CN203968106U - 一种在单一接口上实现多种工业控制信号接口类型的电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种在单一接口上实现多种工业控制信号接口类型的电路，所述IO端口连接电流限制电路，电流限制电路分别连接电压限制电路、PNP型三极管的集电极、NPN型三极管的集电极，所述电压限制电路分别连接AD转换电路、内部电路输入端口，所述PNP型三极管及NPN型三极管的基极连接功能选择和控制电路，所述PNP型三极管及NPN型三极管的发射极均接地；本实用新型综合整合多种功能，保持了系统的简洁性和低成本，可以为控制器提供灵活的IO配置能力，为实际运用提供了极大的灵活性，也为智能相机之类的体积小巧的工业用电器提供了一种可配置多功能输入输出接口，通过采用了创新的电路设计，达到了可按照需要灵活进行接口类型配置的目的。

Description

一种在单一接口上实现多种工业控制信号接口类型的电路

[技术领域]

本实用新型涉及工业控制信号接口技术领域，具体地说是一种在单一接口上实现多种工业控制信号接口类型的电路。

[背景技术]

智能相机作为一种新出现的工业用控制器，在视觉检测领域有其特殊的功能和定位，但是智能相机普遍面临的一个问题是对外输入输出接口的数量有限，很大程度上限制了智能相机作为控制器使用。

传统的工业控制器例如PLC经过多年的发展，逐渐形成了一些工业标准的接口类型，通常情况下，每个单独的IO接口仅仅支持单一的接口类型，常用的接口类型如下：

●输入

■TTL输入

■0-24V输入

■光电耦合器输入

■模拟量输入

●输出

■PNP输出

■NPN输出

■继电器触点输出。

智能相机向控制领域的扩展使用，也有必要尽量兼容上面这些接口标准，如何将每个可用的IO接口，都可以配置为上述任一接口类型，已是急需解决的技术问题。

[实用新型内容]

本实用新型的目的就是要解决上述的不足，而提供一种在单一接口上实现多种工业控制信号接口类型的电路。通过完善的设计在保持接口安全的前提下，实现接口类型按需要进行配置使用的目的。

为实现上述目的设计一种在单一接口上实现多种工业控制信号接口类型的电路，包括IO端口28、电压限制电路24、电流限制电路26、AD转换电路23、PNP型三极管25及NPN型三极管27，所述IO端口28连接电流限制电路26，所述电流限制电路26分别连接电压限制电路24、PNP型三极管25的集电极、NPN型三极管27的集电极，所述电压限制电路24分别连接AD转换电路23、内部电路输入端口22，所述PNP型三极管25及NPN型三极管27的基极连接功能选择和控制电路21，所述PNP型三极管25及NPN型三极管27的发射极均接地。

所述电压限制电路24包括NPN型三极管3、电流/电压检测电阻32及误差放大电路31，所述NPN型三极管3的基极连接误差放大电路31的输出端，所述NPN型三极管3的发射极分别连接误差放大电路31的同相输入端、电流/电压检测电阻32的一端，所述电流/电压检测电阻32的一端连接误差放大电路31的反相输入端。

本实用新型同现有技术相比，本实用新型综合整合多种功能，保持了系统的简洁性和低成本，可以为控制器提供灵活的IO配置能力，为实际运用提供了极大的灵活性，也为智能相机之类的体积小巧的工业用电器提供了一种可配置多功能输入输出接口。通过采用了创新的电路设计，在保证电路安全的前提下，达到了可按照需要灵活进行接口类型配置的目的。

本实用新型包括了NPN输出功能，可以接受从外部输入的电流，以此来驱动高端连接电源的外部设备；PNP输出功能，可以实现对外部设备的电流输出，以此来实现对接地的外部设备的驱动；TTL输入功能，可以接受标准的5V TTL和3.3V LVTTL信号的输入；TTL输出功能，可以实现标准的3.3V LVTTL信号的输出；电流限制和电压限制功能，电流限制主要有两个方面，一个方面是实现当外部出现高电压的情况下，保护内部电流不遭到损伤，另一个方面是当外部电路出现短路时，包括内部电路；模拟量输入功能，在保证接口具有上述这些类型的可配置特征下，还可以配置为模拟量的输入，其关键点在于该功能和电流限制功能有冲突。

[附图说明]

图1是本实用新型的功能方框图；

图2是本实用新型的电方框原理图；

图3是图2中电压限制电路的详细电路图；

图中：11、控制和译码逻辑，12、AD转换单元，13、PNP驱动单元，14、NPN驱动单元，15、TTL驱动单元，16、TTL输入单元，17、AD驱动单元，18保护电路，19、IO端口，21、功能选择和控制电路，22、内部电路输入端口，23、AD转换电路，24、电压限制电路，25、PNP型三极管，26、电流限制电路，27、NPN型三极管，28、IO端口，3、NPN型三极管，31、误差放大电路，32、电流/电压检测电阻。

[具体实施方式]

下面结合附图对本实用新型作以下进一步说明：

参见图1，控制盒译码逻辑11和控制器总线相连接，控制器同通过控制总线选通不同的控制功能单元：PNP驱动单元13、NPN驱动单元14、TTL驱动单元15、TTL输入单元16、AD驱动单元17，输出单元在控制逻辑的控制下，任一时刻只有一个输出处于活动状态，而输入均处于活动状态，其中驱动单元17与AD转换单元12连接，AD转换单元12为控制器内部功能。

保护电路18负责完成输入和输出的过电流和过电压保护，确保在全部的使用状态下电路功能完好，同时，确保在AD驱动单元17的使用范围内，不引入额外的误差。

具体实施电路参见图2，其中功能选择和控制电路21、内部电路输入端口22、AD转换电路23是在控制逻辑出端口，输出级由PNP型三极管25和NPN型三极管27分别构成PNP和NPN输出功能，对外的端口由电流限制电路26提供电流限制保护，同时，输入到控制器内部的信号经由电压限制电路24电压限制电路提供给内部电路的内部电路输入端口22和AD转换电路23，以此完成所有的功能。

图3是图2中电压限制电路24的详细电路图，从图中可以看出，整个保护电路是在电路回路中加入了电流/电压检测电阻32和误差放大电路31，误差放大电路31对检测到的过流和过压情况进行检测，进而调整处于放大状态的NPN型三极管，调节回路的阻抗，实现保护的功能，而误差放大电路31实际上处于一种非线性的状态，当输入电压在AD范围内时，NPN型三极管3处于导通状态，因此，在保护的同时，也不影响小信号模拟量的信号质量。

本实用新型并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种在单一接口上实现多种工业控制信号接口类型的电路，包括IO端口(28)、电压限制电路(24)、电流限制电路(26)、AD转换电路(23)、PNP型三极管(25)及NPN型三极管(27)，其特征在于：所述IO端口(28)连接电流限制电路(26)，所述电流限制电路(26)分别连接电压限制电路(24)、PNP型三极管(25)的集电极、NPN型三极管(27)的集电极，所述电压限制电路(24)分别连接AD转换电路(23)、内部电路输入端口(22)，所述PNP型三极管(25)及NPN型三极管(27)的基极连接功能选择和控制电路(21)，所述PNP型三极管(25)及NPN型三极管(27)的发射极均接地。

2.如权利要求1所述的在单一接口上实现多种工业控制信号接口类型的电路，其特征在于：所述电压限制电路(24)包括NPN型三极管(3)、电流/电压检测电阻(32)及误差放大电路(31)，所述NPN型三极管(3)的基极连接误差放大电路(31)的输出端，所述NPN型三极管(3)的发射极分别连接误差放大电路(31)的同相输入端、电流/电压检测电阻(32)的一端，所述电流/电压检测电阻(32)的一端连接误差放大电路(31)的反相输入端。