CN215729389U - 控制器开关量输入点数量扩展装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开控制器开关量输入点数量扩展装置，采用电气行业十分常用的元器件——二极管进行制作，连接组合成二极管特殊阵列，配合十字开关与继电器，作为外电路连接到控制器输入点，并与控制器内部一段简易程序段配合使用，达到扩展数字量输入点数量的目的。本实用新型采用二极管，只有通和不通两种状态不会出现识别错误的情况，在每将只操作一个开关量的工况下更稳定准确。

Description

控制器开关量输入点数量扩展装置

技术领域

本实用新型涉及控制器技术领域，尤其涉及控制器开关量输入点数量扩展装置。

背景技术

目前市面上的控制器一般都具有模拟量、开关量等输入输出点，对一款固定型号的控制器而言，其输入点和输出点数量都是固定的。其中，开关量是一种十分常用的输入点，若因一些特殊情况导致控制器的开关量输入点数量不够用时，普遍的处理方法是通过增加与控制器型号相匹配的专用数字量扩展模块进行扩展。这种扩展模块，虽然使用方便，但仍存在以下一些不足之处：1）、成本较高；2）、需要与相应型号控制器匹配使用，通用性差，比如西门子品牌控制器与施耐德品牌控制的数字量扩展模块是无法通用的；3）、供货周期受厂商制约。

发明内容

本实用新型的目的在于针对单步手动操作工况（如护栏清洗车摆臂的操作），改变传统数字量扩展模块需要与控制器相匹配，通用性不强，成本较高等不足之处，提供一种通用于多种品牌控制器的数字量扩展装置，降低成本，并具有制作材料常见，制作简单，供货容易等特点。

本实用新型采用的技术方案是：

控制器开关量输入点数量扩展装置，其包括线路板和至少一个操作开关，线路板上具有M个开关输入端和N个输出端，且M的取值大于N；线路板的N个输出端对应接入控制器的N个输入端；每个操作开关具有一个公共端和一个以上的输出端，操作开关的输出端分别连接至线路板的M个开关输入端上，操作开关的公共端接入电源正极，同一个操作开关的所有输出端连接至该操作开关对应的中间继电器的控制线圈，其他每个操作开关的公共端与电源正极的连接线路上分别串接该操作开关对应中间继电器的一个常闭开关以形成互锁电路；所有的中间继电器的控制线圈的另一端连接电源负极；

线路板上的顺序的前N个开关输入端各自与线路板的N个输出端一一对应连接；线路板上的其他开关输入端各自同时输出至两个以上不同组合的线路板输出端，以建立与开关输入端一一对应的不同组合的输出关系；且线路板上的开关输入端与每个线路板输出端连接时，均先各自连接一第一二极管的阳极，再由该路第一二极管的阴极连接对应的线路板输出端。

进一步地，同一个操作开关的每个输出端分别连接一个第二二极管的阳极，同一个操作开关对应的第二二极管的阴极连接至该操作开关对应的中间继电器的控制线圈。

进一步地，M的取值小于2^N。

进一步地，M的取值为7，N的取值为3；或者，M的取值为3，N的取值为2；或者，M的取值为15，N的取值为4.

进一步地，操作开关为十字开关、二档转换开关或者三档转换开关。

进一步地，操作开关采用两个十字开关，线路板具有7个开关输入端和3个输出端；线路板的3个输出端对应接入控制器的3个输入端；每个操作开关具有一个公共端和4个输出端，两个操作开关的7个输出端分别连接至线路板的7个开关输入端上，

线路板上连接于其中一个操作开关的4个线路板开关输入端各自连接一第二二极管的阳极，

对应其中一个操作开关的第二二极管的阴极连接至中间继电器KA1的控制线圈；KA1的控制线圈的另一端连接电源负极，电源正极通过中间继电器KA1的常闭开关连接至另一个操作开关的公共端；

线路板上连接于另一个操作开关的3个线路板开关输入端各自连接一第二二极管的阳极，

对应另一个操作开关的第二二极管的阴极连接至中间继电器KA2的控制线圈；KA2的控制线圈的另一端连接电源负极，电源正极通过中间继电器KA2的常闭开关连接至其中一个操作开关的公共端。

进一步地，线路板上的开关输入端M1连接一第一二极管的阳极，该路第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q1；

线路板上的开关输入端M2连接一第一二极管的阳极，该路第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q2；

线路板上的开关输入端M3连接一第一二极管的阳极，该路第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q3；

线路板上的开关输入端M4连接两个第一二极管的阳极，其中一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q1, 另一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q2；

线路板上的开关输入端M5连接两个第一二极管的阳极，其中一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q1, 另一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q3；

线路板上的开关输入端M6连接两个第一二极管的阳极，其中一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q2, 另一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q3；

线路板上的开关输入端M7连接三个第一二极管的阳极，三个第一二极管的阴极一一对应连接至线路板的输出端Q1、Q2和Q3。

本实用新型采用以上技术方案，针对单步手动操作工况，主要采用电气行业十分常用的元器件——二极管进行制作，连接组合成二极管特殊阵列，配合十字开关与继电器，作为外电路连接到控制器输入点，并与控制器内部一段简易程序段配合使用，达到扩展数字量输入点数量的目的。本实用新型采用二极管，只有通和不通两种状态不会出现识别错误的情况，在每次只操作一个开关量的工况下更稳定准确。本实用新型不依赖控制器对电压的识别，不会因为识别电压的不准确导致出错，更不会由于电阻的实际阻值随产品质量或随环境温度变化导致阻值而变化引起控制器识别错误。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明；

图1为本实用新型控制器开关量输入点数量扩展装置的电路示意图；

图2为本实用新型扩展装置输入输出真值图表；

图3为控制器解码程序示例示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

如图1至图3之一所示，本实用新型公开了控制器开关量输入点数量扩展装置，其包括线路板1和至少一个操作开关2，线路板1上具有M个开关输入端和N个输出端，且M的取值大于N；线路板1的N个输出端对应接入控制器3的N个输入端；每个操作开关2具有一个公共端和一个以上的输出端，操作开关2的输出端分别连接至线路板1的M个开关输入端上，操作开关2的公共端接入电源正极，同一个操作开关2的所有输出端连接至该操作开关2对应的中间继电器的控制线圈，其他每个操作开关2的公共端与电源正极的连接线路上分别串接该操作开关2对应中间继电器的一个常闭开关以形成互锁电路；所有的中间继电器的控制线圈的另一端连接电源负极；

线路板1上的顺序的前N个开关输入端各自与线路板1的N个输出端一一对应连接；线路板1上的其他开关输入端各自同时输出至两个以上不同组合的线路板1输出端，以建立与开关输入端一一对应的不同组合的输出关系；且线路板1上的开关输入端与每个线路板1输出端连接时，均先各自连接一第一二极管的阳极，再由该路第一二极管的阴极连接对应的线路板1输出端。

进一步地，同一个操作开关2的每个输出端分别连接一个第二二极管的阳极，同一个操作开关2对应的第二二极管的阴极连接至该操作开关2对应的中间继电器的控制线圈。

进一步地，M的取值小于2^N。

进一步地，M的取值为7，N的取值为3；或者，M的取值为3，N的取值为2；或者，M的取值为15，N的取值为4.

具体地，本实用新型中的开关量输入点数量扩展装置不局限于将3个开关量输入点扩展为7个开关量输入点，以相同原理实现的将2个开关量输入点护展为3个开关量输入点，将4个开关量扩展为15个开关量输入点等扩展装置也在本实用新型保护范围内；

进一步地，本实用新型中操作开关2不局限于十字开关，二档、三档等转换开关都在发明保护范围内。

下面就本实用新型的具体原理做详细说明：

如图1所示，操作开关2采用两个十字开关，线路板1具有7个开关输入端和3个输出端；线路板1的3个输出端对应接入控制器3的3个输入端；每个操作开关2具有一个公共端和4个输出端，两个操作开关2的7个输出端分别连接至线路板1的7个开关输入端上，

线路板1上连接于其中一个操作开关2的4个线路板1开关输入端各自连接一第二二极管的阳极，对应其中一个操作开关2的第二二极管的阴极连接至中间继电器KA1的控制线圈；KA1的控制线圈的另一端连接电源负极，电源正极通过中间继电器KA1的常闭开关连接至另一个操作开关2的公共端；

线路板1上连接于另一个操作开关2的3个线路板1开关输入端各自连接一第二二极管的阳极，

对应另一个操作开关2的第二二极管的阴极连接至中间继电器KA2的控制线圈；KA2的控制线圈的另一端连接电源负极，电源正极通过中间继电器KA2的常闭开关连接至其中一个操作开关2的公共端。

线路板1上的开关输入端M1连接一第一二极管的阳极，该路第一二极管的阴极连接线路板1的输出端Q1；

线路板1上的开关输入端M2连接一第一二极管的阳极，该路第一二极管的阴极连接线路板1的输出端Q2；

线路板1上的开关输入端M3连接一第一二极管的阳极，该路第一二极管的阴极连接线路板1的输出端Q3；

线路板1上的开关输入端M4连接两个第一二极管的阳极，其中一个第一二极管的阴极连接线路板1的输出端Q1, 另一个第一二极管的阴极连接线路板1的输出端Q2；

线路板1上的开关输入端M5连接两个第一二极管的阳极，其中一个第一二极管的阴极连接线路板1的输出端Q1, 另一个第一二极管的阴极连接线路板1的输出端Q3；

线路板1上的开关输入端M6连接两个第一二极管的阳极，其中一个第一二极管的阴极连接线路板1的输出端Q2, 另一个第一二极管的阴极连接线路板1的输出端Q3；

线路板1上的开关输入端M7连接三个第一二极管的阳极，三个第一二极管的阴极一一对应连接至线路板1的输出端Q1、Q2和Q3。

十字开关和印制电路板组成了开关量扩展装置，结构简单，制作所需材料常见，成本低，经过合理布局，可以将装置做得精致小巧，安装方便，其中十字开关可与其他操作开关2一起布置在操作面板处。此装置是简单的二极管电路，不需要额外的电源，与控制器3的内部没有关联，可以使用于各种品牌的控制器3上，通用性好。

由图1可以看出，扩展装置有7个输入端（M1～M7），3个输出端(I1～I3)与控制器3的3个开关量输入点相连接，相当于是将原来控制器3的3个开关量输入点扩展为7个开关量输入点。图2中的真值表详细说明了该扩展装置的输入输出逻辑关系，可以看出，这种扩展方式是以原控制器3的3个开关量输入点的组合来体现7个开关量输入点的状态。本扩展装置在其中起到了类似于编码的作用，每个扩展输入点都对应一个原控制器3输入点的组合编码。另外，根据图1的接线原理，可以看出，十字开关与印制电路板的配合，可实现7个输入点之间的互锁，保证同一时间最多只能操作一个动作。

经过编码后，控制器3是无法识别扩展后的开关量输入点的，需要在控制器3程序中加上一段程序进行解码。图3所示为解码程序梯形图示例，可作为参考。程序中M1～M7即为扩展后的输入点，与图1中的M1～M7对应。当图1中的M1～M7有某个点输入时，程序中对应的M1～M7就有相应的点得电。

本实用新型采用以上技术方案，针对单步手动操作工况，主要采用电气行业十分常用的元器件——二极管进行制作，连接组合成二极管特殊阵列，配合十字开关与继电器，作为外电路连接到控制器3输入点，并与控制器3内部一段简易程序段配合使用，达到扩展数字量输入点数量的目的。本实用新型采用二极管，只有通和不通两种状态不会出现识别错误的情况，在每次只操作一个开关量的工况下更稳定准确。本实用新型不依赖控制器3对电压的识别，不会因为识别电压的不准确导致出错，更不会由于电阻的实际阻值随产品质量或随环境温度变化导致阻值而变化引起控制器3识别错误。

本实用新型的有益效果是：解决了传统的控制器3标配数字量扩展模块成本较高，安装体积较大，通用性差，供货周期不稳定等问题。提供了一种制作和安装简易，使用方便，可用于多种品牌控制器3的数字量输入点扩展模块。

显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

Claims (7)

1.控制器开关量输入点数量扩展装置，其特征在于：其包括线路板和至少一个操作开关，线路板上具有M个开关输入端和N个输出端，且M的取值大于N；线路板的N个输出端对应接入控制器的N个输入端；每个操作开关具有一个公共端和一个以上的输出端，操作开关的输出端分别连接至线路板的M个开关输入端上，操作开关的公共端接入电源正极，同一个操作开关的所有输出端连接至该操作开关对应的中间继电器的控制线圈，其他每个操作开关的公共端与电源正极的连接线路上分别串接该操作开关对应中间继电器的一个常闭开关以形成互锁电路；所有的中间继电器的控制线圈的另一端连接电源负极；

线路板上的顺序的前N个开关输入端各自与线路板的N个输出端一一对应连接；线路板上的其他开关输入端各自同时输出至两个以上不同组合的线路板输出端，以建立与开关输入端一一对应的不同组合的输出关系；且线路板上的开关输入端与每个线路板输出端连接时，均先各自连接一第一二极管的阳极，再由该路第一二极管的阴极连接对应的线路板输出端。

2.根据权利要求1所述的控制器开关量输入点数量扩展装置，其特征在于：同一个操作开关的每个输出端分别连接一个第二二极管的阳极，同一个操作开关对应的第二二极管的阴极连接至该操作开关对应的中间继电器的控制线圈。

3.根据权利要求1所述的控制器开关量输入点数量扩展装置，其特征在于： M的取值小于2^N。

4.根据权利要求1所述的控制器开关量输入点数量扩展装置，其特征在于：M的取值为7，N的取值为3；或者，M的取值为3，N的取值为2；或者，M的取值为15，N的取值为4。

5.根据权利要求1所述的控制器开关量输入点数量扩展装置，其特征在于：操作开关为十字开关、二档转换开关或者三档转换开关。

6.根据权利要求1所述的控制器开关量输入点数量扩展装置，其特征在于：操作开关采用两个十字开关，线路板具有7个开关输入端和3个输出端；线路板的3个输出端对应接入控制器的3个输入端；每个操作开关具有一个公共端和4个输出端，两个操作开关的7个输出端分别连接至线路板的7个开关输入端上，

线路板上连接于其中一个操作开关的4个线路板开关输入端各自连接一第二二极管的阳极，

对应其中一个操作开关的第二二极管的阴极连接至中间继电器KA1的控制线圈；KA1的控制线圈的另一端连接电源负极，电源正极通过中间继电器KA1的常闭开关连接至另一个操作开关的公共端；

线路板上连接于另一个操作开关的3个线路板开关输入端各自连接一第二二极管的阳极，

对应另一个操作开关的第二二极管的阴极连接至中间继电器KA2的控制线圈；KA2的控制线圈的另一端连接电源负极，电源正极通过中间继电器KA2的常闭开关连接至其中一个操作开关的公共端。

7.根据权利要求6所述的控制器开关量输入点数量扩展装置，其特征在于：线路板上的开关输入端M1连接一第一二极管的阳极，该路第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q1；

线路板上的开关输入端M2连接一第一二极管的阳极，该路第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q2；

线路板上的开关输入端M3连接一第一二极管的阳极，该路第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q3；

线路板上的开关输入端M4连接两个第一二极管的阳极，其中一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q1, 另一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q2；

线路板上的开关输入端M5连接两个第一二极管的阳极，其中一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q1, 另一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q3；

线路板上的开关输入端M6连接两个第一二极管的阳极，其中一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q2, 另一个第一二极管的阴极连接线路板的输出端Q3；

线路板上的开关输入端M7连接三个第一二极管的阳极，三个第一二极管的阴极一一对应连接至线路板的输出端Q1、Q2和Q3。

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