选择开关303输出给相应的PLC。当电路中设置有输出信号滤波电路305时，经过输出信号滤波电路305滤波后输出给相应的PLC。
2、当控制设备提供的控制信号为24V的PNP信号，也就是输入信号4为24V的PNP电平信号，接入的PLC输入信号模块电压为24V NPN电平信号，也就是本装置输出信号308为24V的NPN电平信号时：输入信号通道选择开关101连通匹配电阻二103，输出信号通道选择电路303与光电三极管二208的基极接通。PNP输入信号4经过匹配电阻二103转换成与光发光二极管二204的电流大小相匹配的PNP电流信号107，输入到发光二极管二204，由光电三极管将其转换成信号类型为NPN电流的PNP转NPN电流信号206，PNP转NPN电流信号206经过转换电阻二转换成24V电平的NPN电压输出信号，由输出信号选择开关303输出给相应的PLC。当电路中设置有输出信号滤波电路305时，经过输出信号滤波电路305滤波后输出给相应的PLC。
如图3所示，为便于本转换器的使用，可将本转换装置进行多路集成，由NPN电流信号转PNP电压信号电路、PNP电流信号转NPN电压信号电路、输入信号通道选择电路6和输出信号通道选择电路303组成一路NPN／PNP开关量信号转换电路，NPN／PNP开关量信号转换器由至少两路NPN／PNP开关量信号转换电路组成。
Claims (7)
1.一种NPN／PNP开关量信号转换器，其特征在于，由NPN电流信号转PNP电压信号电路、PNP电流信号转NPN电压信号电路、输入信号通道选择电路(6)和输出信号通道选择电路(303)组成；
所述的NPN电流信号转PNP电压信号电路能将接收到的一定电平的NPN电流输入信号(4)转换成所需电平的PNP电压输出信号(308)，所述的PNP电流信号转NPN电压信号电路能将接收到的一定电平的PNP电流输入信号(4)转换成所需电平的NPN电压输出信号(308)；
当所述的输入信号(4)是NPN电流信号时，所述的输入信号通道选择电路(6)连通所述的NPN电流信号转PNP电压信号电路，由所述的输出信号通道选择电路连通相应的负载，输出PNP电压输出信号(308)，当所述的输入信号(4)是PNP电流信号时，所述的输入信号通道选择电路(6)连通所述的PNP电流信号转NPN电压信号电路，由所述的输出信号通道选择电路连通相应的负载，输出NPN电压输出信号(308)。
2.如权利要求1所述的一种NPN／PNP开关量信号转换器，其特征在于，所述的NPN电流信号转PNP电压信号电路由匹配电阻一(102)、发光二极管一(203)、光电三极管一(207)和转换电阻一(306)组成，由所述的信号通道选择电路(6)选择连通所述的匹配电阻一(102)，由发光二极管一的正极接输入信号电源正极(104)，由发光二极管一的负极接所述的匹配电阻一(102)，由光电三极管一(207)的集电极接输出信号电源正极，由光电三极管一的发射极接转换电阻一(306)的一端，并输出所述的输出信号(308)，由所述转换电阻一(306)的另一端接输出信号电源地(304)；
所述的PNP电流信号转NPN电压信号电路由匹配电阻二(103)、发光二极管二(204)、光电三极管二(208)和转换电阻二(307)组成，由所述的信号通道选择电路(6)选择连通所述的匹配电阻二(103)，由发光二极管二的负极接输入信号电源负极(105)，由发光二极管二的正极接所述的匹配电阻二(103)，由光电三极管二(208)的发射极接输出信号电源地(304)，由光电三极管二的集电极接转换电阻二(307)的一端，并输出所述的输出信号(308)，由所述转换电阻二(307)的另一端接输出信号电正极。
3.如权利要求1所述的一种NPN／PNP开关量信号转换器，其特征在于，所述的输出信号通道选择电路(303)连接输出信号滤波电路(305)，输出信号(308)经输出信号滤波电路(305)滤波后输出给负载。
4.如权利要求1-3各项之一所述的一种NPN／PN P开关量信号转换器，其特征在于，所述的NPN电流信号转PNP电压信号电路、PNP电流信号转NPN电压信号电路、输入信号通道选择电路(6)和输出信号通道选择电路(303)组成一路NPN／PNP开关量信号转换电路，所述NPN／PNP开关量信号转换器由至少两路所述的NPN／PNP开关量信号转换电路组成。
5.如权利要求1述的一种NPN／PNP开关量信号转换器，其特征在于，所述的输入信号电源地与所述的输出信号电源地分开设置。
6.如权利要求1所述的一种NPN／PNP开关量信号转换器，其特征在于，所述的输入的不同电平的NPN电压信号(4)和所述的不同电平的PNP电压信号的电压均为5V、12V或24V中的一种。
7.如权利要求1所述的一种NPN／PNP开关量信号转换器，其特征在于，所述的输出信号(308)的电压与述的NPN／PNP开关量信号转换器所接入的PLC的输入信号模块电压相同。
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