CN104502683A - 一种开关量信号检测方法及检测电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种开关量信号的检测方法及检测电路；所述检测方法具体如下：接收待测信号,对待测信号进行开关量信号类型的判定；当待测信号为PNP型或者NPN型的开关量信号，输出第一电平信号；当检测电路没有接收到开关量信号或者接收到的信号无效，输出第二电平信号；所述电路包括依次连接的参考电压设定模块和比较判断模块。本发明可兼容检测NPN型和PNP型开关量信号；并且可以灵活配置用于开关量信号类型判定的参考电压，具有灵活高效的特点。
Description
技术领域
本发明属于信号检测技术领域，更具体地，涉及一种开关量信号检测方法与检测电路。
背景技术
目前市面上用于检测开关量信号的电路，按开关量输入电平的不同分为NPN型和PNP型：NPN型指低电平有效，PNP型指高电平有效；用户根据待测开关量信号的电平值来选择相应类型的检测电路，不能同时兼容检测NPN型与PNP型电平信号。因此，自带某种类型信号检测电路的控制系统，则无法实现与任何类型设备之间的无障碍通讯。例如，自带NPN型信号检测电路的数控系统，则无法与输出开关量信号为高电平的机床通讯，给用户在数控机床使用中造成诸多不便。
发明内容
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种开关量信号检测方法与检测电路，解决现有技术中开关量检测方法不能兼容检测NPN型与PNP型电平的问题。
为实现本发明目的，本发明提供了开关量信号检测方法，具体如下：
将待测开关量信号与参考电压值进行比较，当所述待测开关量信号的电压值大于第一参考电压时，判定为PNP型开关量信号；当所述待测开关量信号的电压值小于第二参考电压时，判定为NPN型开关量信号，当所述待测开关量信号的电压值大于等于第二参考电压且小于等于第一参考电压时，判定为无效或者待测信号无输入；
当待测开关量信号为PNP型开关量信号或NPN型开关量信号时，输出第一电平信号；当待测开关量信号无效或者无开关量信号输入时，输出第二电平信号；其中，输出第一电平信号表示检测电路检测到了开关量信号；输出第二电平信号表示检测电路未检测到开关量信号。
优选的，参考电压可通过调节电阻来调节，兼容检测多种电压值的开关量信号。
为实现本发明目的，本发明提供了一种开关量信号检测电路，所述电路包括依次连接的参考电压设定模块和比较判断模块；
所述参考电压设定模块用于设定PNP型开关量信号与NPN型开关量信号的判决门限，输出第一参考电压和第二参考电压；
所述比较判断模块接收待测开关量信号，输出第一电平信号或第二电平信号；第一电平信号表示检测电路接收到了开关量信号，第二电平信号表示检测电路未检测到开关量信号。
优选的，述参考电压设定模块包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述比较判断模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电压比较器和第二电压比较器；
第一电阻一端连接电源，另一端连接第二电阻的一端和第一电压比较器同相端，第二电阻另一端连接第三电阻的一端与第二电压比较器反相端，第三电阻另一端接地；第四电阻一端连接电源电压，另一端连接第五电阻的一端和第六电阻的一端，第五电阻的另一端接地，第六电阻另一端连接第一电压比较器的反相端与第二电压比较器的同相端；第一电压比较器的输出端和第二电压比较器的输出端均接有上拉电平。
优选的，所述检测电路的电压比较器采用集电极输出型的电压比较器芯片。
优选的，所述第一参考电压和第二参考电压可调，通过改变第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值调节参考电压。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：
(1)由于发明检测电路的参考电压设定模块可调，可根据待测信号的电平范围来设定参考电压，因此用户可以根据需求配置参考电压，兼容检测多种电平值的开关量信号，使得本发明的应用范围更广更灵活；
(2)由于本发明检测电路的比较判断模块可兼容检测NPN型和PNP型开关量信号，因此将本发明应用于数控系统中，当数控系统与机床之间的通讯时，则可摆脱开关量信号电平的限制，只要有开关量信号存在，无论其类型是PNP型还是NPN型，均可以检测出来；
(3)由于本发明可以兼容检测NPN型和PNP型开关量信号，应用于数控系统中，在数控系统与机床之间的通讯中，则可摆脱开关量信号电平的限制。
附图说明
图1是本发明开关量信号检测方法的流程示意图；
图2是本发明开关量信号检测电路的系统结构示意图；
图3是本发明实施例中一种开关量信号检测电路的原理图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示为本发明检测方法的流程示意图，具体如下：
S101，接收待测开关量信号，与参考电压进行比较，进行开关量信号类型判定，判定待测开关量信号是PNP型还是NPN型；具体为：所述待测开关量信号电压值大于第一参考电压时判定为PNP型开关量信号，小于第二参考电压时判定为NPN型开关量信号，大于等于第二参考电压且小于等于第一参考电压，则判定为无效或者待测信号无输入；
S102，检测到PNP型开关量信号，输出第一电平信号；
S103，检测到NPN型开关量信号，输出第一电平信号；
S104，没有检测到开关量信号时，输出第二电平信号。
图2所示为本发明一种开关量检测电路的系统结构示意图，所述电路包括依次连接的参考电压设定模块和比较判断模块；所述参考电压设定模块用于设定PNP型开关量信号与NPN型开关量信号的判决门限，输出第一参考电压和第二参考电压；所述比较判断模块接收待测开关量信号，输出第一电平信号或第二电平信号；输出第一电平信号表示检测电路接收到了开关量信号，输出第二电平信号表示检测电路未收到开关量信号。
图3是本发明实施例中一种开关量检测电路的原理示意图。所述实施例的开关量信号检测电路包括参考电压设定模块与比较判断模块；参考电压设定模块包括电阻R1、电阻R2和电阻R3；比较判断模块包括电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7，电压比较器U1A和电压比较器U1B；电阻R1一端连接电源Vcc，另一端连接电阻R2和电压比较器U1A同相端；电阻R2另一端连接电阻R3和电压比较器U1B反相端，电阻R3另一端连接GND；电阻R4一端连接电源Vcc，另一端连接电阻R5和电阻R6，电阻R5的另一端连接GND，电阻R6另一端连接电压比较器U1A反相端、电压比较器U1B同相端；电阻R7一端连接上拉电平VL，另一端连接电压比较器U1A的输出端和电压比较器U1B的输出端；待测开关量信号从INPUT端口输入，检测结果信号从OUTPUT端口输出。
本实施例中，电压比较器采用集电极输出型的电压比较器芯片。
在本实施列中，电源电压Vcc为24V，上拉电平VL为3.3V；当输入端口INPUT悬空，无信号输入时，OUTPUT输出电平为高电平，逻辑值为“1”；当输入端口INPUT有低电平信号输入时，电压VIN的值为0V，OUTPUT输出电平为低电平，逻辑值为“0”；当输入端口INPUT有电压为24V的高电平信号输入时，电压VIN的值为24V，此时输出端口OUTPUT电平仍旧为低电平，逻辑值为“0”。本发明实施例中开关量检测电路的输入输出逻辑关系如表1所示：
表1检测电路的输入输出逻辑关系
本实施例中，开关量信号类型判决门限为参考电压V1和V2；待测开关量信号INPUT电压值大于V1时判定为高电平信号；待测开关量信号INPUT电压值小于V2时判定为低电平信号；若待测开关量信号INPUT电压值大于等于V2且小于等于V1，则将待测开关量信号INPUT判定为无效或者开关量信号无输入。
在电路正常工作情况下：
电压比较器U1A同相端电压值为：
V1＝Vcc×(R2+R3)/(R1+R2+R3)
电压比较器U1B反相端电压值为：
V2＝Vcc×R3/(R1+R2+R3)
通过调节R1、R2、R3的阻值，可以调节开关量信号类型判决门限参考电压V1和V2。
在无开关量信号输入，INPUT端口悬空的情况下：
电压比较器U1A的反相端同时也是电压比较器U1B的同相端的电压值为：
VIN＝Vcc×R5/(R4+45)
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种开关量信号检测方法，其特征在于，所述方法具体如下：
将待测开关量信号与参考电压值进行比较，当所述待测开关量信号的电压值大于第一参考电压时，判定为PNP型开关量信号；当所述待测开关量信号的电压值小于第二参考电压时，判定为NPN型开关量信号，当所述待测开关量信号的电压值大于等于第二参考电压且小于等于第一参考电压时，判定为无效或者待测信号无输入；
当待测开关量信号为PNP型开关量信号或NPN型开关量信号时，输出第一电平信号；当待测开关量信号无效或者无开关量信号输入时，输出第二电平信号；其中，输出第一电平信号表示检测电路检测到了开关量信号；输出第二电平信号表示检测电路未检测到开关量信号。
2.如权利要求1所述的开关量信号检测方法，其特征在于，所述参考电压可通过调节电阻来调节，兼容检测多种电压值的开关量信号。
3.一种开关量信号检测电路，其特征在于，所述开关量信号检测电路包括依次连接的参考电压设定模块和比较判断模块；
所述参考电压设定模块用于设定PNP型开关量信号与NPN型开关量信号的判决门限，输出第一参考电压和第二参考电压；
所述比较判断模块接收待测开关量信号，将待测开关量信号与参考电压进行比较，输出第一电平信号或第二电平信号；第一电平信号表示检测电路接收到了开关量信号，第二电平信号表示检测电路未检测到开关量信号。
4.如权利要求3所述的开关量信号检测电路，其特征在于，所述参考电压设定模块包括第一电阻、第二电阻和第三电阻；所述比较判断模块包括第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电压比较器和第二电压比较器；
第一电阻一端连接电源，另一端连接第二电阻的一端和第一电压比较器同相端，第二电阻另一端连接第三电阻的一端与第二电压比较器反相端，第三电阻另一端接地；第四电阻一端连接电源电压，另一端连接第五电阻的一端和第六电阻的一端，第五电阻的另一端接地，第六电阻另一端连接第一电压比较器的反相端与第二电压比较器的同相端；第一电压比较器的输出端和第二电压比较器的输出端均接有上拉电平。
5.如权利要求4所述的开关量信号检测电路，其特征在于，所述电压比较器采用集电极输出型的电压比较器芯片。
6.如权利要求4或5所述的开关量信号检测电路，其特征在于，所述第一参考电压和第二参考电压可调，通过改变第一电阻、第二电阻和第三电阻的阻值调节参考电压。
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