CN210724840U - 一种数字信号输入模块 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及信号传输领域，尤其涉及一种数字信号输入模块，包括输入接口、8组光耦单元、8组反相器单元、第一锁存器、第二锁存器、电源输入部分以及输出接口，8组光耦单元的输入端分别连接在输入接口上，8组反相器单元的输入端依次对应连接在8组光耦单元的输出端上，8组反相器单元中的4组反相器的输出端连接在第一锁存器的输入端上，另4组反相器的输出端连接在第二锁存器的输入端上，第一锁存器和第二锁存器的输出端连接在输出接口上，电源输入部分用于供电。本申请采用光耦配合反相器以及锁存器的电路设计方式，可最大程度上减小传输中电压波动，降低传输错误的产生。
Description
【技术领域】
本申请涉及信号传输领域，尤其涉及一种数字信号输入模块。
【背景技术】
基于国际标准PROFIBUS现场总线技术，是一种多主从式结构的现场总线，具有以下的特点：(1)、可预测的实时性：由于PROFIBUS技术是采用主从轮询方式，从站不能主动发送数据，所以可以完全避免碰撞，每个站的最大的等待时间都可预测，具有极强的实时性。(2)、高可靠性：可预测的实时性本身就保证了可靠性，另外PROFIBUS技术是基于可靠连接的一种通信方式，再结合主站主动请求的方式，任何一级出现的错误都可以通过诊断在确定的时间内传送上来，具有较高的可靠性。对于输出型模块，还提供了错误处理策略，使模块上电初始化和通信中断或错误时，模块将按照组态时设定的默认输出值进行输出，确保整个系统的安全。(3)、高速：系统的波特率支持从9600到12M，完全可以满足对速度的要求。(4)、易用性：PROFIBUS总线协议的物理层采用485总线作为传输介质，只有两根线，10M速率下每段线路最长可以达到300米，如果采用较低的波特率则距离还可以加长，再加上功能强大的组态工具，使得整个系统的连接变得十分简单，另外模块支持波特率自适应功能，波特率可以动态更改，使用十分方便。(5)、灵活性：系统采用可变的配置方式，规模可大可小，可以适应各种不同系统的要求。
PROFIBUS现场总线技术通常配备有LINK模块配合I/O模块进行工作，I/O模块有根据其用途和规模分为多种。常规的I/O模块结构简单，在使用过程中容易产生信号波动，造成传输错误等。
【发明内容】
针对上述提到的现有技术中的I/O模块在使用过程中会造成传输错误的缺点，本申请提供一种数字信号输入模块，其采用光耦配合反相器以及锁存器的电路设计方式，可最大程度上减小传输中电压波动，降低传输错误的产生。
本申请为解决其技术问题所采用的技术方案：
一种数字信号输入模块，所述数字信号输入模块包括输入接口、8组光耦单元、8组反相器单元、第一锁存器、第二锁存器、电源输入部分以及输出接口，8组光耦单元的输入端分别连接在输入接口上，8组反相器单元的输入端依次对应连接在8组光耦单元的输出端上，8组反相器单元中的4组反相器的输出端连接在第一锁存器的输入端上，另4组反相器的输出端连接在第二锁存器的输入端上，第一锁存器和第二锁存器的输出端连接在输出接口上，电源输入部分用于供电。
所述光耦单元包括第一光耦、第二光耦、第一限流电阻、第二限流电阻、第一滤波电容以及第二滤波电容，所述第一限流电阻连接在第一光耦的输入端上，所述第一滤波电容并联连接于第一光耦输入端的两端，所述第二限流电阻连接在第二光耦的输入端上，所述第二滤波电容并联连接于第二光耦输入端的两端，所述第一限流电阻和第二限流电阻选用阻值为2.7KΩ的电阻。
所述反相器单元包括第一反相器和第二反相器，所述第一反相器的输入端连接在第一光耦的输出端上，第一反相器的输出端连接在第一锁存器或第二锁存器的输入端上，所述第二反相器的输入端连接在第二光耦的输出端上，第二反相器的输出端连接在第一锁存器或第二锁存器的输入端上。
所述第一反相器和第二反相器采用型号为74HC04六反相器。
所述第一锁存器和第二锁存器采用型号为74HC573的锁存器。
所述输出接口中的+24V电源接口与所述电源输入部分连接，
+24V电源接口连接有保险丝F01和滤波电容组。
本申请的有益效果在于，本申请采用光耦配合反相器以及锁存器的电路设计方式，可最大程度上减小传输中电压波动，降低传输错误的产生。
下面将结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步说明。
【附图说明】
图1为本申请的电路方框图。
图2为本申请原理图(附图中的字体和标记太小，不够清晰，下面将图2分成多块子电路图进行展示，图2仅作整体展示之用)。
图3为本申请输入接口单元部分电路原理图。
图4为本申请的光耦单元的电路原理图。
图5为本申请的反相器单元的电路原理图。
图6为本申请中反相器悬空脚部分电路原理图。
图7为本申请第一锁存器单元电路原理图。
图8为本申请第二锁存器单元电路原理图。
图9为本申请输出接口单元部分电路原理图。
图10为本申请中电源输入部分电路原理图。
图11为本申请中电源退耦部分电路原理图。
【具体实施方式】
本实施例为本申请优选实施方式，其他凡其原理和基本结构与本实施例相同或近似的，均在本申请保护范围之内。
请结合参看附图1至附图11，本申请主要包括输入接口、8组光耦单元、8组反相器单元、第一锁存器、第二锁存器、电源输入部分以及输出接口，8组光耦单元的输入端分别连接在输入接口上，8组反相器单元的输入端依次对应连接在8组光耦单元的输出端上，8组反相器单元中的4组反相器的输出端连接在第一锁存器的输入端上，另4组反相器的输出端连接在第二锁存器的输入端上，第一锁存器和第二锁存器的输出端连接在输出接口上，电源输入部分用于供电。
本实施例中，8组光耦单元的电路结构相同，请参看附图4，附图中以其一光耦单元为例对其进行说明，所述光耦单元包括第一光耦u2、第二光耦u3、第一限流电阻R1、第二限流电阻R2、第一滤波电容C21以及第二滤波电容C22，所述第一限流电阻R1连接在第一光耦u2的输入端上，所述第一滤波电容C21并联连接于第一光耦u2输入端的两端，所述第二限流电阻R2连接在第二光耦u3的输入端上，所述第二滤波电容C22并联连接于第二光耦输入端u3的两端，所述第一限流电阻R1和第二限流电阻R2选用阻值为2.7KΩ的电阻。本实施例中，所述第一光耦u2和第二光耦u3选用型号为HMHA281的光耦。
本实施例中，请参看附图3，输入接口采用24PIN接口，用于连接控制器、+24V电源、VCC电源和接地，本实施例中，通过输入接口输入+24V电源给本申请进行供电。
本实施例中，第一光耦u1的输入端与控制器的一个I/O口+IO0连接，用于输入第一电信号给第一光耦u2，第二光耦u3的输入端与控制器的一个I/O口-IO0连接，用于输入第二电信号给第二光耦u3。
本实施例中，8组反相器单元的电路结构相同，请参看附图5，附图中以其一反相器单元为例对其进行说明，所述反相器单元包括第一反相器U18A和第二反相器U18B，所述第一反相器U18A的输入端连接在第一光耦u2的输出端上，第一反相器U18A的输出端连接在第一锁存器IC01或第二锁存器IC02的输入端上，所述第二反相器U18B的输入端连接在第二光耦u3的输出端上，第二反相器U18B的输出端连接在第一锁存器IC01或第二锁存器IC02的输入端上。本实施例中，第一反相器U18A和第二反相器U18B选用型号为74HC04的反相器，内部集成了6个反相器，每个光耦的输出端均连接有一个反相器，相当于接入了12个反相器，但是，真正使用的为10个，请参看附图6，另外两个悬空设置。
请参看附图7至附图9，本实施例中，输出接口采用48PIN接口，第一锁存器IC01和第二锁存器IC02的输出端分别于输出接口连接，进行信号输出。请参看附图7和附图8，本实施例中，P3.4为第一锁存器IC01的片选端OC(或称为使能端)，连接在LINK模块的一个I/O口P3.4上，用于输入片选信号给第一锁存器IC01，P3.4＝0(即低电平)输入端(即D端)信号输入，P3.4＝1(即高电平)呈高阻，输入端(即D端)断开；P3.3为第二锁存器IC02的片选端OC(或称为使能端)，连接在LINK模块的一个I/O口P3.3上，用于控制诊断信号的输入，P3.3＝0(即低电平)输入端(即D端)输入诊断信号，P3.3＝1(即高电平)呈高阻，输入端(即D端)断开。本实施例中，所述第一锁存器和第二锁存器采用型号为74HC573的锁存器。
请参看附图10和附图11，本实施例中，所述输出接口中的+24V电源接口与所述电源输入部分连接，+24V电源接口连接有保险丝F01和滤波电容组，输出接口的VDD电源端连接有退耦电容组(退耦电容也叫去耦电容，退耦电容并接于电路正负极之间，可防止电路通过电源形成的正反馈通路而引起的寄生振荡)。
本申请在使用时，配合控制器和LINK模块使用，将控制器输出的16路电信号通过反相器反转然后通过两个锁存器进行信号输出。
本申请采用光耦配合反相器以及锁存器的电路设计方式，可最大程度上减小传输中电压波动，降低传输错误的产生。
以上所述仅为本申请的较佳实施例，并非用来限定本申请实施的范围，其他凡其原理和基本结构与本申请相同或近似的，均在本申请的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种数字信号输入模块，其特征在于：所述数字信号输入模块包括输入接口、8组光耦单元、8组反相器单元、第一锁存器、第二锁存器、电源输入部分以及输出接口，8组光耦单元的输入端分别连接在输入接口上，8组反相器单元的输入端依次对应连接在8组光耦单元的输出端上，8组反相器单元中的4组反相器的输出端连接在第一锁存器的输入端上，另4组反相器的输出端连接在第二锁存器的输入端上，第一锁存器和第二锁存器的输出端连接在输出接口上，电源输入部分用于供电。
2.根据权利要求1所述的一种数字信号输入模块，其特征在于：所述光耦单元包括第一光耦、第二光耦、第一限流电阻、第二限流电阻、第一滤波电容以及第二滤波电容，所述第一限流电阻连接在第一光耦的输入端上，所述第一滤波电容并联连接于第一光耦输入端的两端，所述第二限流电阻连接在第二光耦的输入端上，所述第二滤波电容并联连接于第二光耦输入端的两端，所述第一限流电阻和第二限流电阻选用阻值为2.7KΩ的电阻。
3.根据权利要求2所述的一种数字信号输入模块，其特征在于：所述反相器单元包括第一反相器和第二反相器，所述第一反相器的输入端连接在第一光耦的输出端上，第一反相器的输出端连接在第一锁存器或第二锁存器的输入端上，所述第二反相器的输入端连接在第二光耦的输出端上，第二反相器的输出端连接在第一锁存器或第二锁存器的输入端上。
4.根据权利要求3所述的一种数字信号输入模块，其特征在于：所述第一反相器和第二反相器采用型号为74HC04六反相器。
5.根据权利要求1所述的一种数字信号输入模块，其特征在于：所述第一锁存器和第二锁存器采用型号为74HC573的锁存器。
6.根据权利要求1所述的一种数字信号输入模块，其特征在于：所述输出接口中的+24V电源接口与所述电源输入部分连接，+24V电源接口连接有保险丝F01和滤波电容组。
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