CN1719386A - 数字信号采集电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及数字信号采集电路，为解决现有同类采集电路仅能采集无源干接点信号的问题，本发明的数字信号采集电路中包括与被采集开关连接的第一、第二输入端，还包括一个电源，该电源的第一极电压高于第二极电压，在所述第一输入端与电源第一级之间接有第一切换开关。其中，所述第一输入端可经第一限流电阻(R24)直接输出采集结果信号，也可经光电耦合器隔离输出采集结果信号；所述第二输入端可直接与电源第二极连接，也可经第二切换开关与电源第二极连接。其中，如果电源的第一极为正电源，则第二极为地；如果第一极为地，则第二极为负电源。通过所述第一、第二切换开关的不同设置状态，可分别实现对无源开关和有源开关信号的采集。

Description

数字信号采集电路
技术领域
本发明涉及一种信号采集电路，更具体地说，涉及一种既能采集无源干接点开关量信号，又能采集有源开关量电平信号的数字信号采集电路。
背景技术
就数字信号的采集技术而言，现有技术中常用的数字信号采集电路仅能用于采集无源干接点信号，即从设备上对需要采集的无源干接点供电，使得输入隔离光电耦合器的信号状态与干接点的工作状态相关。其典型电路如图1所示，其中，当与接插件J7连接的干接点(未在图中画出)闭合时，+24V电压经接插件J7的第1脚连接到需采集的干接点，再经接插件J7的第2脚和电阻R14，加到光电耦合器U74中的发光二极管上，使该发光二极管导电发光，从而使得光电耦合器U74处于导通状态；当与接插件J7连接的干接点断开时，+24V电压无法加到光电耦合器中的发光二极管上，此时光电耦合器处于断开状态。也就是说，光电耦合器的导通对应于干接点的闭合，光电耦合器的断开则对应于干接点的断开，通过对这两种状态的判别，即可实现对无源干接点信号(闭合/断开)的采集。图中的稳压二极管DA74对光电耦合器中的发光二极管起到稳压保护作用。这种电路存在的一个主要缺陷是：无法对有源开关量电平信号进行采集，仅能用于采集无源干接点信号。
发明内容
本发明要解决现有的数字信号采集电路无法对有源开关量电平信号进行采集，仅能用于采集无源干接点信号的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种数字信号采集电路，包括与被采集开关连接的第一、第二输入端，还包括一个电源，所述电源的第一极的电压高于第二极的电压，其中，在所述电源的第一极与所述第一输入端之间还接有一个第一切换开关。
在本发明的一种优选方案中，所述第一输入端经第一限流电阻输出采集结果信号；所述第二输入端与所述电源的第二极连接。
在本发明的第二种优选方案中，所述第二输入端与所述电源的第二极连接；所述第一输入端还经第一限流电阻与一个光电耦合器的输入极中的发光二极管的正极连接，所述第二输入端还与所述发光二极管的负极连接；所述光电耦合器的输出级根据所述发光二极管的发光与否输出相应的信号作为采集结果信号。
在所述第二种优选方案中，还可以：在所述第二输入端与所述电源的第二极之间接一个第二切换开关；在所述第二输入端与所述发光二极管的负极之间串接一个第二限流电阻；以及在所述发光二极管的正极与第二输入端之间反向连接一个稳压二极管。其中，所述第一、第二切换开关最好为可同时闭合或断开的联动开关。
本发明中，如果所述电源的第一极为正电源，例如+24V，则第二极为地；如果所述电源的第一极为地，则第二极为负电源，例如-24V。此外，还可在所述电源的第一极与第一切换开关之间串接一个第三限流电阻。
本发明中，还可增设一个接插件，所述被采集的信号可从所述接插件引入，并输出到所述第一、第二输入端。
本发明中，所述开关可以是拨码开关、多路模拟开关或继电器。
由上述方案可知，本发明通过在传统电路中增设切换开关，并通过切换开关的不同设置状态，可实现对无源干接点开关量信号和有源开关量信号的采集，其中还使用限流电阻和稳压二极管等对有源开关量电平信号进行带保护。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术中的一个典型的数字信号采集电路的示意图；
图2是本发明一个优选实施例中的数字信号采集电路的示意图；
图3是本发明另一个优选实施例中的数字信号采集电路的示意图。
具体实施方式
由前面的描述可知，本发明的目的是要设计一种既能采集无源干接点开关量信号，又能采集有源开关量电平信号的电路。
本发明的一个优选实施例如图3所示，其中，在SW7内有两个切换开关，第一切换开关的第一端与+24V电压连接，第二切换开关的第一端与地连接，两个开关的第二端分别与整个采集电路的第一、第二输入端连接。
当SW7中的两个切换开关处于全ON(即闭合)时，可用于采集无源干接点开关量信号，即通过接插件J10与无源干接点连接；此时，如果与接插件J10连接的干接点信号闭合，+24V电压经电阻R47、第一切换开关、接插件J10、第二切换开关后接地，也就是说，此时光电耦合器U15中的发光二极管上无电压，光电耦合器处于断开状态，光电耦合器的输出级没有输出信号；如果与接插件J10连接的干接点信号断开，则+24V电压经电阻R47、R24加在光电耦合器中的发光二极管上，使光电耦合器处于导通状态，此时光电耦合器的输出级有输出信号，由此可以实现对干接点信号的隔离采集。
当切换开关SW7处于全OFF(断开)时，可用于采集有源开关量电平信号，即通过接插件J10与有源开关连接。此时，当由接插件J10输入的电平信号低于某一下限阀值时，光电耦合器U15中的发光二极管两端的电压过低，光电耦合器处于断开状态；当由J10输入的电平信号高于某一上限阀值时，光电耦合器中的发光二极管发光，光电耦合器处于导通状态。由此可以实现对有源开关量电平信号的隔离采集。
针对不同有源开关量电平信号，可以选择相应的限流电阻R23、R24、稳压二极管D9、以及光电耦合器U15。对于如图3所示的电路，其输入电平信号可为0～1V、5V～26V两种状态，其中所选用的光电耦合器U15中的发光二极管的导通压降为1.2V，稳压二极管D9的稳压值则为2.4V，限流电阻R23为560欧姆，R24为1K欧姆。当输入电平信号为0～1V时，光电耦合器中的发光二极管无法导通发光，光电耦合器处于断开状态；当输入电平信号为5V～26V时，光电耦合器中的发光二极管导通发光，光电耦合器处于导通状态，阻值为560欧姆的限流电阻R23和稳压值为2.4V的稳压二极管能够保证光电耦合器中发光二极管的输入电流不会过大，以满足5V～26V的宽范围要求。
由上面的描述可知，本实施例甲，通过两个切换开关的不同设置状态，实现了对无源干接点开关量信号和有源开关量信号的隔离采集，并使用限流电阻和稳压二极管等对有源开关量电平信号进行带保护。具体实施时，其中的开关SW7可以采用拨码开关、多路模拟开关、继电器等。当采用多路模拟开关时，可通过软件对其进行控制，以根据输入信号的类型对开关状态进行设置；当使用拨码开关时，则需根据输入信号类型进行手动设置。图3中的电容C27、C28和双向稳压二极管D33、D34用于起到防雷作用。
具体实施时，如果被测开关中使用的是负电源，则还可相应地采用负电源来工作，例如将原来的+24V正电源改为地GND，而原来的地GND则改为负电源-24V。另外，还可以省去其中的第二切换开关而仅保留第一切换开关，也就是让图3中的第二输入端直接接地，此时应删除其中的电容C27和双向稳压二极管D33。
本发明的一个更简化的实施例如图2所示，其中没有光电耦合器，所以是直接采集而不是隔离采集。其中设有一个接插件J10，被采集的信号可从该接插件J10引入；该采集电路的第一输入端经切换开关K3、限流电阻R47与+24V电源连接，并经另一限流电阻R24输出采集结果信号；采集电路的第二输入端则直接接地。其中的电容C28和双向稳压极管D34用于起到防雷作用。
本实施例中，当开关K3闭合时，接插件J10的上部管脚接+24V，下部管脚接地，可用于检测无源开关信号：此时，如果与接插件J10连接的干接点信号闭合，则输出信号为一个低电平；如果与接插件J10连接的干接点信号断开，则输出信号为一个高电平。当开关K3断开时，+24V电源被断开，第二脚依然接地，此时可用于检测有源开关信号，其前提是外部有源开关信号与内部共地。

Claims (10)

1、一种数字信号采集电路，包括与被采集开关连接的第一、第二输入端，其特征在于，还包括一个电源，所述电源的第一极的电压高于第二极的电压，在所述电源的第一极与所述第一输入端之间还接有一个第一切换开关。
2、根据权利要求1所述的数字信号采集电路，其特征在于，所述第一输入端经第一限流电阻(R24)输出采集结果信号；所述第二输入端与所述电源的第二极连接。
3、根据权利要求1所述的数字信号采集电路，其特征在于，
所述第二输入端与所述电源的第二极连接；
所述第一输入端还经第一限流电阻(R24)与一个光电耦合器的输入极中的发光二极管的正极连接，所述第二输入端还与所述发光二极管的负极连接；
所述光电耦合器的输出级根据所述发光二极管的发光与否输出相应的信号作为采集结果信号。
4、根据权利要求3所述的数字信号采集电路，其特征在于，所述第二输入端经一个第二切换开关与所述电源的第二极连接。
5、根据权利要求4所述的数字信号采集电路，其特征在于，在所述第二输入端与所述发光二极管的负极之间还串接有第二限流电阻(R23)。
6、根据权利要求5所述的数字信号采集电路，其特征在于，在所述发光二极管的正极与第二输入端之间还反向连接有一个稳压二极管(D9)。
7、根据权利要求4所述的数字信号采集电路，其特征在于，所述第一、第二切换开关为同时闭合或断开的联动开关。
8、根据权利要求1-7中任一项所述的数字信号采集电路，其特征在于，其中：
所述电源的第一极为正电源，第二极为地；或者，所述电源的第一极为地，第二极为负电源；
在所述电源的第一极与第一切换开关之间还串接有第三限流电阻(R47)。
9、根据权利要求1-7中任一项所述的数字信号采集电路，其特征在于，还包括一个接插件，所述被采集的信号可从所述接插件引入，并输出到所述第一、第二输入端。
10、根据权利要求1-7中任一项所述的数字信号采集电路，其特征在于，所述开关是拨码开关、多路模拟开关或继电器。
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