CN108982897A - 信号检测电路与测量装置以及齿轮测速系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种信号检测电路与测量装置以及齿轮测速系统，其中，信号检测电路包括第一上拉电阻、第二上拉电阻、控制开关模块以及通电时输出驱动信号至所述控制开关模块的驱动模块，无论外部传感器为PNP输出型传感器还是NPN输出型传感器，该外部传感器与信号检测电路的连接端子无需改变。信号检测电路不改变待测传感器端子信号和数量前提下，从根本上解决了同一端子的兼容问题，能够兼容检测PNP输出型传感器和NPN输出型传感器输出的信号。

Description

信号检测电路与测量装置以及齿轮测速系统

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，特别是涉及信号检测电路与测量装置以及齿轮测速系统。

背景技术

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息以多种形式输出。

在测量装置中，使用的是开关量输出型传感器。开关量输出型传感器有PNP输出型和NPN输出型两种，两种类型工作时输出电流方向相反。当PNP型传感器被接入时，电流是从电源正极流经传感器，再从输出端流经负载进入电源负极。而当NPN型传感器被接入时，电流是从电源正极流经负载到传感器输出端，再进入电源负极。

传统测量装置的信号检测电路要么支持NPN信号输入，要么支持PNP信号输入，不可两者皆顾，只能做到专款专用，无法实现同时支持对PNP输出型和NPN输出型检测，这给用户带来不便。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种支持对PNP输出型和NPN输出型检测的信号检测电路与测量装置以及齿轮测速系统。

一种信号检测电路，包括第一上拉电阻、第二上拉电阻、通电时输出驱动信号的驱动模块以及接收到所述驱动信号时导通的控制开关模块；

所述第一上拉电阻一端与外部传感器的信号输出端连接，所述第一上拉电阻的另一端施加有外部电压，所述驱动模块的一端与外部传感器的信号输出端连接，所述驱动模块的另一端施加有所述外部电压，所述控制开关模块输入端与所述第二上拉电阻的一端连接，所述控制开关模块输出端接地，所述第二上拉电阻的另一端施加有高电平，所述外部电压小于外部传感器电源电压。

在其中一个实施例中，所述驱动模块包括第一发光二极管和第二发光二极管，所述控制开关模块包括第一光敏三极管和第二光敏三极管，所述第一发光二极管通电时输出光信号至所述第一光敏三极管，所述第二发光二极管通电时输出光信号至所述第二光敏三极管；

所述第一发光二极管的正极施加有所述外部电压，所第一发光二极管的负极与所述外部传感器的信号输出端，所述第一光敏三极管的输入端与所述第二上拉电阻的一端连接，所述第一光敏三极管的输出端接地，所述第二发光二极管的正极与外部传感器的信号输出端连接，所述第二发光二极管的负极施加有所述外部电压，所述第二光敏三极管的输入端与所述第二上拉电阻的一端连接，所述第二光敏三级管的输出端接地。

在其中一个实施例中，所述驱动模块包括第三发光二极管和第四发光二极管，所述控制开关模块包括第三光敏三极管，所述第三发光二极管或所述第四发光二极管通电时，输出光信号至所述第三光敏三极管；

所述第三发光二极管的正极与所述外部传感器的信号输出端以及所述第四发光二极管的负极连接，所述第三发光二极管的负极与所述第四发光二极管的正极连接，且所述第三发光二极管的负极施加有所述外部电压。

在其中一个实施例中，上述信号检测电路还包括电阻，所述驱动模块通过所述电阻与所述外部传感器的信号输出端连接。

在其中一个实施例中，所述外部传感器电源电压与所述外部电压的差值大于所述驱动模块的驱动电压。

在其中一个实施例中，所述外部传感器电源电压为24V，所述外部电压为12V。

在其中一个实施例中，上述信号检测电路还包括电源，所述电源包括第一输出端和第二输出端，所述电源的第一输出端与所述第一上拉电阻的另一端连接，所述第二电源的第二输出端与所述驱动模块的另一端连接，所述电源与所述外部传感器的电源共地。

上述信号检测电路包括第一上拉电阻、第二上拉电阻、控制开关模块以及通电时输出驱动信号至所述控制开关模块的驱动模块，无论外部传感器为PNP输出型传感器还是NPN输出型传感器，该外部传感器与信号检测电路的连接端子无需改变，并且当该外部传感器有信号输出时，驱动模块输出驱动信号至控制开关模块，控制开关模块导通接地，控制开关模块的输入端处于低电平；当该外部传感器没有信号输出时，驱动模块不输出驱动信号至控制开关模块，控制开关模块不导通，控制开关模块的输入端处于高电平。可见，上述信号检测电路不改变待测传感器端子信号和数量前提下，从根本上解决了同一端子的兼容问题，能够兼容检测PNP输出型传感器和NPN输出型传感器输出的信号。

一种测量装置，包括传感器以及上述的信号检测电路，所述传感器的信号输出端与所述信号检测电路中驱动模块连接。

另外，本申请还提供一种测量装置，传感器以及上述的信号检测电路，信号检测电路不改变待测传感器端子信号和数量前提下，从根本上解决了同一端子的兼容问题，能够兼容检测PNP输出型传感器和NPN输出型传感器输出的信号，因此，整个测量装置可以选用PNP输出型传感器或NPN输出型传感器，具有良好的适应性。

一种齿轮测速系统，包括MCU控制模块以及如上述测量装置，所述测量装置中控制开关模块输入端与所述MCU控制模块连接，所述测量装置中传感器感应待测齿轮转动，所述MCU控制模块根据接收到的电平信号，计数所述待测齿轮转速。

另外，本申请还提供一种齿轮测速系统，包括MCU控制模块以及如上述测量装置，测量装置中传感器感应待测齿轮转动，输出传感信号至信号检测电路，信号检测电路输出对应的电平信号至MCU控制模块，MCU控制模块根据接收到的电平信号得出待测齿轮的转速。整个齿轮测速系统可以选用PNP输出型传感器或NPN输出型传感器，有良好的适应性。

附图说明

图1为本申请信号检测电路其中一个实施例的模块示意图；

图2为本申请信号检测电路其中一个实施例的电路原理示意图；

图3为本申请信号检测电路另一个实施例的电路原理示意图；

图4为其中一个实施例电源的电路结构示意图；

图5为本申请测量装置其中一个实施例的模块示意图；

图6为本申请齿轮测速系统其中一个实施例的模块示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种信号检测电路，包括第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2、通电时输出驱动信号的驱动模块112以及接收到驱动信号时导通的控制开关模块111；

第一上拉电阻R1一端与外部传感器的信号输出端连接，第一上拉电阻R1的另一端施加有外部电压，驱动模块112的一端与外部传感器的信号输出端连接，驱动模块112的另一端施加有外部电压，控制开关模块111输入端与第二上拉电阻R2的一端连接，控制开关模块111输出端接地，第二上拉电阻R2的另一端施加有高电平，外部电压小于外部传感器电源电压。

待测传感器包括用PNP输出型传感器或NPN输出型传感器，下面将分别针对PNP输出型传感器和NPN输出型传感器详细说明整个信号检测电路的工作过程。在图1中外部传感器包括电源端1、传感信号输出端2、以及接地端3，在信号检测电路中可以设置端子J1，在端子J1中固定有三个接口分别与外部传感器三端连接。

待测传感器为PNP输出型传感器

当PNP输出型传感器有信号输出时，PNP输出型传感器输出端与电源端连通，PNP输出型传感器电压施加至与驱动模块112连接的一端，驱动模块112的另一端施加有外部电压，而外部电压小于外部传感器电压，驱动模块112通电产生驱动信号，输出驱动信号至控制开关模块111，控制开关模块111导通，控制开关模块111的输入端处于低电平，整个信号检测电路输出低电平；PNP输出型传感器无信号输出时，外部电压施加至驱动模块112的一端，驱动模块112与第一上拉电阻R1连接的另一端也施加有相同的外部电压，驱动模块112未通电，不输出驱动信号至控制开关模块111，控制开关模块111断开，控制开关模块111输入端通过第二上拉电阻R2接入高电平，整个信号检测电路输出高电平。

待测传感器为NPN输出型传感器

当NPN输出型传感器有信号输出时，NPN输出型传感器输出端与接地端连接，驱动模块112施加有外部电压，驱动模块112通电产生驱动信号，输出驱动信号至控制开关模块111，控制开关模块111导通，控制开关模块111的输入端处于低电平，整个信号检测电路输出低电平；NPN输出型传感器无信号输出时，驱动模块112的一端施加有外部电压，驱动模块112与第一上拉电阻R1连接的另一端也施加有相同的外部电压，驱动模块112未通电，不输出驱动信号至控制开关模块111，控制开关模块111断开，控制开关模块111输入端通过第二上拉电阻R2接入高电平，整个信号检测电路输出高电平。

在实际应用中，驱动模块112可以选择光耦、双向光耦或继电器等可以输出驱动信号的器件。控制开关模块111可以选择三极管、开关管等接收控制信号实现开关导通、关断控制的器件。当驱动模块112选择光耦或双向光耦时，控制开关模块111可以选择光敏三极管。

如图2所示，在其中一个实施例中，驱动模块112包括第一发光二极管D1和第二发光二极管D2，控制开关模块111包括第一光敏三极管Q1和第二光敏三极管Q2，第一发光二极管D1通电时输出光信号至第一光敏三极管Q1，第二发光二极管D2通电时输出光信号至第二光敏三极管Q2；

第一发光二极管D1的正极施加有外部电压，所第一发光二极管D1的负极与外部传感器的信号输出端，第一光敏三极管Q1的输入端与第二上拉电阻R2的一端连接，第一光敏三极管Q1的输出端接地，第二发光二极管D2的正极与外部传感器的信号输出端连接，第二发光二极管D2的负极施加有外部电压，第二光敏三极管Q2的输入端与第二上拉电阻R2的一端连接，第二光敏三级管的输出端接地。

具体来说，第一发光二极管D1+第一光敏三极管Q1可以集成为第一光耦，第二发光二极管D2+第二光敏三极管Q2可以集成为第二光耦。即整个信号检测电路可以包括第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2、第一光耦和第二光耦。在这里，采用光耦实现驱动与控制功能的同时，还使得整个信号检测电路具备较强的隔离功能，并且光电驱动的方式，其响应速度快。下面将以具体应用实例，详细说明本实施的技术方案。

待测传感器为PNP输出型传感器

当PNP输出型传感器有信号输出时，PNP输出型传感器输出端与电源端连通，PNP输出型传感器电压施加至第一发光二极管D1的负极和第二发光二极管D2的正极，第一发光二极管D1的正极和第二发光二极管D2的负极施加有外部电压，而外部电压小于外部传感器电压，第一发光二极管D1不通电且第二发光二极管D2通电，第二发光二极管D2发光，输出光信号至第二光敏三极管Q2，第二光敏三极管Q2导通且第一光敏三极管Q1断开，施加于第二上拉电阻R2的电压通过第二光敏三极管Q2接入大地，第二光敏三极管Q2的输入端处于低电平，整个信号检测电路输出低电平。PNP输出型传感器无信号输出时，外部电压施加至第一发光二极管D1的正极和第二发光二极管D2的负极，第一发光二极管D1的负极与第一上拉电阻R1连接，同样施加有外部电压，第一发光二极管D1不发光，第二发光二极管D2不发光，第一光敏三极管Q1和第二光敏三极管Q2不导通，施加于第二上拉电阻R2的外部电压传递至第一光敏三极管Q1的输入端和第二光敏三极管Q2的输入端，整个信号检测电路输出高电平。

待测传感器为NPN输出型传感器

当NPN输出型传感器有信号输出时，NPN输出型传感器输出端与接地端连接，第一发光二极管D1的正极和第二发光二极管D2的负极施加有外部电压，第一发光二极管D1发光且第二发光二极管D2不发光，第一光敏三极管Q1导通，第一光敏三极管Q1的输入端处于低电平，整个信号检测电路输出低电平；NPN输出型传感器无信号输出时，第一发光二极管D1和第二发光二极管D2均不发光，第一光敏三极管Q1和第二光敏三极管Q2断开，整个信号检测电路输出高电平。

如图3所示，在其中一个实施例中，驱动模块112包括第三发光二极管D3和第四发光二极管D4，控制开关模块111包括第三光敏三极管Q3，第三发光二极管D3或第四发光二极管D4通电时，输出光信号至第三光敏三极管Q3；第三发光二极管D3的正极与外部传感器的信号输出端以及第四发光二极管D4的负极连接，第三发光二极管D3的负极与第四发光二极管D4的正极连接，且第三发光二极管D3的负极施加有外部电压。

非必要的，第三发光二极管D3、第四发光二极管D4以及第三光敏三极管Q3可以集成为双向光耦，即整个信号检测电路包括第一上拉电阻R1、第二上拉电阻R2以及双向光耦。双向光耦同样具备隔离、响应速度快等效果。下面将以具体应用实例，详细说明本实施的技术方案。

待测传感器为PNP输出型传感器

当PNP输出型传感器有信号输出时，PNP输出型传感器输出端与电源端连通，PNP输出型传感器电压施加至第三发光二极管D3的正极和第四发光二极管D4的负极，第三发光二极管D3的负极和第四发光二极管D4的正极施加有外部电压，而外部电压小于外部传感器电压，第三发光二极管D3通电且第四发光二极管D4不通电，第三发光二极管D3发光，输出光信号至第三光敏三极管Q3，第三光敏三极管Q3导通，施加于第二上拉电阻R2的电压通过第三光敏三极管Q3接入大地，第三光敏三极管Q3的输入端处于低电平，整个信号检测电路输出低电平。PNP输出型传感器无信号输出时，外部电压施加至第三发光二极管D3的负极和第四发光二极管D4的正极，第三发光二极管D3的正极以及第四发光二极管D4的负极分别与第一上拉电阻R1连接，同样施加有外部电压，第三发光二极管D3不发光，第四发光二极管D4不发光，第三光敏三极管Q3不导通，施加于第二上拉电阻R2的外部电压传递至第三光敏三极管Q3的输入端，整个信号检测电路输出高电平。

待测传感器为NPN输出型传感器

当NPN输出型传感器有信号输出时，NPN输出型传感器输出端与接地端连接，第三发光二极管D3的负极和第四发光二极管D4的正极施加有外部电压，第三发光二极管D3不发光且第四发光二极不发光，第三光敏三极管Q3导通，整个信号检测电路输出低电平；NPN输出型传感器无信号输出时，第三发光二极管D3和第四发光二极管D4均不发光，第三光敏三极管Q3断开，整个信号检测电路输出高电平。

如图2所示，在其中一个实施例中，上述信号检测电路还包括电阻R3，驱动模块112通过电阻R3与外部传感器的信号输出端连接。

在其中一个实施例中，外部传感器电源电压与外部电压的差值大于驱动模块112的驱动电压。

驱动模块112在上电后需满足一定的驱动电压才会产生驱动信号。以驱动模块112+控制开关模块111集成为双向光耦为例，外部传感器电源电压与外部电压的差值应大于双向光耦0.7伏特的启动电压。非必要的，如图2与图3所示，外部传感器电源电压为24V，外部电压为12V。

在其中一个实施例中，上述信号检测电路还包括电源，电源包括第一输出端和第二输出端，电源的第一输出端与第一上拉电阻R1的另一端连接，第二电源的第二输出端与驱动模块112的另一端连接，电源与外部传感器的电源共地。

电源用于提供稳定的外部电压，具体来说电源输出稳定的12V电压至第一上拉电阻R1和驱动模块112，并且电源与外部传感器的电源共地。其具体可以采用如图4所示的电路结构。

综合来说，上述信号检测电路巧妙的解决了J1端子既能接NPN输出型传感器，又能接PNP输出型传感器，并且是同一信号端子(sign)接入，减少了测量装置的备货及管理成本。

如图5所示，一种测量装置，包括传感器120以及如上述的信号检测电路110，传感器的信号输出端与信号检测电路中驱动模块112连接。

本申请还提供一种测量装置，传感器120以及上述的信号检测电路110，信号检测电路不改变待测传感器端子信号和数量前提下，从根本上解决了同一端子的兼容问题，能够兼容检测PNP输出型传感器和NPN输出型传感器输出的信号，因此，整个测量装置可以选用PNP输出型传感器或NPN输出型传感器，具有良好的适应性。

如图6所示，一种齿轮测速系统，包括MCU控制模块200以及如上述的测量装置100，测量装置中控制开关模块111输入端与MCU控制模块连接，测量装置中传感器感应待测齿轮转动，MCU控制模块根据接收到的电平信号，计数待测齿轮转速。

本申请还提供一种齿轮测速系统，包括MCU控制模块200以及如上述测量装置100，测量装置100中传感器感应待测齿轮转动，输出传感信号至信号检测电路，信号检测电路输出对应的电平信号至MCU控制模块200，MCU控制模块200根据接收到的电平信号得出待测齿轮的转速。整个齿轮测速系统可以选用PNP输出型传感器或NPN输出型传感器，有良好的适应性。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (9)

1.一种信号检测电路，其特征在于，包括第一上拉电阻、第二上拉电阻、通电时输出驱动信号的驱动模块以及接收到所述驱动信号时导通的控制开关模块；

所述第一上拉电阻一端与外部传感器的信号输出端连接，所述第一上拉电阻的另一端施加有外部电压，所述驱动模块的一端与外部传感器的信号输出端连接，所述驱动模块的另一端施加有所述外部电压，所述控制开关模块输入端与所述第二上拉电阻的一端连接，所述控制开关模块输出端接地，所述第二上拉电阻的另一端施加有高电平，所述外部电压小于外部传感器电源电压。

2.根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述驱动模块包括第一发光二极管和第二发光二极管，所述控制开关模块包括第一光敏三极管和第二光敏三极管，所述第一发光二极管通电时输出光信号至所述第一光敏三极管，所述第二发光二极管通电时输出光信号至所述第二光敏三极管；

所述第一发光二极管的正极施加有所述外部电压，所第一发光二极管的负极与所述外部传感器的信号输出端，所述第一光敏三极管的输入端与所述第二上拉电阻的一端连接，所述第一光敏三极管的输出端接地，所述第二发光二极管的正极与外部传感器的信号输出端连接，所述第二发光二极管的负极施加有所述外部电压，所述第二光敏三极管的输入端与所述第二上拉电阻的一端连接，所述第二光敏三级管的输出端接地。

3.根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述驱动模块包括第三发光二极管和第四发光二极管，所述控制开关模块包括第三光敏三极管，所述第三发光二极管或所述第四发光二极管通电时，输出光信号至所述第三光敏三极管；

所述第三发光二极管的正极与所述外部传感器的信号输出端以及所述第四发光二极管的负极连接，所述第三发光二极管的负极与所述第四发光二极管的正极连接，且所述第三发光二极管的负极施加有所述外部电压。

4.根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，还包括电阻，所述驱动模块通过所述电阻与所述外部传感器的信号输出端连接。

5.根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述外部传感器电源电压与所述外部电压的差值大于所述驱动模块的驱动电压。

6.根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，所述外部传感器电源电压为24V，所述外部电压为12V。

7.根据权利要求1所述的信号检测电路，其特征在于，还包括电源，所述电源包括第一输出端和第二输出端，所述电源的第一输出端与所述第一上拉电阻的另一端连接，所述第二电源的第二输出端与所述驱动模块的另一端连接，所述电源与所述外部传感器的电源共地。

8.一种测量装置，其特征在于，包括传感器以及如权利要求1-7任意一项所述的信号检测电路，所述传感器的信号输出端与所述信号检测电路中驱动模块连接。

9.一种齿轮测速系统，其特征在于，包括MCU控制模块以及如权利要求8所述的测量装置，所述测量装置中控制开关模块输入端与所述MCU控制模块连接，所述测量装置中传感器感应待测齿轮转动，所述MCU控制模块根据接收到的电平信号，计数所述待测齿轮转速。