CN104699027A - 数字量输出电路和数字量输出板卡 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种数字量输出电路和数字量输出板卡。该数字量输出电路包括：光电耦合器和继电器，其中：光电耦合器当接收到中央处理单元输入的第一电压信号时导通，以使继电器得电，并触发继电器的常开触点闭合，接通供电电源和受控设备之间的电连接，以为受控设备提供工作电源；当接收到中央处理单元输入的第二电压信号时截止，以使继电器失电，并触发继电器的常开触点断开，断开供电电源和受控设备之间的电连接，以停止为受控设备提供工作电源。本发明提供的数字量输出电路和数字量输出板卡，提高了数字量输出板卡通信性能的稳定性，保证了列车行车安全。

Description

数字量输出电路和数字量输出板卡

技术领域

本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种数字量输出电路和数字量输出板卡。

背景技术

在列车运行过程中，多功能车辆总线（Multifunction Vehicle Bus，简称MVB）网络通过网关和数字量输出板卡输出大量的数字量信号至受控设备，控制其动作，以实现对列车运行状态的控制。具体的，主控设备通过控制器局域网（Controller Area Network，简称CAN）总线将控制信号输入至CAN驱动电路，并经CAN驱动电路输入至中央处理单元，中央处理单元对接收到的控制信号进行处理后输入至多路数字量输出电路，控制数字量输出电路为受控设备提供工作电源，以控制外部受控设备动作。

现有技术中，通过在数字量输出电路中设置继电器，以避免来自外部受控设备的大电流、强电磁场对数字量输出板卡通信性能的影响。

但现有技术存在如下缺陷：仅包括继电器一层隔离电路，对来自外部受控设备的大电流、强电磁场干扰的隔离效果不够好，使得数字量输出板卡通信性能的稳定性较差，影响列车行车安全。

发明内容

本发明提供一种数字量输出电路和数字量输出板卡，用以解决现有技术中存在的数字量输出板卡通信性能的稳定性较差，影响列车行车安全的问题。

一方面，本发明提供了一种数字量输出电路，包括：光电耦合器和继电器，其中：

所述光电耦合器，用于当接收到中央处理单元输入的第一电压信号时导通，以使所述继电器得电，并触发所述继电器的常开触点闭合；以及用于当接收到所述中央处理单元输入的第二电压信号时截止，以使所述继电器失电，并触发所述继电器的所述常开触点断开；

所述继电器，用于当所述常开触点闭合时，接通供电电源和受控设备之间的电连接，以为所述受控设备提供工作电源；以及用于当所述常开触点断开时，断开所述供电电源和所述受控设备之间的电连接，以停止为所述受控设备提供工作电源。

另一方面，本发明提供了一种数字量输出板卡，包括：控制器局域网CAN驱动电路、中央处理单元和至少一个如上所述的数字量输出电路，其中：

所述CAN驱动电路，用于将主控设备输出的控制信号输入至所述中央处理单元；

所述中央处理单元，用于对所述控制信号进行处理，并将处理得到的第一电压信号或第二电压信号输入至所述数字量输出电路，以接通或断开供电电源与受控设备之间的电连接。

本发明提供的数字量输出电路和数字量输出板卡，包括光电耦合器和继电器两层隔离电路，提高了对来自外部受控设备的大电流、强电磁场干扰的隔离效果，提高了数字量输出板卡通信性能的稳定性，保证了列车行车安全。

附图说明

图1为本发明提供的数字量输出电路一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的数字量输出电路又一个实施例的结构示意图；

图3为本发明提供的数字量输出板卡一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体的实施例及附图，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

图1为本发明提供的数字量输出电路一个实施例的结构示意图。如图1所示，该数字量输出电路10具体可以包括：光电耦合器11和继电器12，其中：

光电耦合器11，用于当接收到中央处理单元13输入的第一电压信号时导通，以使继电器12得电，并触发继电器12的常开触点闭合；以及用于当接收到中央处理单元13输入的第二电压信号时截止，以使继电器12失电，并触发继电器12的常开触点断开。

继电器12，用于当常开触点闭合时，接通供电电源14和受控设备15之间的电连接，以为受控设备15提供工作电源；以及用于当常开触点断开时，断开供电电源14和受控设备15之间的电连接，以停止为受控设备15提供工作电源。

具体的，光电耦合器11分别与中央处理单元13和继电器12电连接，继电器12分别与供电电源14和受控设备15电连接。

当中央处理单元13向光电耦合器11输入满足光电耦合器11导通条件的第一电压信号时，光电耦合器11导通，使得继电器12的线圈得电，触发继电器12的常开触点闭合，接通供电电源14和受控设备15之间的电连接，从而为受控设备15提供工作电源，控制受控设备15动作。

当中央处理单元13向光电耦合器11输入不满足光电耦合器11导通条件的第二电压信号时，光电耦合器11截止，使得继电器12的线圈失电，触发继电器12的常开触点断开，断开供电电源14和受控设备15之间的电连接，从而停止为受控设备15提供工作电源。

本实施例提供的数字量输出电路，包括光电耦合器和继电器两层隔离电路，提高了对来自外部受控设备的大电流、强电磁场干扰的隔离效果，提高了数字量输出板卡通信性能的稳定性，保证了列车行车安全。

图2为本发明提供的数字量输出电路又一个实施例的结构示意图。如图2所示，本实施例在图1所示实施例的基础上进一步描述了数字量输出电路10的一种具体结构，在图1所示实施例的基础上，该数字量输出电路10还可以包括：第一电源21、第一上拉电阻22、第二电源23和第二上拉电阻24。

光电耦合器11的输入端的正极通过第一上拉电阻22与第一电源21电连接，光电耦合器11的输入端的负极与中央处理单元13电连接，光电耦合器11的输出端的正极通过第二上拉电阻24与第二电源23电连接，光电耦合器11的输出端的负极与继电器12的线圈K1的正极电连接；继电器12的线圈K1的负极接地，继电器12的常开触点（A11，A12）中的动触点A11与供电电源14电连接，继电器12的常开触点（A11，A12）中的静触点A12与受控设备15电连接。

具体的，第一电源21的电压值具体可以为+3V，第一上拉电阻22的电阻值具体可以为470Ω，第二电源23的电压值具体可以为+15V，第二上拉电阻22的电阻值具体可以为100Ω。当中央处理单元13输入电压值为0V的第一电压信号时，光电耦合器11导通，继电器12的常开触点（A11，A12）闭合，接通供电电源14和受控设备15之间的电连接，供电电源14的电压值具体可以为DC24V或DC110V。当中央处理单元13输入电压值为3.3V的第二电压信号时，光电耦合器11截止，继电器12的常开触点（A11，A12）断开，断开供电电源14和受控设备15之间的电连接。

进一步的，该数字量输出电路10还可以包括：第一二极管25。

第一二极管25的正极接地，第一二极管25的负极与光电耦合器11的输出端的负极电连接。

继电器12还可以用于：当常开触点（A11，A12）断开时，向第一二极管25放电。

具体的，当光电耦合器11截止，继电器12的常开触点（A11，A12）断开时，继电器12的线圈K1中的电流由于惯性通过第一二极管25构成闭合回路，即向第一二极管25放电，从而减少惯性电流对光电耦合器11的冲击。

进一步的，该数字量输出电路10还可以包括：发光二极管26和分压电阻27。

发光二极管26的正极与分压电阻27的第一端电连接，发光二极管26的负极接地；分压电阻27的第二端与光电耦合器11的输出端的负极电连接。

发光二极管26，用于当光电耦合器11导通时发光；以及用于当光电耦合器11截止时停止发光。

分压电阻27，用于对光电耦合器11的输出端的负极输出的电压进行分压。

具体的，通过设置发光二极管26可以直观的显示光电耦合器11的导通截止情况，分压电阻27用于保护发光二级管26，阻值具体可以为3000Ω。

进一步的，该数字量输出电路10还可以包括：瞬态电压抑制器28；

瞬态电压抑制器28的第一端与光电耦合器11的输出端的负极电连接，瞬态电压抑制器28的第二端接地。

瞬态电压抑制器28，用于当光电耦合器11的输出端的负极输出的电压大于设定电压值时，将光电耦合器11的输出端的负极接地。

具体的，通过设置瞬态电压抑制器28对电路进行防过压保护，当光电耦合器11的输出端的负极输出的电压大于设定电压值时，瞬态电压抑制器28短路，即将光电耦合器11的输出端的负极接地，以保护后端电路的安全。

进一步的，该数字量输出电路10还可以包括：第一电容29、第二电容30、第三电容31和第四电容32。

第一电容29的第一端与第一电源21电连接，第一电容29的第二端与光电耦合器11的输入端的负极电连接。

第二电容30的第一端与光电耦合器11的输入端的正极电连接，第二电容30的第二端与光电耦合器11的输入端的负极电连接。

第三电容31的第一端与光电耦合器11的输入端的负极电连接，第三电容31的第二端接地。

第四电容32的第一端接地，第四电容32的第二端与光电耦合器11的输出端的负极电连接。

第一电容29、第二电容30、第三电容31和第四电容32，用于滤波。

具体的，通过设置多个电容，用于对电路中的信号进行滤波。第一电容29、第二电容30、第三电容31的电容值具体可以为33pF，第四电容32的电容值具体可以为0.1μF。

进一步的，该数字量输出电路10还可以包括：第二二极管33。

第二二极管33的正极与继电器12的常开触点（A11，A12）中的静触点A12电连接，第二二极管33的负极与受控设备15电连接。

具体的，由于第二二极管33具有电流单向导通作用，因此一定程度上可以避免来自受控设备15的大电流、高电磁场干扰。

本实施例提供的数字量输出电路，包括光电耦合器和继电器两层隔离电路，提高了对来自外部受控设备的大电流、强电磁场干扰的隔离效果，提高了数字量输出板卡通信性能的稳定性，保证了列车行车安全。

图3为本发明提供的数字量输出板卡一个实施例的结构示意图。如图3所示，该数字量输出板卡40具体可以包括：CAN驱动电路41、中央处理单元13和至少一个如图1或图2所述的数字量输出电路10，其中：

CAN驱动电路41，用于将主控设备42输出的控制信号输入至中央处理单元13。

中央处理单元13，用于对控制信号进行处理，并将处理得到的第一电压信号或第二电压信号输入至数字量输出电路10，以接通或断开供电电源14与受控设备15之间的电连接。

具体的，CAN驱动电路41通过CAN总线与主控设备42电连接，中央处理单元13与CAN驱动电路41电连接，数字量输出电路10分别与供电电源14和受控设备15电连接。

主控设备42将控制信号输入至CAN驱动电路41，CAN驱动电路41将该控制信号输入至中央处理单元13，中央处理单元13对该控制信号进行处理，并将处理得到的第一电压信号或第二电压信号输入至数字量输出电路10，以接通或断开供电电源14与受控设备15之间的电连接。

本实施例提供的数字量输出板卡中的数字量输出电路，包括光电耦合器和继电器两层隔离电路，提高了对来自外部受控设备的大电流、强电磁场干扰的隔离效果，提高了数字量输出板卡通信性能的稳定性，保证了列车行车安全。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种数字量输出电路，其特征在于，包括：光电耦合器和继电器，其中：

所述光电耦合器，用于当接收到中央处理单元输入的第一电压信号时导通，以使所述继电器得电，并触发所述继电器的常开触点闭合；以及用于当接收到所述中央处理单元输入的第二电压信号时截止，以使所述继电器失电，并触发所述继电器的所述常开触点断开；

所述继电器，用于当所述常开触点闭合时，接通供电电源和受控设备之间的电连接，以为所述受控设备提供工作电源；以及用于当所述常开触点断开时，断开所述供电电源和所述受控设备之间的电连接，以停止为所述受控设备提供工作电源。

2.根据权利要求1所述的数字量输出电路，其特征在于，还包括：第一电源、第一上拉电阻、第二电源和第二上拉电阻；

所述光电耦合器的输入端的正极通过所述第一上拉电阻与所述第一电源电连接，所述光电耦合器的输入端的负极与所述中央处理单元电连接，所述光电耦合器的输出端的正极通过所述第二上拉电阻与所述第二电源电连接，所述光电耦合器的输出端的负极与所述继电器的线圈的正极电连接；所述继电器的线圈的负极接地，所述继电器的所述常开触点中的动触点与所述供电电源电连接，所述继电器的所述常开触点中的静触点与受控设备电连接。

3.根据权利要求1或2所述的数字量输出电路，其特征在于，还包括：第一二极管；

所述第一二极管的正极接地，所述第一二极管的负极与所述光电耦合器的输出端的负极电连接；

所述继电器还用于：当所述常开触点断开时，向所述第一二极管放电。

4.根据权利要求1或2所述的数字量输出电路，其特征在于，还包括：发光二极管和分压电阻；

所述发光二极管的正极与所述分压电阻的第一端电连接，所述发光二极管的负极接地；所述分压电阻的第二端与所述光电耦合器的输出端的负极电连接；

所述发光二极管，用于当所述光电耦合器导通时发光；以及用于当所述光电耦合器截止时停止发光；

所述分压电阻，用于对所述光电耦合器的输出端的负极输出的电压进行分压。

5.根据权利要求1或2所述的数字量输出电路，其特征在于，还包括：瞬态电压抑制器；

所述瞬态电压抑制器的第一端与所述光电耦合器的输出端的负极电连接，所述瞬态电压抑制器的第二端接地；

所述瞬态电压抑制器，用于当所述光电耦合器的输出端的负极输出的电压大于设定电压值时，将所述光电耦合器的输出端的负极接地。

6.根据权利要求2所述的数字量输出电路，其特征在于，还包括：第一电容、第二电容、第三电容和第四电容；

所述第一电容的第一端与所述第一电源电连接，所述第一电容的第二端与所述光电耦合器的输入端的负极电连接；

所述第二电容的第一端与所述光电耦合器的输入端的正极电连接，所述第二电容的第二端与所述光电耦合器的输入端的负极电连接；

所述第三电容的第一端与所述光电耦合器的输入端的负极电连接，所述第三电容的第二端接地；

所述第四电容的第一端接地，所述第四电容的第二端与所述光电耦合器的输出端的负极电连接；

所述第一电容、所述第二电容、所述第三电容和所述第四电容，用于滤波。

7.根据权利要求1或2所述的数字量输出电路，其特征在于，还包括：第二二极管；

所述第二二极管的正极与所述继电器的所述常开触点中的静触点电连接，所述第二二极管的负极与所述受控设备电连接。

8.一种数字量输出板卡，其特征在于，包括：控制器局域网CAN驱动电路、中央处理单元和至少一个如权利要求1-7任一项所述的数字量输出电路，其中：

所述CAN驱动电路，用于将主控设备输出的控制信号输入至所述中央处理单元；

所述中央处理单元，用于对所述控制信号进行处理，并将处理得到的第一电压信号或第二电压信号输入至所述数字量输出电路，以接通或断开供电电源与受控设备之间的电连接。