CN212486477U - 一种远程直流开关信号匹配器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种远程直流开关信号匹配器，其特征在于，包括输入端Switch_in、输出端Switch_out和直流开关信号匹配模块；所述输入端Switch_in有一对接线端子，主要用于连接机械开关或等效机械开关的电器；所述输出端Switch_out连接用于接收以高低电平变化来表征开关量输入信号的指示器或控制器；所述直流开关信号匹配模块，用于接收所述输入端Switch_in的信号，经过电路转换后，变为相应的高低电平信号，发送至所述输出端Switch_out。本发明提供的一种远程直流开关信号匹配器，不仅适合近程线路使用，还特别适合远程线路使用；不但克服了现有技术无法长距离传输高低电平变化信号缺陷，而且增加了一种在长距离传输过程中防止外界电磁干扰的技术手段。
Description
技术领域
本发明涉及电气控制领域，特别是涉及一种远程直流开关信号匹配器，适用于以高低电平变化来表征开关量输入信号的远程转换电路。
背景技术
在电气控制领域，机械开关或等效机械开关的电器运用广泛，经过线路连接在电路中，其通断动作可以产生相关的开关量输入信号给指示器或控制器，而这种开关输入信号又是以高低电平变化来进行表征的，线路是信号传输的通道和媒介，因此精准、可靠的高低电平变化的信号传输至关重要。
发明人在实现本发明实施例过程中发现：
若机械开关或等效机械开关功能的电器与指示器或控制器之间线路较短，采用金属导线传输高低电平信号可以方便地达到精准、可靠目标；然而，用在几十米至数百米的线路中，信号传输的表现往住杂乱无章，难以正常运行；究其原因，主要有两个方面，第一个，长距离线路在信号传输过程中，必定要考虑到其等效阻阬，线路的等效阻抗与线路长度成正比，机械开关或等效机械开关的电器触点在闭合时均有接触阻抗，若线路等效阻抗远大于触点的接触阻抗，根据分压原理，此时在机械开关或等效机械开关的电器触点上的压降可以忽略不计，与其断开时，在指示器或控制器输入端测得的电压幅值几乎无异，即其通断状态无法区分，线路无法准确地传输高低电平变化；第二个，在有外界电磁干扰下，线路等效阻抗越大，线路越长容易被动地产生感应电压，越容易受到外界的差模干扰或共模干扰，即线路上会产生无序的高低电平变化信号，由此会导致信号指示紊乱、控制器误动作的不良后果。
因此，当前在电气控制领域缺少一种远程直流开关信号匹配装置。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种远程直流开关信号匹配器，适用于以高低电平变化来表征开关量输入信号的远程转换电路。
本发明所采用的技术方案是：
一种远程直流开关信号匹配器，包括输入端Switch_in、输出端Switch_out和直流开关信号匹配模块；所述输入端Switch_in有一对接线端子，主要用于连接机械开关或等效机械开关的电器；所述输出端Switch_out连接用于接收以高低电平变化来表征开关量输入信号的指示器或控制器；所述直流开关信号匹配模块，用于接收所述输入端Switch_in的信号，经过电路转换后，变为相应的高低电平信号，发送至所述输出端Switch_out；其中所述直流开关信号匹配模块包括直流恒流源、假负载和调整电阻，直流恒流源的输出端分别连接所述输入端Switch_in的一端与假负载的一端，假负载的另一端分别连接直流恒流源GND、调整电阻的一端和所述输出端Switch_out的一端，所述输入端Switch_in的另一端分别连接调整电阻的另一端和所述输出端Switch_out的另一端，调整电阻用于调节所述输出端Switch_out输出高电平的幅度。
由于直流恒流源、线路、机械开关或等效机械开关的电器和调整电阻构成的回路，可以不受线路阻阬的影响，除了机械开关或等效机械开关的电器断开不会有电流外，只要机械开关或等效机械的电器闭合，该回路必定流过电流，通过检测在调整电阻上是否有电流流过，即根据在其上是否产生压降，就可以准确地反映机械开关或等效机械开关的电器通断，最终实现了高低电平变化的信号传输；另外，直流恒流源和假负载构成的另外的一条回路，是为直流恒流源提供的开路保护。
进一步地，所述假负载为固定电阻或可调电阻，还可为等效固定电阻或等效可调电阻功能的电子负载。
进一步地，所述调整电阻为固定电阻或可调电阻，还可为等效固定电阻或等效可调电阻功能的电子负载。
进一步地，所述直流恒流源为稳压集成电路组成。
进一步地，所述直流恒流源为电源集成芯片LM317和恒流预置电阻R1组成的电路；所述假负载为电阻R2，所述调整电阻为可调电阻RT；
其中，所述电源集成芯片LM317的IN引脚连接恒流电源VCC，OUT引脚连接恒流预置电阻R1的一端，恒流预置电阻R1的另一端分别连接电源集成芯片LM317的ADJ引脚、电阻R2的一端和所述输入端Switch_in的一端；所述输入端Switch_in的另一端分别连接所述输出端Switch_out的一端和可调电阻RT的一端；可调电阻RT的另一端分别连接电阻R2的另一端、所述输出端Switch_out的另一端和恒流电源GND。
本发明的有益效果是，本发明提供的一种远程直流开关信号匹配器，采用直流恒流源不受串联阻抗大小影响的技术，不仅适合近程线路使用，还特别适合远程线路使用；不但克服了现有技术无法长距离传输高低电平变化信号缺陷，而且增加了一种在长距离传输过程中防止外界电磁干扰的技术手段。
附图说明
图1为现有技术远程直流开关应用示意图。
图2为本发明一种远程直流开关信号匹配器典型示意图。
图3为假负载和调整电阻的等效示意图。
图4为本发明一种远程直流开关信号匹配器一个实施例。
图5为本发明一种远程直流开关信号匹配器一个具体实施例。
图6为本发明一种远程直流开关信号匹配器另一个具体实施例。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
如图1，为现有技术远程直流开关应用示意图，可以看出，长距离线路在信号传输过程中，必定要考虑到其等效阻阬R，线路的等效阻抗R与线路长度成正比，机械开关或等效机械开关的电器触点在闭合时均有接触阻抗，若线路等效阻抗R远大于触点的接触阻抗，根据分压原理，此时在机械开关或等效机械开关的电器触点上的压降可以忽略不计，与其断开时，在指示器或控制器输入端测得的电压幅值几乎无异，即其通断状态无法区分，线路无法准确地传输高低电平变化；另外，在有外界电磁干扰下，线路等效阻抗R越大，线路越长容易被动地产生感应电压，越容易受到外界的差模干扰或共模干扰，即线路上会产生无序的高低电平变化信号，最终会导致产生相应地误动作的严重后果。
如图2，为本发明一种远程直流开关信号匹配器典型示意图，包括输入端Switch_in、输出端Switch_out和直流开关信号匹配模块；所述输入端Switch_in有一对接线端子，主要用于连接机械开关或等效机械开关的电器；所述输出端Switch_out连接用于接收以高低电平变化来表征开关量输入信号的指示器或控制器；所述直流开关信号匹配模块，用于接收所述输入端Switch_in的信号，经过电路转换后，变为相应的高低电平信号，发送至所述输出端Switch_out；其中所述直流开关信号匹配模块包括直流恒流源、假负载和调整电阻，直流恒流源的输出端分别连接所述输入端Switch_in的一端与假负载的一端，假负载的另一端分别连接直流恒流源GND、调整电阻的一端和所述输出端Switch_out的一端，所述输入端Switch_in的另一端分别连接调整电阻的另一端和所述输出端Switch_out的另一端，调整电阻用于调节所述输出端Switch_out输出高电平的幅度。
由于直流恒流源、线路、机械开关或等效机械开关的电器和调整电阻构成的回路，可以不受线路阻阬的影响，除了机械开关或等效机械开关的电器断开不会有电流外，只要机械开关或等效机械的电器闭合，该回路必定流过电流，通过检测在调整电阻上是否有电流流过，即根据在其上是否产生压降，就可以准确地反映机械开关或等效机械开关的电器通断，最终实现了高低电平变化的信号传输；另外，直流恒流源和假负载构成的另外的一条回路，是为直流恒流源提供的开路保护。
如图3，为假负载和调整电阻的等效示意图，假负载和调整电阻为固定电阻或可调电阻，还可为等效固定电阻或等效可调电阻功能的电子负载。
如图4，为本发明一种远程直流开关信号匹配器一个实施例。所述直流恒流源为稳压集成电路组成，所述直流恒流源为电源集成芯片LM317和恒流预置电阻R1组成的电路；所述假负载为电阻R2，所述调整电阻为可调电阻RT；其中，所述电源集成芯片LM317的IN引脚连接恒流电源VCC，OUT引脚连接恒流预置电阻R1的一端，恒流预置电阻R1的另一端分别连接电源集成芯片LM317的ADJ引脚、电阻R2的一端和所述输入端Switch_in的一端；所述输入端Switch_in的另一端分别连接所述输出端Switch_out的一端和可调电阻RT的一端；可调电阻RT的另一端分别连接电阻R2的另一端、所述输出端Switch_out的另一端和恒流电源GND。
如图5为本发明一种远程直流开关信号匹配器一个具体实施例，与图4的实施例大致相同，其中恒流预置电阻R1阻值为250Ω，电阻R2阻值为5KΩ，可调电阻RT阻值为1KΩ；另外，输出端Switch_out的一端外接了一个由限流电阻R3与发光二极管LED1串联的支路到输出端Switch_out的另一端，用于指示远程直流开关信号匹配器工作状态；
具体分析上述具体实施例的工作过程：
电源集成芯片LM317的内部的参考电压Vref为1.25V，ADJ引脚的输出电流Iadj是微安级别的，与OUT引脚的输出电流I0相比，可以忽略不计，可以认为OUT引脚的输出电流I0就是所述的直流恒流源的输出电流，I0的定量关系是，I0=Vref/R1，只要确定好恒流预置电阻R1的阻值，就可以确定所述直流恒流源的输出电流I0；而通过本实施例的直流恒流源输出电流I0，可按外接的机械开关或等效机械开关的电器是否闭合或断开来区分，就会有两种电流流通情况：第一种电流流通情况，当机械开关或等效机械开关的电器闭合时，直流恒流源输出电流I0会有两条电流回路，分别为电流回路I1和电流回路I2，其中电流回路是由直流恒流源、电阻R2到恒流电源GND；而电流回路I2是由直流恒流源、机械开关或等效机械开关的电器、可调电阻RT到恒流电源GND，并会在可调电阻RT上产生压降，通过调节可调电阻RT的阻抗大小，就可以调到合适的高电平电压幅度，用以表征出机械开关或等效机械开关的电器闭合的工作状态，外接的发光二极管LED1会被点亮；第二种电流流通情况，当机械开关或等效机械开关的电器断开时，直流恒流源输出电流I0只会有一条电流回路，即由直流恒流源、电阻R2到恒流电源GND，相对于第一种电流流通情况来说，仅为电流回路I1，这一回路是防止直流恒流源开路保护而设置的，此时由于电流回路I2没有构成电流通路，可调电阻R上的电压降为零，用以表征出机械开关或等效机械开关的电器断开的工作状态，外接的发光二极管LED1会被熄灭。
如图6，为本发明一种远程直流开关信号匹配器另一个具体实施例，其工作过程与图5的具体实例大致相同，不同的是，输出端Switch_out的一端外接了一个三极管Q1驱动继电器J1的开关电路，三极管Q1的发射极接至输出端Switch_out的另一端，其中三极管Q1型号为S8050，继电器J1型号为HF46-5-HS1，续流二极管D1为1N4148；即当外部机械开关或等效机械开关的电器为断开状态时，输出端Switch_out为低电平，继电器J1执行失电动作。当外部机械开关或等效机械开关的电器为闭合状态时，输出端Switch_out为高电平，继电器J1执行得电动作。
Claims (5)
1.一种远程直流开关信号匹配器，适用于以高低电平变化来表征开关量输入信号的远程转换电路，其特征在于，包括输入端Switch_in、输出端Switch_out和直流开关信号匹配模块；
所述输入端Switch_in有一对接线端子，主要用于连接机械开关或等效机械开关的电器；
所述输出端Switch_out连接用于接收以高低电平变化来表征开关量输入信号的指示器或控制器；所述直流开关信号匹配模块，用于接收所述输入端Switch_in的信号，经过电路转换后，变为相应的高低电平信号，发送至所述输出端Switch_out；其中所述直流开关信号匹配模块包括直流恒流源、假负载和调整电阻，直流恒流源的输出端分别连接所述输入端Switch_in的一端与假负载的一端，假负载的另一端分别连接直流恒流源GND、调整电阻的一端和所述输出端Switch_out的一端，所述输入端Switch_in的另一端分别连接调整电阻的另一端和所述输出端Switch_out的另一端，调整电阻用于调节所述输出端Switch_out输出高电平的幅度。
2.根据权利要求1所述的一种远程直流开关信号匹配器，其特征在于，所述假负载为固定电阻或可调电阻，还可为等效固定电阻或等效可调电阻功能的电子负载。
3.根据权利要求1所述的一种远程直流开关信号匹配器，其特征在于，所述调整电阻为固定电阻或可调电阻，还可为等效固定电阻或等效可调电阻功能的电子负载。
4.根据权利要求1所述的一种远程直流开关信号匹配器，其特征在于，所述直流恒流源为稳压集成电路组成。
5.根据权利要求1至权利要求4所述的一种远程直流开关信号匹配器，其特征在于，所述直流恒流源为电源集成芯片LM317和恒流预置电阻R1组成的电路；所述假负载为电阻R2，所述调整电阻为可调电阻RT；其中，所述电源集成芯片LM317的IN引脚连接恒流电源VCC，OUT引脚连接恒流预置电阻R1的一端，恒流预置电阻R1的另一端分别连接电源集成芯片LM317的ADJ引脚、电阻R2的一端和所述输入端Switch_in的一端；所述输入端Switch_in的另一端分别连接所述输出端Switch_out的一端和可调电阻RT的一端；可调电阻RT的另一端分别连接电阻R2的另一端、所述输出端Switch_out的另一端和恒流电源GND。
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| CN113691250A (zh) * | 2020-05-18 | 2021-11-23 | 湖南工业大学 | 一种远程直流开关信号匹配器 |
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