CN219778216U - 一种单通道io板卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种单通道IO板卡，包括：电连接器，用于与外部器件相连；第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第三光耦隔离器和第四光耦隔离器，均与所述电连接器相连；DI通道，与所述第一光耦隔离器相连；DO通道，与所述第二光耦隔离器相连；AI通道，与所述第三光耦隔离器相连；AO通道，与所述第四光耦隔离器相连；微处理器，用于控制所述第一光耦隔离器、所述第二光耦隔离器、所述第三光耦隔离器和所述第四光耦隔离器的闭合/断开，以使得所述外部器件经由所述DI通道、所述DO通道、所述AI通道或所述AO通道与所述微处理器实现信号输入输出。本实用新型的单通道IO板卡能够集成多种类型的IO板卡的功能，满足不同应用场景的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子电路的技术领域，特别是涉及一种单通道IO板卡。
背景技术
随着智能仪表的应用与普及，卡件只需要增加相关的全功能IO板卡就即可实现同个通道DI/DO/AI/AO的参数进行读取和设置。支持全功能IO板卡的仪表在越来越多的现场投入使用。
现有技术中，IO板卡主要采用分立设计，其根据不同输入输出来区分功能模块。功能模块之间是相互独立的，需根据现场总线的类别插入不同的IO板卡。故上述IO板卡具有以下不足：
(1)IO板卡种类比较多，器件较多，导致结构较为复杂；
(2)每个IO板卡功能不同，需根据现场使用情况进行替换，导致操作不便。
实用新型内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种单通道IO板卡，能够集成多种类型的IO板卡的功能，满足不同应用场景的需求，实用性强。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种单通道IO板卡，包括：电连接器，用于与外部器件相连；第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第三光耦隔离器和第四光耦隔离器，均与所述电连接器相连；DI通道，与所述第一光耦隔离器相连；DO通道，与所述第二光耦隔离器相连；AI通道，与所述第三光耦隔离器相连；AO通道，与所述第四光耦隔离器相连；微处理器，与所述DI通道、所述DO通道、所述AI通道和所述AO通道相连，用于控制所述第一光耦隔离器、所述第二光耦隔离器、所述第三光耦隔离器和所述第四光耦隔离器的闭合/断开，以使得所述外部器件经由所述DI通道、所述DO通道、所述AI通道或所述AO通道与所述微处理器实现信号输入输出。
于本实用新型一实施例中，所述电连接器采用两排结构的欧式连接器。
于本实用新型一实施例中，所述AI通道与所述微处理器的ADC采样通道相连。
于本实用新型一实施例中，所述AO通道与所述微处理器的DAC采样通道相连。
于本实用新型一实施例中，还包括RS485芯片，与所述电连接器和所述微处理器相连。
于本实用新型一实施例中，还包括电源模块，与所述电连接器和所述微处理器相连。
于本实用新型一实施例中，所述电源模块包括模拟电源模块和数字电源模块。
于本实用新型一实施例中，所述DI通道包括滤波模块和电压转换模块。
于本实用新型一实施例中，所述AI通道包括保险丝、磁珠、TVS保护管、电压采样模块、RC滤波模块和电压跟随模块。
于本实用新型一实施例中，所述AO通道包括TVS保护管和电流输出模块。
如上所述，本实用新型所述的单通道IO板卡，具有以下有益效果：
(1)能够集成多种类型的IO板卡的功能，且可根据现场使用情况灵活进行IO板卡的类型切换；
(2)能够基于微处理器内部的DAC和ADC采集单通道数字量和模拟量，有效减少了分立模块的器件和成本，也为数字化生产和持续性改进提供数据支撑；
(3)集成有高速连接器，便于后续安装和替换，有效地简化电路，降低成本，提高可靠性。
附图说明
图1显示为本实用新型的单通道IO板卡于一实施例中的结构示意图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
本实用新型的单通道IO板卡光耦切换的方式将不同输入输出信号接入到光耦隔离器，实现同个通道DI/AI/AO/DO通讯的切换功能，从而集成多种类型的IO板卡的功能，满足不同应用场景的需求，实用性强。
如图1所示，于一实施例中，本实用新型的单通道IO板卡包括电连接器1、第一光耦隔离器2、第二光耦隔离器3、第三光耦隔离器4、第四光耦隔离器5、DI通道6、DO通道7、AI通道8、AO通道9和微处理器10。
所述电连接器1用于与外部器件相连，从而接收所述外部器件发送来的信号，或发送信号至所述外部设备。优选地，所述电连接器采用两排结构的欧式连接器，从而便于安装和拆卸。其中两排间距为2.54mm。
所述第一光耦隔离器2、所述第二光耦隔离器3、所述第三光耦隔离器4和所述第四光耦隔离器5均与所述电连接器1相连，用于实现信号的光电耦合，从而对后续电路起保护作用。
所述DI通道6与所述第一光耦隔离器2相连，用于经由所述第一光耦隔离器2将所述外部设备提供的数字信号输出至所述微处理器10。优选地，所述DI通道6包括滤波模块和电压转换模块。所述外部设备提供的高低电平信号经所述第一光耦隔离器2和所述滤波模块滤波之后，再通过所述电压转换模块输出电压信号DI_CH1至所述微处理器10的一个IO，以使所述微处理器10进行数据读取。
所述DO通道7与所述第二光耦隔离器3相连，用于经由所述第二光耦隔离器3将所述微处理器10提供的数字信号输出至所述外部设备。其中，所述DO通道7在所述第二光耦隔离器3开启时向所述外部设备输出数字信号。
所述AI通道8与所述第三光耦隔离器4相连，用于经由所述第三光耦隔离器4将所述外部设备提供的模拟信号输出至所述微处理器10。优选地，所述AI通道8包括保险丝、磁珠、TVS保护管、电压采样模块、RC滤波模块和电压跟随模块。所述外部设备提供的高低电平信号经所述保险丝、所述磁珠和所述TVS保护管后，经电压采样、RC滤波及电压跟随后连接至所述微处理器10内部的ADC采样通道。其中，所述电压采样模块由采样电阻根据精度2％采集电压。
所述AO通道9与所述第四光耦隔离器5相连，用于经由所述第四光耦隔离器5将所述微处理器10提供的模拟信号输出至所述外部设备。优选地，所述AO通道9包括TVS保护管和电流输出模块。其中，所述微处理器10内部的12位DAC采样通道的采样值输出至TVS保护管，再经电流输出模块XTR1111转换成4-20mA输出。所述电流输出模块XTR1111的使能端默认低电平状态，所述微处理器10的IO口默认低电平状态，且经所述第四光耦隔离器5控制所述使能端。
所述微处理器10与所述DI通道6、所述DO通道7、所述AI通道8和所述AO通道9相连，用于控制所述第一光耦隔离器2、所述第二光耦隔离器3、所述第三光耦隔离器4和所述第四光耦隔离器5的闭合/断开，以使得所述外部器件经由所述DI通道6、所述DO通道7、所述AI通道8或所述AO通道9与所述微处理器10实现信号输入输出。优选地，所述微处理器10采用单片机。
于一实施例中，所述微处理器10对所述第一光耦隔离器2、所述第二光耦隔离器3、所述第三光耦隔离器4和所述第四光耦隔离器5的控制逻辑如下：
当所述微处理器10的AI控制信号IO_MCU-AI-CTRL由低变高时，AI通道打开，其他的IO为默认状态；
当所述微处理器10的DO控制信号IO_MCU_DO_CTRL由默认的低电平至高时，DO通道打开，其他IO为默认状态；
当所述微处理器10的DI控制信号IO_MCU_DI_CTRL由默认的低电平变高时，DI通道打开，其他IO为默认状态；
当所述微处理器10的AO控制信号IO_MCU_AO_CTRL由低变高，AO通道打开。
于一实施例中，当所述微处理器10控制光耦隔离器的发光二极管两端电压为低电平时，光电晶体管处于断开状态，整体呈开路状态。当所述微处理器10控制光耦隔离器的发光二极管两端电压为高电平时，驱动发光二极管，使得光电晶体管闭合，整体呈闭合状态，从而使外部设备的输入输出信号切换到对应的AI/AO/DI/DO通道上。同时，所述微处理器10做到了数字电路与模拟电路之间的电气隔离，使信号传输更加稳定可靠。
于本实用新型一实施例中，本实用新型的单通道IO板卡还包括RS485芯片11，与所述电连接器1和所述微处理器10相连。其中，所述微处理器10引出UART总线协议和一个IO管脚控制发送和接收数据至所述RS485芯片11，将所述数据转换成标准的485通讯总线格式后传输至所述电连接器1，以提供至所述外部设备。
于本实用新型一实施例中，本实用新型的单通道IO板卡还包括电源模块12，与所述电连接器1和所述微处理器10相连。优选地，所述电源模块11包括模拟电源模块和数字电源模块，从而保证电源的稳定可靠。其中，所述模拟电压模块连接至所述电连接器1，所述数字电压模块连接至系统中的各个数字电源输入端。
综上所述，本实用新型的单通道IO板卡能够集成多种类型的IO板卡的功能，且可根据现场使用情况灵活进行IO板卡的类型切换；能够基于微处理器内部的DAC和ADC采集单通道数字量和模拟量，有效减少了分立模块的器件和成本，也为数字化生产和持续性改进提供数据支撑；集成有高速连接器，便于后续安装和替换，有效地简化电路，降低成本，提高可靠性。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种单通道IO板卡，其特征在于：包括：
电连接器，用于与外部器件相连；
第一光耦隔离器、第二光耦隔离器、第三光耦隔离器和第四光耦隔离器，均与所述电连接器相连；
DI通道，与所述第一光耦隔离器相连；
DO通道，与所述第二光耦隔离器相连；
AI通道，与所述第三光耦隔离器相连；
AO通道，与所述第四光耦隔离器相连；
微处理器，与所述DI通道、所述DO通道、所述AI通道和所述AO通道相连，用于控制所述第一光耦隔离器、所述第二光耦隔离器、所述第三光耦隔离器和所述第四光耦隔离器的闭合/断开，以使得所述外部器件经由所述DI通道、所述DO通道、所述AI通道或所述AO通道与所述微处理器实现信号输入输出。
2.根据权利要求1所述的单通道IO板卡，其特征在于：所述电连接器采用两排结构的欧式连接器。
3.根据权利要求1所述的单通道IO板卡，其特征在于：所述AI通道与所述微处理器的ADC采样通道相连。
4.根据权利要求1所述的单通道IO板卡，其特征在于：所述AO通道与所述微处理器的DAC采样通道相连。
5.根据权利要求1所述的单通道IO板卡，其特征在于：还包括RS485芯片，与所述电连接器和所述微处理器相连。
6.根据权利要求1所述的单通道IO板卡，其特征在于：还包括电源模块，与所述电连接器和所述微处理器相连。
7.根据权利要求6所述的单通道IO板卡，其特征在于：所述电源模块包括模拟电源模块和数字电源模块。
8.根据权利要求1所述的单通道IO板卡，其特征在于：所述DI通道包括滤波模块和电压转换模块。
9.根据权利要求1所述的单通道IO板卡，其特征在于：所述AI通道包括保险丝、磁珠、TVS保护管、电压采样模块、RC滤波模块和电压跟随模块。
10.根据权利要求1所述的单通道IO板卡，其特征在于：所述AO通道包括TVS保护管和电流输出模块。
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