CN107888183A - 低压系统中npn/pnp传感器接入器 - Google Patents

低压系统中npn/pnp传感器接入器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压系统中NPN/PNP传感器接入器，包括接入电路，所述接入电路具有传感器接入端A、B、C和用于低压控制的输出端D，所述NPN传感器或者PNP传感器连接所述接入电路的传感器接入端，所述NPN传感器、PNP传感器的输出信号经所述接入电路的变换后从输出端D输出的信号相同。本发明的低压系统中NPN/PNP传感器接入器，不管前端接入的是NPN传感器、还是PNP传感器，经过接入器变换后两者的输出都是一样的，做到一种匹配电路就可以完全兼容NPN传感器和PNP传感器两种型号同时使用，提高开关量信号传感器使用的灵活性和方便性，为工业自动化升级和物联网的发展提供了便利。

Description

低压系统中NPN/PNP传感器接入器
技术领域
本发明涉及一种低压系统中NPN/PNP传感器接入器。
背景技术
在工业控制领域中，开关量信号传感器常见的有NPN传感器和PNP传感器，NPN传感器和PNP传感器均是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态，当NPN传感器和PNP传感器两者的输出截然相反，PNP传感器使用时，当有信号触发时，其输出线和电源线连接，相当于输出高电平；NPN传感器使用时，当有信号触发时，其输出线和0v线连接，相当于输出低电平。NPN传感器和PNP传感器两者的这一属性使得各自在使用时，后端需要两种完全不同的匹配电路，也就意味着NPN传感器和PNP传感器应用在单片机系统中时，需要对每一个开关量传感器做定制化的电路接口，而且传感器的型号一旦确定就无法更换，影响使用的方便性。另一方面，NPN传感器和PNP传感器两者的外观类似，容易混用，一旦接错就会导致传感器无法正常工作。
发明内容
本发明提供一种低压系统中NPN/PNP传感器接入器，不管前端接入的是 NPN传感器、还是PNP传感器，经过接入器变换后输出都是一样的，做到一种匹配电路就可以完全兼容NPN传感器和PNP传感器两种型号同时使用，提高开关量信号传感器使用的灵活性和方便性，为工业自动化升级和物联网的发展提供了便利。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低压系统中NPN/PNP传感器接入器，包括接入电路，所述接入电路具有传感器接入端A、B、C和用于低压控制的输出端D，所述NPN传感器或者PNP传感器连接所述接入电路的传感器接入端，所述NPN传感器、PNP传感器的输出信号经所述接入电路的变换后从输出端D输出的信号相同。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述接入电路包括光电耦合器一U1、光电耦合器二U2、PMOS管一Q1、PMOS管二Q2、NMOS管一Q3、 NMOS管二Q4；
光电耦合器一U1具有发光二极管一和光电三极管一，光电耦合器二U2具有发光二级管二和光电三极管二；发光二极管一的正极连接输入信号电源正极，发光二极管一的负极连接发光二极管的正极，连接处形成节点M，发光二极管二的负极连接输入信号电源地；光电三极管一和光电三极管二两者的集电极均连接中间电源正极，两者的发射极均连接中间电源地；传感器接入端A连接输入信号电源正极，传感器接入端B连接节点M，传感器接入端C连接输入信号电源地；
PMOS管一Q1的源极连接光电三极管一的集电极，PMOS管一Q1的漏极连接NMOS管一Q3的漏极，NMOS管一Q3的源极接输出信号电源地，PMOS 管一Q1和NMOS管一Q3的门极均连接光电三极管一的发射极；
PMOS管二Q2的源极连接光电三极管一的发射极，PMOS管二Q2的的漏极连接NMOS管二Q4的漏极，连接处形成节点O，NMOS管二Q4的源极连接NMOS管一Q3的漏极，PMOS管二Q2和NMOS管二Q4两者的门极均连接光电三极管二的发射极；
输出端D连接节点O。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述节点O和输出端D之间还连接有输出滤波电路。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述输出滤波电路包括滤波电容C1和滤波电阻R7，所述滤波电容C1和滤波电阻R7两者并联后连接在节点 O和输出信号电源地之间。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述光电三极管一的集电极和 PMOS管一的源极之间还连接有分压电阻R6。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述输入信号电源地和输出信号电源地分开设置。
本发明一个较佳实施例中，进一步包括所述输入信号电源正极和发光二极管的正极之间还连接有分压电阻R1，所述传感器接入端B和节点M之间还连接有分压电阻R2，所述传感器接入端C和输入信号电源地之间还连接有分压电阻R3。
本发明的低压系统中NPN/PNP传感器接入器，不管前端接入的是NPN传感器、还是PNP传感器，经过接入器变换后两者的输出都是一样的，做到一种匹配电路就可以完全兼容NPN传感器和PNP传感器两种型号同时使用，提高开关量信号传感器使用的灵活性和方便性，为工业自动化升级和物联网的发展提供了便利。
附图说明
图1是本发明优选实施例中NPN/PNP传感器接入器的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例
如图1所示，本实施例公开了一种低压系统中NPN/PNP传感器接入器，包括接入电路，上述接入电路具有传感器接入端A、B、C和用于低压控制的输出端D，上述NPN传感器或者PNP传感器连接上述接入电路的传感器接入端， NPN传感器和PNP传感器均具有三个接线端，分别为电源线、0v线和输出线， NPN传感器或者PNP传感器接入电路中时，其电源线、0v线和输出线分别连接接入端A、接入端C和接入端B。上述NPN传感器、PNP传感器的输出信号经上述接入电路的变换后从输出端D输出的信号相同。也就是不管接入电路的输入侧接入的是NPN传感器还是PNP传感器，经过接入电路的变换后，从输出端D输出的用于低压控制的信号均相同，做到一种匹配电路就可以完全兼容NPN传感器和PNP传感器两种型号的开光量传感器同时使用。
本实施例技术方案中，上述接入电路的具体结构如下：
如图1所示，上述接入电路包括光电耦合器一U1、光电耦合器二U2、PMOS 管一Q1、PMOS管二Q2、NMOS管一Q3、NMOS管二Q4。
光电耦合器一U1具有发光二极管一和光电三极管一，光电耦合器二U2具有发光二级管二和光电三极管二；发光二极管一的正极串联分压电阻R1后连接输入信号电源正极，发光二极管一的负极连接发光二极管的正极，连接处形成节点M，发光二极管的负极串联分压电阻R3后连接输入信号电源地；光电三极管一和光电三极管二两者的集电极均连接中间电源正极，两者的发射极分别串联电阻R4、R5后均连接中间电源地；传感器接入端A连接输入信号电源正极，传感器接入端B串联分压电阻R2后连接节点M，传感器接入端C连接输入信号电源地；
PMOS管一Q1的源极串联分压电阻R6后连接光电三极管一的集电极， PMOS管一Q1的漏极连接NMOS管一Q3的漏极，NMOS管一Q3的源极接输出信号电源地，PMOS管一Q1和NMOS管一Q3的门极均连接光电三极管一的发射极；
PMOS管二Q2的源极连接光电三极管一的发射极，PMOS管二Q2的的漏极连接NMOS管二Q4的漏极，连接处形成节点O，NMOS管二Q4的源极连接NMOS管一Q3的漏极，PMOS管二Q2和NMOS管二Q4两者的门极均连接光电三极管二的发射极；
节点串联滤波电路后连接输出端D，上述输出滤波电路包括滤波电容C1 和滤波电阻R7，上述滤波电容C1和滤波电阻R7两者并联后连接在节点O和输出信号电源地之间。
本实施例技术方案技术方案中，上述输入信号电源正极接24V电源，中间电源正极接5V电源，为了避免输入输出端信号的干扰，上述输入信号电源地和输出信号电源地分开设置。
以上结构的接入电路，其工作过程如下：
(1)接入电路的传感器侧未接入开光量传感器时：
光电耦合器一U1和光电耦合器二U2均导通，PMOS管一Q1、PMOS管二Q2、NMOS管一Q3、NMOS管二Q4四者的门极均为高电平，PMOS管一 Q1、PMOS管二Q2关断，NMOS管一Q3、NMOS管二Q4导通，输出端D 通过NMOS管一Q3、NMOS管二Q4接地，输出低电平。
(2)接入电路的传感器侧接入开光量传感器，但传感器没有信号输出时：工作过程同(1)，此处不再赘述。
(3)接入电路的传感器侧接入NPN传感器：
光电耦合器一U1导通，光电耦合器二U2关断，此时PMOS管一Q1和 NMOS管一Q3两者的门极均为高电平，PMOS管二Q2和NMOS管二Q4 两者的门极均为低电平，则PMOS管一Q1和NMOS管二Q4关断，PMOS 管二Q2和NMOS管一Q3导通，输出端D通过PMOS管二Q2接入5v，输出高电平。
(4)接入电路的传感器侧接入PNP传感器：
光电耦合器一U1关断，光电耦合器二U2导通，PMOS管二Q2和NMOS 管二Q4两者的门极均为高电平，PMOS管一Q1和NMOS管一Q3两者的门极均为低电平，则PMOS管二Q2和NMOS管一Q3关断，PMOS管一 Q1和NMOS管二Q4导通，输出端D通过PMOS管一Q1、NMOS管二 Q4和R6接入5v，输出高电平。
以上结构的接入电路，形成开关量传感器(NPN传感器、PNP传感器) 接入低压系统(比如低压MCU)的匹配电路，做到一种匹配电路就可以完全兼容NPN传感器和PNP传感器两种型号的开光量传感器同时使用，提高开关量信号传感器使用的灵活性和方便性，工业自动化升级和物联网的发展提供了便利。
另，上述光电耦合器一和光电耦合器二的作用是提供开关信号，提供开关信号的电控开关还可以是三极管、继电器等，此处优选采用光电耦合器，但并不局限于光电耦合器，根据实际设计需要可以变化电控开关的类型。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种低压系统中NPN/PNP传感器接入器，其特征在于：包括接入电路，所述接入电路具有传感器接入端(A、B、C)和用于低压控制的输出端(D)，所述NPN传感器或者PNP传感器连接所述接入电路的传感器接入端，所述NPN传感器、PNP传感器的输出信号经所述接入电路的变换后从输出端(D)输出的信号相同。
2.如权利要求1所述的低压系统中NPN/PNP传感器接入器，其特征在于：所述接入电路包括光电耦合器一(U1)、光电耦合器二(U2)、PMOS管一(Q1)、PMOS管二(Q2)、NMOS管一(Q3)、NMOS管二(Q4)；
光电耦合器一(U1)具有发光二极管一和光电三极管一，光电耦合器二(U2)具有发光二级管二和光电三极管二；发光二极管一的正极连接输入信号电源正极，发光二极管一的负极连接发光二极管的正极，连接处形成节点M，发光二极管二的负极连接输入信号电源地；光电三极管一和光电三极管二两者的集电极均连接中间电源正极，两者的发射极均连接中间电源地；传感器接入端A连接输入信号电源正极，传感器接入端B连接节点M，传感器接入端C连接输入信号电源地；
PMOS管一(Q1)的源极连接光电三极管一的集电极，PMOS管一(Q1)的漏极连接NMOS管一(Q3)的漏极，NMOS管一(Q3)的源极接输出信号电源地，PMOS管一(Q1)和NMOS管一(Q3)的门极均连接光电三极管一的发射极；
PMOS管二(Q2)的源极连接光电三极管一的发射极，PMOS管二(Q2)的漏极连接NMOS管二(Q4)的漏极，连接处形成节点O，NMOS管二(Q4)的源极连接NMOS管一(Q3)的漏极，PMOS管二(Q2)和NMOS管二(Q4)两者的门极均连接光电三极管二的发射极；
输出端(D)连接节点O。
3.如权利要求2所述的低压系统中NPN/PNP传感器接入器，其特征在于：所述节点O和输出端(D)之间还连接有输出滤波电路。
4.如权利要求3所述的低压系统中NPN/PNP传感器接入器，其特征在于：所述输出滤波电路包括滤波电容(C1)和滤波电阻(R7)，所述滤波电容(C1)和滤波电阻(R7)两者并联后连接在节点O和输出信号电源地之间。
5.如权利要求2所述的低压系统中NPN/PNP传感器接入器，其特征在于：所述光电三极管一的集电极和PMOS管一的源极之间还连接有分压电阻(R6)。
6.如权利要求2所述的低压系统中NPN/PNP传感器接入器，其特征在于：所述输入信号电源地和输出信号电源地分开设置。
7.如权利要求2所述的低压系统中NPN/PNP传感器接入器，其特征在于：所述输入信号电源正极和发光二极管的正极之间还连接有分压电阻(R1)，所述传感器接入端B和节点M之间还连接有分压电阻(R2)，所述传感器接入端C和输入信号电源地之间还连接有分压电阻(R3)。
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