CN209197775U - 传感器的接口电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种传感器的接口电路，包括输入端子、输出端子、NPN型半导体开关管和PNP型半导体开关管，PNP型半导体开关管的发射极连接到供电电源，NPN型半导体开关管的发射极连接到参考地，NPN型半导体开关管的集电极和PNP型半导体开关管的集电极连接到输出端子；接口电路还包括电压比较单元，电压比较单元的输入端连接到输入端子以及基准电压、输出端连接到NPN型半导体开关管和PNP型半导体开关管的控制端。本实用新型通过控制输入信号的电压实现NPN型半导体开关管和PNP型半导体开关管中的一个导通，不用再区分输出接口，这给传感器在现场的应用、厂家的备货库存都带来极大便利。
Description
技术领域
本实用新型涉及传感器领域，更具体地说，涉及一种传感器的接口电路。
背景技术
传感器是自动化领域广泛使用的一种产品，比如光电开关、接近开关、位置开关等，这些开关的接口一般采用NPN型半导体开关管输出或PNP型半导体开关管输出。
传统的传感器集电极开路NPN型半导体开关管及PNP型半导体开关管输出电路如图1、2所示，这种做法的缺点是客户在使用的时候要区分所需要的接口是NPN型半导体开关管输出或PNP型半导体开关管输出，这两种接口是不能通用的。还有一种做法是用推挽输出电路来兼容NPN型半导体开关管及PNP型半导体开关管输出电路，如图3所示，这种做法的缺点是电路无法驱动大负载，由于开关管工作在放大区，在负载较大的情况下，开关管上的电压降比较大。
传感器的电路输出形式为NPN型半导体开关管输出或PNP型半导体开关管输出，客户在使用传感器的时候要对输出形式进行区分，一般的区分做法是在产品铭牌上标注接线端子或接线颜色的接线说明，以告诉客户在接线的时候哪个是NPN型半导体开关管，哪个是PNP型半导体开关管，此方法操作不便，客户容易误操作；且每个厂家要求的输出形式也不相同，这给客户的备货、库存也带来不便。
实用新型内容
本实用新型实施例提供一种传感器的接口电路，旨在解决现有传感器的电路输出形式为NPN型半导体开关管输出或PNP型半导体开关管输出，客户在使用传感器的时候要对输出形式进行区分，容易误操作；且每个厂家要求的输出形式也不相同，这给客户的备货、库存也带来不便的问题。
本实用新型实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种传感器的接口电路，包括输入端子、输出端子、NPN型半导体开关管和PNP型半导体开关管，所述PNP型半导体开关管的发射极连接到供电电源，所述NPN型半导体开关管的发射极连接到参考地，所述NPN型半导体开关管的集电极和所述PNP型半导体开关管的集电极连接到所述输出端子；所述接口电路还包括电压比较单元，所述电压比较单元的输入端连接到所述输入端子以及基准电压、输出端分别连接到所述NPN型半导体开关管和PNP型半导体开关管的控制端，并根据所述输入端子电压与基准电压的比较结果输出使所述NPN型半导体开关管和所述PNP型半导体开关管中的一个导通的电平信号。
在本实用新型实施例所述的传感器的接口电路中，所述电压比较单元包括第一电压比较子单元，所述第一电压比较子单元的输入端连接到所述输入端子以及基准电压、输出端连接到所述PNP型半导体开关管的控制端，并根据所述输入端子电压与基准电压的比较结果输出使所述PNP型半导体开关管导通或关断的电平信号。
在本实用新型实施例所述的传感器的接口电路中，所述第一电压比较子单元包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；其中，所述第一电阻分别连接所述输入端子和所述第一运算放大器的同相输入端；所述第二电阻分别连接所述第一运算放大器的同相输入端和输出端；所述第三电阻分别连接所述第一运算放大器的输出端和所述PNP型半导体开关管的控制端；所述第一运算放大器的反相输入端连接所述基准电压。
在本实用新型实施例所述的传感器的接口电路中，所述基准电压包括第一基准电压，所述第一电压比较子单元包括用于产生所述第一基准电压的第一基准电压产生单元；所述第一基准电压产生单元包括第四电阻和第五电阻；所述第四电阻连接所述供电电源和所述第一运算放大器的反相输入端；所述第五电阻连接所述第一运算放大器的反相输入端和参考地。
在本实用新型实施例所述的传感器的接口电路中，所述电压比较单元包括第二电压比较子单元，所述第二电压比较子单元的输入端连接到所述输入端子以及基准电压、输出端连接到所述NPN型半导体开关管的控制端，并根据所述输入端子电压与基准电压的比较结果输出使所述NPN型半导体开关管导通或关断的电平信号。
在本实用新型实施例所述的传感器的接口电路中，所述第二电压比较子单元包括第二运算放大器、第六电阻、第七电阻和第八电阻；其中，所述第六电阻分别连接所述输入端子和所述第二运算放大器的同相输入端；所述第七电阻分别连接所述第二运算放大器的同相输入端和输出端；所述第八电阻分别连接所述第二运算放大器的输出端和所述NPN型半导体开关管的控制端；所述第二运算放大器的反相输入端连接所述基准电压。
在本实用新型实施例所述的传感器的接口电路中，所述基准电压包括第二基准电压，所述第二电压比较子单元包括用于产生所述第二基准电压的第二基准电压产生单元；所述第二基准电压产生单元包括第九电阻和第十电阻；所述第九电阻连接所述供电电源和所述第二运算放大器的反相输入端；所述第十电阻连接所述第二运算放大器的反相输入端和参考地。
在本实用新型实施例所述的传感器的接口电路中，所述NPN型半导体开关管为NPN三极管或NPN场效应管，所述PNP型半导体开关管为PNP三极管或PNP场效应管。
本实用新型实施例的一种传感器的接口电路具有以下技术效果：通过控制输入信号的电压来实现使NPN型半导体开关管和PNP型半导体开关管中的一个导通，不用再区分传感器的输出接口是NPN型半导体开关管输出还是PNP型半导体开关管输出，这给传感器在现场的应用、厂家的备货库存都带来极大便利。
附图说明
图1是现有传感器的电路输出形式为NPN型半导体开关管输出电路示意图；
图2现有传感器的电路输出形式为PNP型半导体开关管输出电路示意图；
图3是现有传感器用推挽输出电路来兼容NPN型半导体开关管及PNP型半导体开关管输出电路示意图；
图4是本实用新型实施例提供的传感器的接口电路示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图3所示，是本实用新型实施例提供的传感器的接口电路示意图，该传感器的接口电路无需对输出形式进行区分。本实施例的传感器的接口电路具体包括输入端子IN、输出端子OUT、NPN型半导体开关管Q10和PNP型半导体开关管Q9。其中，PNP型半导体开关管Q9的发射极连接到供电电源VCC，NPN型半导体开关管Q10的发射极连接到参考地，NPN型半导体开关管Q10的集电极和PNP型半导体开关管Q9的集电极连接到传感器的输出端子OUT。上述传感器的接口电路还包括电压比较单元1，该电压比较单元1的输入端连接到输入端子IN以及基准电压、输出端连接到NPN型半导体开关管Q10和PNP型半导体开关管Q9的控制端，并根据输入端子IN电压与基准电压的比较结果输出使NPN型半导体开关管Q10和PNP型半导体开关管Q9中的一个导通的电平信号。
本实用新型实施例提供的传感器的接口电路用户在使用集电极开路输出的传感器的时候，不用再区分传感器的输出接口是NPN型半导体开关管输出还是PNP型半导体开关管输出，这给传感器在现场的应用、厂家的备货库存都带来极大便利。
具体地，上述电压比较单元1包括第一电压比较子单元11，第一电压比较子单元11的输入端连接到输入端子IN以及基准电压、输出端连接到PNP型半导体开关管Q9的控制端，并根据输入端子IN电压与基准电压的比较结果输出使PNP型半导体开关管Q9导通或关断的电平信号。
上述第一电压比较子单元11具体可包括第一运算放大器U4-C、第一电阻R1、第二电阻R2和第三电阻R3；其中，第一电阻R1分别连接输入端子IN和第一运算放大器U4-C的同相输入端；第二电阻R2分别连接第一运算放大器U4-C的同相输入端和输出端；第三电阻R3分别连接第一运算放大器U4-C的输出端和PNP型半导体开关管Q9的控制端；第一运算放大器U4-C的反相输入端连接基准电压。
上述基准电压包括第一基准电压，上述第一电压比较子单元11包括用于产生第一基准电压的第一基准电压产生单元111；第一基准电压产生单元111包括第四电阻R4和第五电阻R5；第四电阻R4连接供电电源VCC和第一运算放大器U4-C的反相输入端；第五电阻R5连接第一运算放大器U4-C的反相输入端和参考地。上述第一基准电压可通过供电电源VCC、第四电阻R4和第五电阻R5进行预设；用户可根据输入端子IN电压与第一基准电压的比较结果输出使PNP型半导体开关管Q9导通或关断的电平信号。
上述电压比较单元1包括第二电压比较子单元12，第二电压比较子单元12的输入端连接到输入端子IN以及基准电压、输出端连接到NPN型半导体开关管Q10的控制端，并根据输入端子IN电压与基准电压的比较结果输出使所述NPN型半导体开关管Q10导通或关断的电平信号。
上述第二电压比较子单元12包括第二运算放大器U4-B、第六电阻R6、第七电阻R7和第八电阻R8；其中，第六电阻R6分别连接输入端子IN和第二运算放大器U4-B的同相输入端；第七电阻R7分别连接第二运算放大器U4-B的同相输入端和输出端；第八电阻R8分别连接第二运算放大器U4-B的输出端和NPN型半导体开关管Q10的控制端；第二运算放大器U4-B的反相输入端连接基准电压。
上述基准电压包括第二基准电压，上述第二电压比较子单元12包括用于产生所述第二基准电压的第二基准电压产生单元121；第二基准电压产生单元121包括第九电阻R9和第十电阻R10；第九电阻R9连接供电电源VCC和第二运算放大器U4-B的反相输入端；第十电阻R10连接第二运算放大器U4-B的反相输入端和参考地。上述第二基准电压可通过供电电源VCC、第九电阻R9和第十电阻R10进行预设；用户可根据输入端子IN电压与第二基准电压的比较结果输出使所述NPN型半导体开关管Q10导通或关断的电平信号。
本实用新型实施例提供的传感器的接口电路的输出形式，可以兼容NPN型半导体开关管及PNP型半导体开关管输出，通过两个比较器对输入信号IN与供电电源VCC提供的基准电压进行比较，当输入信号IN的电压在2/3VCC-VCC时，第二运算放大器U4B输出高电平，第一运算放大器U4C输出高电平，NPN型半导体开关管Q10导通，PNP型半导体开关管Q9截止；当输入信号IN的电压在1/3VCC-2/3VCC时，第二运算放大器U4B输出低电平，第一运算放大器U4C输出高电平，NPN型半导体开关管Q10截止，PNP型半导体开关管Q9截止，当输入信号IN的电压在0V-1/3VCC时，第二运算放大器U4B输出高电平，第一运算放大器U4C输出低电平，NPN型半导体开关管Q10截止，PNP型半导体开关管Q9导通，PNP型半导体开关管Q9和NPN型半导体开关管Q10不存在同时导通的情况，可以替换原有的集电极开路NPN及PNP输出。
上述供电电源VCC在做成产品的时候是固定的(会在产品说明书中说明，产品的供电电源(vcc)是多少)，VCC是用户外加提供的，VCC的值可以是5v，也可以是30v，具体可根据产品的设计选择不同耐压的器件。用户在使用时只需通过控制输入信号IN的电压来实现使NPN型半导体开关管Q10和PNP型半导体开关管Q9中的一个导通。
本实用新型实施例提供的传感器的接口电路中的NPN型半导体开关管可为NPN三极管或NPN场效应管，PNP型半导体开关管可为PNP三极管或PNP场效应管。
本实用新型实施例提供的传感器的接口电路中的电压比较电路1采用运算放大器、阻容器件形成电压比较电路，用来实现防止NPN型半导体开关管、PNP型半导体开关管Q9同时导通，其实现的方法不仅限于本实施例中采用的运算放大器来实现，比如用三极管等逻辑电路也可实现。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种传感器的接口电路，包括输入端子、输出端子、NPN型半导体开关管和PNP型半导体开关管，其特征在于，所述PNP型半导体开关管的发射极连接到供电电源，所述NPN型半导体开关管的发射极连接到参考地，所述NPN型半导体开关管的集电极和所述PNP型半导体开关管的集电极连接到所述输出端子；所述接口电路还包括电压比较单元，所述电压比较单元的输入端连接到所述输入端子以及基准电压、输出端分别连接到所述NPN型半导体开关管和PNP型半导体开关管的控制端，并根据所述输入端子电压与基准电压的比较结果输出使所述NPN型半导体开关管和所述PNP型半导体开关管中的一个导通的电平信号。
2.根据权利要求1所述的传感器的接口电路，其特征在于，所述电压比较单元包括第一电压比较子单元，所述第一电压比较子单元的输入端连接到所述输入端子以及基准电压、输出端连接到所述PNP型半导体开关管的控制端，并根据所述输入端子电压与基准电压的比较结果输出使所述PNP型半导体开关管导通或关断的电平信号。
3.根据权利要求2所述的传感器的接口电路，其特征在于，所述第一电压比较子单元包括第一运算放大器、第一电阻、第二电阻和第三电阻；其中，所述第一电阻分别连接所述输入端子和所述第一运算放大器的同相输入端；所述第二电阻分别连接所述第一运算放大器的同相输入端和输出端；所述第三电阻分别连接所述第一运算放大器的输出端和所述PNP型半导体开关管的控制端；所述第一运算放大器的反相输入端连接所述基准电压。
4.根据权利要求3所述的传感器的接口电路，其特征在于，所述基准电压包括第一基准电压，所述第一电压比较子单元包括用于产生所述第一基准电压的第一基准电压产生单元；所述第一基准电压产生单元包括第四电阻和第五电阻；所述第四电阻连接所述供电电源和所述第一运算放大器的反相输入端；所述第五电阻连接所述第一运算放大器的反相输入端和参考地。
5.根据权利要求1所述的传感器的接口电路，其特征在于，所述电压比较单元包括第二电压比较子单元，所述第二电压比较子单元的输入端连接到所述输入端子以及基准电压、输出端连接到所述NPN型半导体开关管的控制端，并根据所述输入端子电压与基准电压的比较结果输出使所述NPN型半导体开关管导通或关断的电平信号。
6.根据权利要求5所述的传感器的接口电路，其特征在于，所述第二电压比较子单元包括第二运算放大器、第六电阻、第七电阻和第八电阻；其中，所述第六电阻分别连接所述输入端子和所述第二运算放大器的同相输入端；所述第七电阻分别连接所述第二运算放大器的同相输入端和输出端；所述第八电阻分别连接所述第二运算放大器的输出端和所述NPN型半导体开关管的控制端；所述第二运算放大器的反相输入端连接所述基准电压。
7.根据权利要求6所述的传感器的接口电路，其特征在于，所述基准电压包括第二基准电压，所述第二电压比较子单元包括用于产生所述第二基准电压的第二基准电压产生单元；所述第二基准电压产生单元包括第九电阻和第十电阻；所述第九电阻连接所述供电电源和所述第二运算放大器的反相输入端；所述第十电阻连接所述第二运算放大器的反相输入端和参考地。
8.根据权利要求6所述的传感器的接口电路，其特征在于，所述NPN型半导体开关管为NPN三极管或NPN场效应管，所述PNP型半导体开关管为PNP三极管或PNP场效应管。
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| CN111175561A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-05-19 | 漳州科华技术有限责任公司 | 一种双电源电压检测电路及系统 |
| CN117111520A (zh) * | 2023-09-12 | 2023-11-24 | 中航试金石检测科技(大厂)有限公司 | 实验室环境监控系统 |
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| CN111175561B (zh) * | 2019-12-30 | 2022-07-05 | 漳州科华电气技术有限公司 | 一种双电源电压检测电路及系统 |
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