CN110120809A - 兼容型接口模块 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及电子技术领域，公开了一种兼容型接口模块，包括：状态检测支路、信号输出支路。状态检测支路用于接收传感器的触发信号，并在接收到传感器的触发信号时发出光信号；信号输出支路用于接收光信号，信号输出支路在接收到光信号时输出第一电平信号、在未接收到光信号时输出第二电平信号，无需根据传感器类型选择匹配接口，使得直接根据传感器的输出状态就能得到不同的输出信号，有利于提高信号识别的灵活性、以及信号处理效率。

Description

兼容型接口模块

技术领域

本发明实施例涉及电子技术领域，特别涉及一种兼容型接口模块。

背景技术

在工业控制、物流等领域，传感器有着广泛的应用。传感器的输出方式有模拟量型的，也有数字型的。数字型输出传感器包含有NPN型和PNP型，NPN型和PNP型传感器虽均为开关型传感器，但内部电路组成并不相同，所以电路输出也不相同，通常需要专门的接口与不同的传感器连接。

然而，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：传感器输出状态随着传感器类型的不同而不同，导致在实际使用时，必须根据传感器类型选择匹配接口或者根据接口类型选择匹配传感器。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种兼容型接口模块，无需根据传感器类型选择匹配接口，直接根据传感器的输出状态就能得到不同的输出信号，有利于提高信号识别的灵活性、以及信号处理效率。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种兼容型接口模块，包括：状态检测支路、信号输出支路；状态检测支路用于接收传感器的触发信号，并在接收到传感器的触发信号时发出光信号；信号输出支路用于接收光信号，信号输出支路在接收到光信号时输出第一电平信号、在未接收到光信号时输出第二电平信号。

本发明实施方式相对于现有技术而言，提供了一种兼容型接口模块，包括：状态检测支路、信号输出支路；状态检测支路用于接收传感器的触发信号，并在接收到传感器的触发信号时发出光信号；信号输出支路用于接收光信号，信号输出支路在接收到光信号时输出第一电平信号、在未接收到光信号时输出第二电平信号，通过此种电路设计可直接根据传感器的触发信号输出第一电平信号，在传感器无触发信号时输出第二电平信号，无需在兼容型接口模块的前端设置与不同传感器类型匹配的接口，直接根据传感器的输出状态就能得到不同的输出信号，有利于提高信号识别的灵活性、以及信号处理效率。

另外，状态检测支路包括：第一电阻、第二电阻、两个发光二极管、用于接收传感器的触发信号的第一节点、第二节点以及第一外部电源输入端；两个发光二极管反向并联在第一节点和所述第二节点之间；第一电阻的一端连接第二节点、另一端接地；第二电阻的一端连接第二节点、另一端连接第一外部电源输入端。

另外，还包括：输出端口，输出端口与信号输出支路连接，用于将信号输出支路输出的电平信号传输至下一单元。

另外，信号输出支路包括：光电接收器、第三电阻以及第二外部电源输入端；光电接收器的一端连接输出端口、且通过第三电阻连接第二外部电源输入端；光电接收器的另一端接地。

另外，信号输出支路包括：光电接收器、第三电阻以及第二外部电源输入端；光电接收器的一端连接第二外部电源输入端；光电接收器的另一端连接输出端口、且通过第三电阻接地。

另外，还包括：输入端口，输入端口与状态检测支路连接，用于接收传感器的触发信号，并将触发信号传输至状态检测支路。

另外，还包括：用于抑制瞬时脉冲的端口保护器；输入端口经由端口保护器接地。

另外，还包括：多个输入端口、端口切换器；多个输入端口连接端口切换器的输入端、端口切换器的输出端连接状态检测支路；每个输入端口用于接收传感器的触发信号；端口切换器用于选择性地将任意一输入端口接收到的传感器的触发信号传输至状态检测支路。

另外，还包括：多个端口保护器，每个端口保护器对应一输入端口，每个输入端口通过对应的端口保护器接地。

另外，状态检测支路和信号输出支路电气隔离。

附图说明

一个或多个实施例通过附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是根据本发明第一实施方式的兼容型接口模块的结构示意图；

图2是根据本发明第一实施方式的兼容型接口模块的电路示意图；

图3是根据本发明第一实施方式的兼容型接口模块一种可替换的电路示意图；

图4是根据本发明第二实施方式的兼容型接口模块的结构示意图；

图5是根据本发明第三实施方式的兼容型接口模块的电路示意图；

图6是根据本发明第三实施方式的兼容型接口模块一种可替换的电路示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

传感器的输出方式有模拟量型和数字量型两种类型，其中，数字型传感器分为NPN型和PNP型，这两种类型传感器的输出状态有很大不同。以NO型数字传感器为例，NPN-NO型传感器未被触发时，传感器输出端口处于悬空状态，被触发时，传感器输出端口处于低电平状态；而PNP-NO型传感器未被触发时，传感器输出端口处于悬空状态，被触发时，传感器输出端口处于高电平状态。由于这两种传感器的输出状态不同，导致实际使用时，必须根据传感器类型选择匹配接口或者根据接口类型选择匹配传感器，这给实际使用带来很多不便，接口模块的适应性差，效率低。

针对与此，本发明的第一实施方式提供了一种兼容型接口模块，其结构示意图如图1所示，包括：状态检测支路11和信号输出支路12，状态检测支路11用于接收传感器的触发信号，并在接收到传感器的触发信号时发出光信号；信号输出支路12用于接收光信号，信号输出支路12在接收到光信号时输出第一电平信号、在未接收到光信号时输出第二电平信号。

本实施方式中状态检测支路11接收到数字传感器的触发信号时，能够向信号输出支路12发出光信号，信号输出支路12在接收到光信号时发出第一电平信号，在未接收到光信号时发出第二电平信号，通过此种电路设计可直接根据传感器的触发信号输出第一电平信号，在传感器无触发信号时输出第二电平信号，无需在兼容型接口模块的前端设置与不同传感器类型匹配的接口，直接根据传感器的输出状态就能得到不同的输出信号，有利于提高信号识别的灵活性、以及信号处理效率。

进一步地，本实施方式中兼容型接口模块还包括：输出端口13，输出端口13与信号输出支路12连接，用于将信号输出支路12输出的电平信号传输至下一单元。

需要说明的是，本实施方式中信号输出支路12输出的第一电平信号可为高电平或低电平，相应的，第二电平信号可为低电平或高电平。

若信号输出支路12在接收到光信号时发出的第一电平信号为低电平，在未接收到光信号时发出的第二电平信号为高电平，则本实施方式中兼容型接口模块的电路示意图如图2所示：

状态检测支路11包括：第一电阻R1、第二电阻R2、两个发光二极管D、用于接收传感器的触发信号的第一节点1、第二节点2以及第一外部电源输入端V1；两个发光二极管D反向并联在第一节点1和所述第二节点2之间；第一电阻R1的一端连接第二节点2、另一端接地；第二电阻R2的一端连接第二节点2、另一端连接第一外部电源输入端V1。

信号输出支路12包括：光电接收器、第三电阻R3以及第二外部电源输入端V2；光电接收器的一端4连接输出端口13、且通过第三电阻R3连接第二外部电源输入端V2；光电接收器的另一端3接地。

需要强调的是，两个反向并联的发光二极管D与光电接收器共同组成光电隔离器件U2，本实施方式中仅为方便表述清楚各部件的功能而将其划分到两个支路中表述。

下面结合图2中兼容型接口模块的电路示意图、及工作时的电路内部的信号流向对图2中兼容型接口模块的工作原理进行具体说明：

以传感器为NPN型数字传感器为例进行说明：

由于NPN型数字传感器在被触发时，输出低电平，因此，第一节点1接收到NPN型数字传感器输出的低电平，第一外部电源输入端V1、第二电阻R2、第一发光二极管D1以及第一节点1形成回路，电流从第一外部电源输入端V1流向第一节点1。此时第一发光二极管D1导通，发出光信号，光电接收器接收光信号并导通，此时输出端口13接地输出低电平。

由于NPN型数字传感器在未被触发时，不输出电平信号，因此，第一节点1接收不到电平信号，状态检测支路11内部无法形成回路，两个发光二极管D均不导通。此时，光电接收器接收不到光信号，处于截止状态，输出端口13通过第三电阻R3连接第二外部电源输入端V2，此时输出端口13输出高电平。

以上，当第一节点1接收的是NPN型数字传感器的触发信号时，传感器状态、光电隔离器件U2的两个发光二极管D是否产生光信号、以及输出端口13电平状态的关系如下表1所示：

表1：

NPN型传感器状态	U2产生光信号	输出端口电平
			未被触发(悬空)	无	高
被触发(低电平，电源地)	有	低

以传感器为PNP型数字传感器为例进行说明：

由于PNP型数字传感器在被触发时，输出高电平，因此，第一节点1接收到PNP型数字传感器输出的高电平，此时，第一节点1、第二发光二极管D2、第一电阻R1及地形成回路，电流从第一节点1流向地。此时第二发光二极管D2导通，发出光信号，光电接收器接收光信号并导通，此时输出端口13接地输出低电平。

由于PNP型数字传感器在未被触发时，不输出电平信号，因此，第一节点1接收不到电平信号，状态检测支路11内部无法形成回路，两个发光二极管D均不导通。此时，光电接收器接收不到光信号，处于截止状态，输出端口13通过第三电阻R3连接第二外部电源输入端V2，此时输出端口13输出高电平。

以上，当第一节点1接收的是PNP型数字传感器的触发信号时，传感器状态、光电隔离器件U2的两个发光二极管D是否产生光信号、以及输出端口13电平状态的关系如下2所示：

表2：

PNP型传感器状态	U2产生光信号	输出端口电平
			未被触发(悬空)	无	高
被触发(高电平)	有	低

综上，可以看出，兼容型接口模块对于数字型传感器状态的识别与其类型无关，无论是NPN型数字传感器还是PNP型数字传感器，只要和该兼容型接口模块连接，输出端口13电平和传感器状态的关系均如下表3所示：

表3：

传感器状态	输出端口电平
		未被触发	高
被触发	低

若信号输出支路12在接收到光信号时发出的第一电平信号为高电平，在未接收到光信号时发出的第二电平信号为低电平，则本实施方式中兼容型接口模块的电路示意图如图3所示：

图3与图2中状态检测支路11的电路结构相同，信号输出支路12的电路结构不同。图3中信号输出支路11包括：光电接收器、第三电阻R3以及第二外部电源输入端V2；光电接收器的一端4连接第二外部电源输入端V2；光电接收器的另一端3连接输出端口13、且通过第三电阻R3接地。

由于在对图2的兼容型接口模块进行工作原理说明时，已经清楚说明无论是NPN型数字传感器还是PNP型数字传感器，状态检测支路11均能够在传感器触发时，接收到触发信号并发出光信号至信号输出支路12。鉴于图3与图2中状态检测支路11的电路结构相同，因此，图3中的状态检测支路11与图2中状态检测支路11功能相同，均能够在传感器被触发时，接收到触发信号并发出光信号至信号输出支路12。

图3中当状态检测支路11接收地到传感器的触发信号并发出光信号时，光电接收器接收光信号并导通，此时，输出端口13连接第二外部电源输入端V2，输出高电平；当状态检测支路11未接收到传感器的触发信号时，光电接收器未接收到光信号处于截止状态，此时，输出端口13通过第三电阻R3接地，输出低电平。

综上，图3中的兼容型接口模块对于数字型传感器状态的识别与其类型无关，无论是NPN型数字传感器还是PNP型数字传感器，只要和该兼容型接口模块连接，输出端口13电平和传感器状态的关系均如下表4所示：

表4：

传感器状态	输出端口电平
		未被触发	低
被触发	高

需要强调的是，与图2中一样，图3中的两个反向并联的发光二极管D与光电接收器共同组成光电隔离器件U2，本实施方式中仅为方便表述清楚各部件的功能而将其划分到两个支路中表述。

本实施方式中图2和图3给出了兼容型接口模块电路结构的两种实现方式，无论哪种实现方式，均可以实现无论是NPN型数字传感器还是PNP型数字传感器，只要和该兼容型接口模块连接，便可根据传感器的输出状态得到不同的输出信号，无需在兼容型接口模块的前端设置与不同传感器类型匹配的接口，有利于提高信号识别的灵活性、以及信号处理效率。

需要注意的是，在本发明实施方式中状态检测支路11和信号输出支路12之间电气隔离，状态检测支路11和信号输出支路12的地分别接在高低不同的电平，第一外部电源输入端V1和第二外部电源输入端V2分别输入不同的电源，从而避免状态检测支路11和信号输出支路12之间的电气干扰影响到对传感器信号识别的可靠性。

与现有技术相比，本实施方式提供了一种兼容型接口模块，状态检测支路11接收到数字传感器的触发信号时，能够向信号输出支路12发出光信号，信号输出支路12在接收到光信号时发出第一电平信号，在未接收到光信号时发出第二电平信号，通过此种电路设计可直接根据传感器的触发信号输出第一电平信号，在传感器无触发信号时输出第二电平信号，无需在兼容型接口模块的前端设置与不同传感器类型匹配的接口，直接根据传感器的输出状态就能得到不同的输出信号，有利于提高信号识别的灵活性、以及信号处理效率。

本发明的第二实施方式涉及一种兼容型接口模块。如图4所示，第二实施方式是对第一实施方式的改进，主要改进之处在于，还包括：输入端口14，输入端口14与状态检测支路11连接，用于接收传感器的触发信号，并将触发信号传输至状态检测支路11，提供了一种单路兼容型接口模块的实现方式。

进一步地，还包括：用于抑制瞬时脉冲的端口保护器15；输入端口14经由端口保护器15接地，端口保护器15可采用瞬态抑制二极管TVS实现。

本发明的第三实施方式涉及一种兼容型接口模块。如图5和图6所示，第三实施方式与第二施方式大致相同，主要区别之处在于：本实施方式中兼容型接口模块包括：多个输入端口14、端口切换器U1；多个输入端口14连接端口切换器U1的输入端、端口切换器U1的输出端连接状态检测支路11；每个输入端口14用于接收传感器的触发信号；端口切换U1器用于选择性地将任意一输入端口14接收到的传感器的触发信号传输至状态检测支路11。提供了一种多路兼容型接口模块的实现方式，从而提高了兼容型接口模块的集成度。

由于将多个输入端口14连接到端口切换器U1中实现多个传感器的信号输入，无需为每一个传感器配备对应的一套状态检测支路11和信号输出支路12，仅需为端口切换器U1配备一套状态检测支路11和信号输出支路12便可实现多个传感器的信号输入，提供了一种多路兼容型接口模块的实现方式，从而提高了兼容型接口模块的集成度。值得说明的是，端口切换器U1可采用数据选择器实现，如4选1数据选择器、8选1数据选择器、或16选1数据选择器等，可根据实际所需识别的传感器数量来选择数据选择器的类型。

进一步地，还包括：多个端口保护器15，每个端口保护器15对应一输入端口，每个输入端口通过对应的端口保护器15接地，端口保护器15可采用瞬态抑制二极管TVS实现。

如图5和图6所示，是本实施方式中多路兼容型接口模块的两种实现方式，两种实现方式的不同之处在于，信号输出支路12的电路结构不同，图5的信号输出支路12与第一实施方式中图2的信号输出支路12结构相同，图6的信号输出支路12与第一实施方式中图3的信号输出支路12结构相同。

由于上述两种实现方式的状态检测支路11的电路结构相同，因此，上述两种实现方式中端口切换器U1的连接方式相同。下面以8选1数据选择器为例对端口切换器U1的连接方式进行说明：

数据选择器有高电平有效和低电平有效两种类型，本方案中的8选1数据选择器低电平有效，其使能端接地，输出端Y连接信号检测模块的第一节点1，D0～D7的8个输入端分别连接输入端口，每个输入端口通过一瞬态抑制二极管接地，从而保护输入端口不受浪涌电压及静电的损坏；地址输入端S0、S1、S2，通过给予地址输入端不同的电平信号，从而选择D0～D7中对应的一路输入端口的信号输出。

本实施方式中8选1数据选择器连接了四路输入端口，分别为输入端口1、输入端口2、输入端口3和输入端口4，输入端口1通过瞬态抑制二极管Z1接地，输入端口2通过瞬态抑制二极管Z2接地，输入端口3通过瞬态抑制二极管Z3接地，输入端口4通过瞬态抑制二极管Z4接地，从而实现对各输入端口的保护。

本发明实施方式提供了一种兼容型接口模块包括：多个输入端口、端口切换器U1；多个输入端口连接端口切换器U1的输入端、端口切换器U1的输出端连接状态检测支路11；每个输入端口用于接收传感器的触发信号；端口切换U1器用于选择性地将任意一输入端口接收到的传感器的触发信号传输至状态检测支路11。由于将多个输入端口14连接到端口切换器U1中实现多个传感器的信号输入，无需为每一个传感器配备对应的一套状态检测支路11和信号输出支路12，仅需为端口切换器U1配备一套状态检测支路11和信号输出支路便可实现多个传感器的信号输入，提供了一种多路兼容型接口模块的实现方式，从而提高了兼容型接口模块的集成度。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种兼容型接口模块，其特征在于，包括：状态检测支路、信号输出支路；

所述状态检测支路用于接收传感器的触发信号，并在接收到传感器的触发信号时发出光信号；

所述信号输出支路用于接收所述光信号，所述信号输出支路在接收到所述光信号时输出第一电平信号、在未接收到所述光信号时输出第二电平信号。

2.根据权利要求1所述的兼容型接口模块，其特征在于，所述状态检测支路包括：第一电阻、第二电阻、两个发光二极管、用于接收所述传感器的触发信号的第一节点、第二节点以及第一外部电源输入端；

所述两个发光二极管反向并联在所述第一节点和所述第二节点之间；

所述第一电阻的一端连接所述第二节点、另一端接地；

所述第二电阻的一端连接所述第二节点、另一端连接所述第一外部电源输入端。

3.根据权利要求1所述的兼容型接口模块，其特征在于，还包括：输出端口，所述输出端口与所述信号输出支路连接，用于将所述信号输出支路输出的所述电平信号传输至下一单元。

4.根据权利要求3所述的兼容型接口模块，其特征在于，所述信号输出支路包括：光电接收器、第三电阻以及第二外部电源输入端；

所述光电接收器的一端连接所述输出端口、且通过所述第三电阻连接所述第二外部电源输入端；

所述光电接收器的另一端接地。

5.根据权利要求3所述的兼容型接口模块，其特征在于，所述信号输出支路包括：光电接收器、第三电阻以及第二外部电源输入端；

所述光电接收器的一端连接所述第二外部电源输入端；

所述光电接收器的另一端连接所述输出端口、且通过所述第三电阻接地。

6.根据权利要求1所述的兼容型接口模块，其特征在于，还包括：输入端口，所述输入端口与所述状态检测支路连接，用于接收所述传感器的触发信号，并将所述触发信号传输至所述状态检测支路。

7.根据权利要求6所述的兼容型接口模块，其特征在于，还包括：用于抑制瞬时脉冲的端口保护器；

所述输入端口经由所述端口保护器接地。

8.根据权利要求1所述的兼容型接口模块，其特征在于，还包括：多个输入端口、端口切换器；所述多个输入端口连接所述端口切换器的输入端、所述端口切换器的输出端连接所述状态检测支路；

每个所述输入端口用于接收所述传感器的触发信号；

所述端口切换器用于选择性地将任意一所述输入端口接收到的所述传感器的触发信号传输至所述状态检测支路。

9.根据权利要求8所述的兼容型接口模块，其特征在于，还包括：多个端口保护器，每个端口保护器对应一所述输入端口，每个所述输入端口通过对应的所述端口保护器接地。

10.根据权利要求1所述的兼容型接口模块，其特征在于，所述状态检测支路和所述信号输出支路电气隔离。