CN208819052U - 多功能状态量检测模块装置 - Google Patents
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Abstract
传统的信号量检测电路不具备通用性和推广性只能适应某一种信号输入量检测，在电子电路设计工作中只能设计成无源通断开关量检测或有源电压信号量检测，本实用新型公开了一种多功能状态量检测模块装置，采用光电耦合隔离器作为信号源输入与主控电路的隔离器件将输入信号隔离传输，经信号转换器的转换开关进入相应的状态量模式，并通过自恢复保险丝、瞬态电压抑制器、滤波电路和齐纳二极管等保护电路进行信号处理，再经光电耦合隔离器把输出信号与输入信号实施隔离传输，通过输出端口把信号与主控器连接输出，最终实现兼容多种状态量同时处理，并安全可靠稳定的输出，本实用新型模块结构简单、系统兼容性高、稳定性好、抗干扰性强使信号更安全可靠。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电子电路设计工作中的状态量检测电路，具体涉及一种多功能状态量检测模块装置。
背景技术
电子电路设计工作中，经常要对输入信号量进行处理工作，最常见的有两种状态量输入检测：开关信号量输入和电压信号量输入，传统的信号量检测电路不具备通用性和推广性只能适应某一种信号输入量检测，通常情况下，一套信号量检测电路设备需要依据不同的系统信号源设计成无源通断开关量检测或有源电压信号量检测。但在实际工作中，有可能两种信号量检测在同一项目中同时存在，目前采用设计成两种电路来满足实际需求，但设计成两种电路板，增加了设备数量与体积，电路复杂、结构庞大，且检测效率低，或者采用增加转换模块来实现，但增加转换模块明显增加成本和维护工作量。
又如申请号为201611078760.X的实用新型专利“一种混合输入信号量智能检测装置”，此实用新型采用信号量检测电路的光耦芯片和施密特触发器将开关量和模拟量信号源转换为通用的TTL电平信号，再经可编程控制器FPGA逻辑判定及控制电路处理后输出开关量信号，此实用新型可有效提高信号源的检测效率和检测稳定性，但工作时只能检测完一条输入信号再进行检测下一条输入信号，不能同时检测多种状态量的输入，对于工作量大的多种状态量的检测无法调高工作效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是：克服现有技术存在的不足，提供一种多功能状态量检测模块装置，电路结构简单且能充分适应多种检测环境，同时兼容多种状态量输入，同时进行处理并安全可靠稳定的输出。
本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是：一种多功能状态量检测模块装置，由多个相同的检测模块电路并联在主控电路的接口管脚上组成，所述检测模块电路包括信号转换器JP、瞬态电压抑制器TVS、滤波电路LC、齐纳二极管D和光电耦合隔离器U，所述信号转换器JP依次与所述瞬态电压抑制器TVS、所述滤波电路LC、限流电阻R40和所述齐纳二极管D串联成环路，所述齐纳二极管D与串联有电阻R43的指示灯LED并联，所述光电耦合隔离器U并联在所述指示灯LED的电路两端，所述光电耦合隔离器U上设置有外接电源且外接电源电路上连接有电阻R41，所述检测模块电路的各元器件上设置有多个不同功能的管脚，所述主控电路上设置有与所述检测模块电路上的所有管脚相匹配的接口管脚，所述主控电路和所述接口管脚之间设置有自恢复保险丝PPTC，所述自恢复保险丝PPTC与所述瞬态电压抑制器TVS、所述滤波电路LC以及所述齐纳二极管D构成所述检测模块电路的接口保护电路。
所述信号转换器JP的左端设置有中频电源IF-VCC-5V管脚，所述瞬态电压抑制器TVS的上下两端设置有输入端EDIN管脚和地线EGND管脚，所述滤波电路LC的内部电路上设置有中频地线IF-GND-5V管脚，所述齐纳二极管D的下端设置有所述中频地线IF-GND-5V管脚，所述光电耦合隔离器U上的所述外接电源电路的端头上设置有电源VCC-3.3V管脚和地线GND-3.3V管脚，且所述光电耦合隔离器U与所述电阻R41之间设置有信号源输入端DIN管脚。
所述主控电路上连接有八个所述检测模块电路，所述主控电路的P420端设置有八对输入端EDIN0～EDIN7接口管脚和地线EGND0～EGND7接口管脚，所述自恢复保险丝PPTC设置有八个且位于所述主控电路和输入端EDIN接口管脚之间，所述主控电路的P421端设置有电源VCC-3.3V接口管脚、地线GND-3.3V接口管脚、中频电源IF-VCC-5V接口管脚、中频地线IF-GND-5V接口管脚和八个信号源输入端DIN0～DIN7接口管脚。
所述信号转换器JP为三端隔离转换器，其中所述中频电源IF-VCC-5V管脚连接所述主控电路P421端的所述中频电源IF-VCC-5V接口管脚，所述信号转换器JP通过转换开关电路连接所述瞬态电压抑制器TVS，所述瞬态电压抑制器TVS为两个二极管反向相接，其中所述输入端EDIN管脚和所述地线EGND管脚分别连接所述主控电路P420端对应编号的所述输入端EDIN接口管脚和所述地线EGN接口管脚，所述滤波电路LC由两个电容并联一个电感组成，其中所述中频地线IF-GND-5V管脚设置在两个所述电容之间，所述中频地线IF-GND-5V管脚连接所述主控电路P421端的所述中频地线IF-GND-5V接口管脚，所述齐纳二极管D下端的所述中频地线IF-GND-5V管脚连接所述主控电路P421端的所述中频地线IF-GND-5V接口管脚，所述光电耦合隔离器U作为信号源输入与所述主控电路的隔离元件，其中所述信号源输入端DIN管脚连接所述主控电路P421端对应编号的所述信号源输入端DIN接口管脚，所述电源VCC-3.3V管脚和所述地线GND-3.3V管脚连接所述主控电路P421端的所述电源VCC-3.3V接口管脚和所述地线GND-3.3V接口管脚。
所述瞬态电压抑制器TVS采用型号为P6SMB26CA的TVS管抑制瞬态高压脉冲的冲击，所述齐纳二极管D采用型号为MM3Z5V1ST1G的稳压二极管控制信号在安全范围内，所述光电耦合隔离器U采用型号为PS2701-1的光耦实施信号隔离传输。
本实用新型的有益效果是：
1）多功能性：采用信号转换器可实现多种状态量的信号输入，兼容性更高，稳定性更好。
2）安全性：采用多种保护措施提高了信号的抗干扰性，并通过高可靠性的光电耦合隔离器做信号隔离处理，实现信号安全更可靠。
3）易操作性：输入信号更灵活，模式分类更方便，且可以现场根据实际需求及时修改模式，极易维护操作。
附图说明
图1本实用新型的结构框图；
图2本实用新型的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步的解释和说明：
实施例：一种多功能状态量检测模块装置，由多个相同的检测模块电路并联在主控电路的接口管脚上组成，检测模块电路包括信号转换器JP、瞬态电压抑制器TVS、滤波电路LC、齐纳二极管D和光电耦合隔离器U，述信号转换器JP依次与瞬态电压抑制器TVS、滤波电路LC、限流电阻R40和齐纳二极管D串联成环路，齐纳二极管D与串联有电阻R43的指示灯LED并联，光电耦合隔离器U并联在指示灯LED的电路两端，光电耦合隔离器U上设置有外接电源且外接电源电路上连接有电阻R41，检测模块电路的各元器件上设置有多个不同功能的管脚，主控电路上设置有与检测模块电路上的所有管脚相匹配的接口管脚，主控电路和接口管脚之间设置有自恢复保险丝PPTC，自恢复保险丝PPTC与瞬态电压抑制器TVS、滤波电路LC以及齐纳二极管D构成检测模块电路的接口保护电路。
信号转换器JP的左端设置有中频电源IF-VCC-5V管脚，瞬态电压抑制器TVS的上下两端设置有输入端EDIN管脚和地线EGND管脚，滤波电路LC的内部电路上设置有中频地线IF-GND-5V管脚，齐纳二极管D的下端设置有中频地线IF-GND-5V管脚，光电耦合隔离器U上的外接电源电路的端头上设置有电源VCC-3.3V管脚和地线GND-3.3V管脚，且光电耦合隔离器U与电阻R41之间设置有信号源输入端DIN管脚。
主控电路上连接有八个检测模块电路，主控电路的P420端设置有八对输入端EDIN0～EDIN7接口管脚和地线EGND0～EGND7接口管脚，自恢复保险丝PPTC设置有八个且位于主控电路和输入端EDIN接口管脚之间，主控电路的P421端设置有电源VCC-3.3V接口管脚、地线GND-3.3V接口管脚、中频电源IF-VCC-5V接口管脚、中频地线IF-GND-5V接口管脚和八个信号源输入端DIN0～DIN7接口管脚。
信号转换器JP为三端隔离转换器，其中中频电源IF-VCC-5V管脚连接主控电路P421端的中频电源IF-VCC-5V接口管脚，信号转换器JP通过转换开关电路连接瞬态电压抑制器TVS，瞬态电压抑制器TVS为两个二极管反向相接，其中输入端EDIN管脚和地线EGND管脚分别连接主控电路P420端对应编号的输入端EDIN接口管脚和地线EGN接口管脚，滤波电路LC由两个电容并联一个电感组成，其中中频地线IF-GND-5V管脚设置在两个电容之间，中频地线IF-GND-5V管脚连接主控电路P421端的中频地线IF-GND-5V接口管脚，齐纳二极管D下端的中频地线IF-GND-5V管脚连接主控电路P421端的中频地线IF-GND-5V接口管脚，光电耦合隔离器U作为信号源输入与主控电路的隔离元件，其中信号源输入端DIN管脚连接主控电路P421端对应编号的信号源输入端DIN接口管脚，电源VCC-3.3V管脚和地线GND-3.3V管脚连接主控电路P421端的电源VCC-3.3V接口管脚和地线GND-3.3V接口管脚。
瞬态电压抑制器TVS采用型号为P6SMB26CA的TVS管抑制瞬态高压脉冲的冲击，齐纳二极管D采用型号为MM3Z5V1ST1G的稳压二极管控制信号在安全范围内，光电耦合隔离器U采用型号为PS2701-1的光耦隔离信号传输。
工作原理：检测信号之前，连接光电耦合隔离器U和信号转换器JP的外部电源电路进行通电，从信号源输入端DIN0～DIN7接口管脚中任意选择一个和多个输入信号源，经光电耦合隔离器U的信号源输入端DIN管脚输入到光电耦合隔离器U内，通过光电耦合隔离器U将输入信号与主控电路进行隔离传输，输入信号经信号转换器JP并根据输入信号量的状态分类判断为开关信号输入模式或电压信号输入模式。
当模式为开关信号输入模式时：信号转换器JP调节到开关输入模式，开关量信号的动作相当于把瞬态电压抑制器TVS的输入端EDIN管脚和地线EGND管脚短接，实现开关量信号的输入，信号转换器JP的中频电源IF-VCC-5V管脚通过信号输入；当模式为电压信号输入模式时：信号转换器JP调节到开关输入模式，电压信号量的V+连接输入端EDIN管脚，V-连接地线EGND管脚，输入电压等级根据方案设计的输入电压级别：3V,5V,9V,12V进行调节，也可以通过限流电阻进行相应调节。
输入信号经过瞬态电压抑制器TVS抑制瞬态高压脉冲的冲击，并通过滤波电路LC将高频干扰信号滤除，再经过齐纳二极管D把信号控制在安全范围内，最后通过光电耦合隔离器U将输出信号与主控电路实施隔离传输，最后通过输出端口把信号与主控器连接输出，最终实现兼容多种状态量输入，同时处理并安全可靠稳定的输出。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
Claims (5)
1.一种多功能状态量检测模块装置，其特征在于：由多个相同的检测模块电路并联在主控电路的接口管脚上组成，所述检测模块电路包括信号转换器JP、瞬态电压抑制器TVS、滤波电路LC、齐纳二极管D和光电耦合隔离器U，所述信号转换器JP依次与所述瞬态电压抑制器TVS、所述滤波电路LC、限流电阻R40和所述齐纳二极管D串联成环路，所述齐纳二极管D与串联有电阻R43的指示灯LED并联，所述光电耦合隔离器U并联在所述指示灯LED的电路两端，所述光电耦合隔离器U上设置有外接电源且外接电源电路上连接有电阻R41，所述检测模块电路的各元器件上设置有多个不同功能的管脚，所述主控电路上设置有与所述检测模块电路上的所有管脚相匹配的接口管脚，所述主控电路和所述接口管脚之间设置有自恢复保险丝PPTC，所述自恢复保险丝PPTC与所述瞬态电压抑制器TVS、所述滤波电路LC以及所述齐纳二极管D构成所述检测模块电路的接口保护电路。
2.根据权利要求1所述的多功能状态量检测模块装置，其特征在于：所述主控电路上连接有八个所述检测模块电路，所述主控电路的P420端设置有八对输入端EDIN0～EDIN7接口管脚和地线EGND0～EGND7接口管脚，所述自恢复保险丝PPTC设置有八个且位于所述主控电路和输入端EDIN接口管脚之间，所述主控电路的P421端设置有电源VCC-3.3V接口管脚、地线GND-3.3V接口管脚、中频电源IF-VCC-5V接口管脚、中频地线IF-GND-5V接口管脚和八个信号源输入端DIN0～DIN7接口管脚；所述信号转换器JP的左端设置有中频电源IF-VCC-5V管脚，所述瞬态电压抑制器TVS的上下两端设置有输入端EDIN管脚和地线EGND管脚，所述滤波电路LC的内部电路上设置有中频地线IF-GND-5V管脚，所述齐纳二极管D的下端设置有所述中频地线IF-GND-5V管脚，所述光电耦合隔离器U上的所述外接电源电路的端头上设置有电源VCC-3.3V管脚和地线GND-3.3V管脚，且所述光电耦合隔离器U与所述电阻R41之间设置有信号源输入端DIN管脚。
3.根据权利要求2所述的多功能状态量检测模块装置，其特征在于：所述信号转换器JP的所述中频电源IF-VCC-5V管脚连接所述主控电路P421端的所述中频电源IF-VCC-5V接口管脚；所述瞬态电压抑制器TVS的所述输入端EDIN管脚和所述地线EGND管脚分别连接所述主控电路P420端对应编号的所述输入端EDIN接口管脚和所述地线EGN接口管脚；所述滤波电路LC的所述中频地线IF-GND-5V管脚连接所述主控电路P421端的所述中频地线IF-GND-5V接口管脚；所述齐纳二极管D的所述中频地线IF-GND-5V管脚连接所述主控电路P421端的所述中频地线IF-GND-5V接口管脚；所述光电耦合隔离器U与所述电阻R41之间的所述信号源输入端DIN管脚连接所述主控电路P421端对应编号的所述信号源输入端DIN接口管脚，所述外接电源电路的所述电源VCC-3.3V管脚和所述地线GND-3.3V管脚连接所述主控电路P421端的所述电源VCC-3.3V接口管脚和所述地线GND-3.3V接口管脚。
4.根据权利要求2所述的多功能状态量检测模块装置，其特征在于：所述信号转换器JP为三端隔离转换器，所述信号转换器JP通过转换开关电路连接所述瞬态电压抑制器TVS，所述瞬态电压抑制器TVS为两个二极管反向相接，所述滤波电路LC由两个电容并联一个电感组成，所述中频地线IF-GND-5V管脚设置在两个所述电容之间，所述光电耦合隔离器U作为信号源输入与所述主控电路的隔离元件。
5.根据权利要求1所述的多功能状态量检测模块装置，其特征在于：所述瞬态电压抑制器TVS采用型号为P6SMB26CA的TVS管抑制瞬态高压脉冲的冲击，所述齐纳二极管D采用型号为MM3Z5V1ST1G的稳压二极管，所述光电耦合隔离器U采用型号为PS2701-1的光耦隔离信号传输。
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| CN109375536A (zh) * | 2018-09-27 | 2019-02-22 | 郑州华力信息技术有限公司 | 多功能状态量检测模块装置 |
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