KR20200058942A - Digital input apparatus with programmable input voltage level - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a digital input device having an isolated digital input circuit free to set binary input levels by applying a digital-to-analog converter (DAC) for programmatically adjusting the voltage level of a binary input circuit, a comparator for comparing voltage levels, a resistor for current regulation, and a photo coupler for insulation. According to the present invention, the digital input device with a programmable input voltage level includes: a power supply unit that receives AC power and converts and supplies AC power to DC power; an isolation digital input unit that recognizes a voltage applied from the power supply unit and compares a reference voltage set based on the recognized voltage level with the recognized voltage to insulate input/output and output signals according to on and off states; and an MCU that reads a state of a control target controlled through the isolation digital input unit, performs internal calculation, and outputs a control signal through an output unit.

Description

프로그램 가능한 입력 전압 레벨을 가지는 디지털 입력 장치{Digital input apparatus with programmable input voltage level}Digital input apparatus with programmable input voltage level

본 발명은 PLC의 디지털 입력 장치에 관한 것으로, 구체적으로, 바이너리(binary) 입력 회로의 전압 레벨을 프로그램적으로 조절 가능하도록 하여 바이너리 입력 레벨의 설정이 자유로운 절연 디지털 입력 회로를 갖는 PLC의 디지털 입력 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a digital input device of a PLC, specifically, a digital input device of a PLC having an isolated digital input circuit free to set the binary input level by allowing the voltage level of the binary input circuit to be programmable. It is about.

일반적으로 PLC(Programmable Logic Controller)는 디지털 또는 아날로그 입출력 장치를 통하여 시퀀싱, 카운팅, 연산과 같은 특수한 기능을 수행하기 위하여 프로그램 가능한 메모리를 사용하고 여러 종류의 기계나 프로세서를 제어하는 디지털 전자 장치이다.In general, a programmable logic controller (PLC) is a digital electronic device that uses programmable memory and controls various types of machines or processors to perform special functions such as sequencing, counting, and calculation through digital or analog input / output devices.

한편, PLC의 디지털 입력 장치는 외부에서 입력되는 교류 또는 직류의 다양한 신호를 받아 내부 인터페이스를 통하여 MPU(Micro Processor Unit)가 처리할 수 있는 신호로 변환하여 전송하는 장치이다.On the other hand, the digital input device of the PLC is a device that receives various signals of AC or DC input from the outside and converts them into signals that can be processed by the Micro Processor Unit (MPU) through an internal interface and transmits them.

종래의 PLC 디지털 입력 장치는 신호 변환 회로, 절연 디지털 입력회로, 인터페이스 회로 등을 포함한다.Conventional PLC digital input devices include signal conversion circuits, isolated digital input circuits, interface circuits, and the like.

상기 신호 변환 회로는 외부의 기기에서 입력되는 신호를 디지털 신호로 변환하는 회로이다. 입력 신호를 기준값과 비교하여 입력 신호의 크기가 기준값보다 크면 "H"(하이, High), 기준값보다 작으면 "L"(로우, Low)의 디지털 신호로 변환하여 출력하게 된다.The signal conversion circuit is a circuit that converts a signal input from an external device into a digital signal. The input signal is compared with the reference value, and if the size of the input signal is greater than the reference value, it is converted into a digital signal of "H" (high, high) and "L" (low, low) if it is smaller than the reference value.

상기 절연 디지털 입력회로는 상기 신호 변환 회로의 출력 신호와 PLC 장치 내부의 회로를 절연시켜 잡음이나 상호간의 간섭의 발생을 방지하도록 하는 수단이다. 일반적으로 상기 절연 디지털 입력회로는 포토 커플러(Photo Coupler)를 포함한다.The isolated digital input circuit is a means to insulate the output signal of the signal conversion circuit and the circuit inside the PLC device to prevent the occurrence of noise or mutual interference. In general, the isolated digital input circuit includes a photo coupler.

상기 인터페이스 회로는 절연 디지털 입력회로로부터 입력된 신호를 PLC의 MPU에 전달하는 내부 인터페이스 기능을 한다.The interface circuit functions as an internal interface for transmitting the signal input from the isolated digital input circuit to the PLC's MPU.

그런데, 종래의 디지털 입력 장치에서 절연 디지털 입력회로는 신호 변환 회로에서 디지털 신호로 변환된 바이너리 입력을 받기 위해서는 전압 레벨을 알아야 하고, 이에 맞추어 절연 디지털 입력회로를 설계하여야 한다. 따라서 입력되는 전압 레벨이 변경되는 경우에는 이에 맞추어 절연 디지털 입력회로를 변경해야 하는 문제점이 있었다.However, in the conventional digital input device, the isolated digital input circuit must know the voltage level in order to receive the binary input converted to the digital signal from the signal conversion circuit, and the isolated digital input circuit must be designed accordingly. Therefore, when the input voltage level is changed, there is a problem that the insulating digital input circuit must be changed accordingly.

본 발명은, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 바이너리(binary) 입력 회로의 전압 레벨을 프로그램적으로 조절 가능하도록 하는 DAC(Digital-to-analog converter)와 전압 레벨을 비교하기 위한 비교기, 전류 조절을 위한 저항, 절연을 위한 포토 커플러(photo coupler)를 적용함으로써 바이너리 입력 레벨의 설정이 자유로운 절연 디지털 입력 회로를 가지는 디지털 입력 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve this problem, the present invention, a digital-to-analog converter (DAC) that allows programmatically adjusting the voltage level of a binary input circuit, a comparator for comparing voltage levels, and current adjustment An object of the present invention is to provide a digital input device having an isolated digital input circuit free to set a binary input level by applying a photo coupler for resistance and isolation.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.The objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects and advantages of the present invention not mentioned can be understood by the following description, and will be more clearly understood by embodiments of the present invention. In addition, it will be readily appreciated that the objects and advantages of the present invention can be realized by means of the appended claims and combinations thereof.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 프로그램 가능한 입력 전압 레벨을 가지는 디지털 입력 장치는, 교류전원(AC)를 입력받아 직류전원(DC)으로 변환하여 공급하는 전원부; 상기 전원부로부터 인가되는 전압을 인식하며, 상기 인식된 전압 레벨을 기반으로 설정된 기준전압을 상기 인식된 전압과 비교하여 입출력을 절연하여 온, 오프상태에 따른 신호를 출력하는 절연 디지털 입력부; 및 상기 절연 디지털 입력부를 통하여 제어하는 제어대상의 상태를 읽어 들이고 내부연산을 한 후 출력부를 통하여 제어신호를 출력하는 MCU를 포함한다.In order to achieve the above object, a digital input device having a programmable input voltage level of the present invention includes: a power supply unit that receives AC power (AC) and converts and supplies DC power (DC); An isolated digital input unit that recognizes a voltage applied from the power supply unit and compares a reference voltage set based on the recognized voltage level with the recognized voltage to insulate input / output and output signals according to on and off states; And an MCU that reads a state of a control target to be controlled through the isolated digital input unit, performs internal calculation, and outputs a control signal through the output unit.

또한, 상기 절연 디지털 입력부는 외부신호 입력단자의 사이에 제1, 2 저항(R1, R2)을 직렬 연결하여 외부신호 입력단자로 입력되는 외부신호를 제1, 2저항으로 분압하고, 상기 제2 저항(R2)의 양단 전압을 출력하는 신호 입력부와, 상기 신호 입력부에서 출력되는 외부신호를 절연하여 전송하는 발광소자 및 수광 트랜지스터로 이루어지는 포토커플러(Photo-Coupler: PC)와, 상기 포토커플러의 수광 트랜지스터의 이미터에 연결되어 포토커플러의 수광 트랜지스터를 통하여 전달되는 전원전압을 안정하게 출력하는 제3 저항(R3)과, 미리 설정된 기준전압과 상기 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압의 레벨을 비교하여 디지털 신호로 변환하는 비교기를 포함한다.In addition, the isolated digital input unit divides the external signal input to the external signal input terminal into first and second resistors by connecting the first and second resistors R1 and R2 in series between the external signal input terminals, and the second A photo-coupler (PC) consisting of a signal input unit for outputting the voltage across the resistor R2, a light-emitting element for receiving and transmitting an external signal output from the signal input unit, and a light-receiving transistor, and the light reception of the photocoupler Connected to the emitter of the transistor, the third resistor R3 stably outputs the power supply voltage transmitted through the light-receiving transistor of the photocoupler, and the preset reference voltage and the level of the voltage induced by the third resistor R3. And a comparator that compares and converts to a digital signal.

또한, 상기 기준전압은 상기 MCU를 통해 프로그램으로 설정되는 것을 특징으로 한다.In addition, the reference voltage is characterized in that the program is set through the MCU.

또한, 상기 MCU는 상기 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨을 기반으로 기준전압을 설정하는 것을 특징으로 한다.In addition, the MCU is characterized in that to set the reference voltage based on the voltage level induced by the third resistor (R3).

또한, 상기 MCU가 프로그램으로 설정한 출력값을 디지털 신호로 변환하여 기준전압으로 상기 비교기의 (+)입력단으로 출력하는 DAC(digital to analog convertor)를 더 포함한다.In addition, it further comprises a digital to analog converter (DAC) that converts the output value set by the MCU into a digital signal and outputs it as a reference voltage to the (+) input terminal of the comparator.

또한, 상기 비교기는 (-)입력단에 입력되는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨이 (+)입력단에 입력되는 상기 기준전압 레벨보다 크면 출력은 접지(GND)되고, 상기 (-)입력단에 입력되는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨이 (+)입력단에 입력되는 기준전압 레벨보다 작으면 출력은 오픈되는 것을 특징으로 한다.In addition, when the voltage level induced by the third resistor R3 input to the (-) input terminal is greater than the reference voltage level input to the (+) input terminal, the output is grounded (GND), and the (-) input terminal When the voltage level induced by the third resistor R3 input to the input voltage is smaller than the reference voltage level input to the (+) input terminal, the output is opened.

이와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 프로그램 가능한 입력 전압 레벨을 가지는 디지털 입력 장치는, 외부신호 입력단자의 사이에 제1, 2 저항(R1, R2)을 직렬 연결하여 외부신호 입력단자로 입력되는 외부신호를 제1, 2저항으로 분압하고, 상기 제2 저항(R2)의 양단 전압을 출력하는 신호 입력부; 상기 신호 입력부에서 출력되는 외부신호를 절연하여 전송하는 발광소자 및 수광 트랜지스터로 이루어지는 포토커플러(Photo-Coupler: PC); 상기 포토커플러의 수광 트랜지스터의 이미터에 연결되어 포토커플러의 수광 트랜지스터를 통하여 전달되는 전원전압을 안정하게 출력하는 제3 저항(R3); 미리 설정된 기준전압과 상기 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압의 레벨을 비교하여 디지털 신호로 변환하는 비교기; 및 MCU가 프로그램으로 설정한 출력값을 디지털 신호로 변환하여 기준전압으로 상기 비교기의 (+)입력단으로 출력하는 DAC(digital to analog convertor)를 포함한다.In order to achieve this object, the digital input device having a programmable input voltage level of the present invention, the first and second resistors (R1, R2) are connected in series between the external signal input terminals and input to the external signal input terminals. A signal input unit for dividing the external signal into first and second resistors and outputting voltages across the second resistor R2; A photo coupler (PC) consisting of a light emitting element and a light receiving transistor that insulates and transmits an external signal output from the signal input unit; A third resistor (R3) connected to the emitter of the light-receiving transistor of the photocoupler and stably outputting a power voltage transmitted through the light-receiving transistor of the photocoupler; A comparator that compares a predetermined reference voltage with a level of the voltage induced by the third resistor R3 and converts the digital signal into a digital signal; And a digital to analog converter (DAC) that converts the output value set by the program to a digital signal and outputs it to the (+) input terminal of the comparator as a reference voltage.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 본 발명의 프로그램 가능한 입력 전압 레벨을 가지는 디지털 입력 장치는, 바이너리(binary) 입력 회로의 전압 레벨을 프로그램적으로 조절 가능하도록 하는 DAC(digital to analog convertor)와 전압 레벨을 비교하기 위한 비교기, 전류 조절을 위한 저항, 절연을 위한 포토커플러(photo coupler)를 적용함으로써, 바이너리 입력 레벨의 결정이 자유로운 효과가 있다. According to the present invention as described above, a digital input device having a programmable input voltage level of the present invention, a digital to analog converter (DAC) and a voltage to programmatically adjust the voltage level of a binary input circuit By applying a comparator for comparing levels, a resistor for adjusting current, and a photo coupler for isolation, it is possible to determine the binary input level freely.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다. In addition to the above-described effects, the concrete effects of the present invention will be described together while describing the specific matters for carrying out the invention.

도1 은 본 발명의 실시예에 따른 프로그램 가능한 입력 전압 레벨을 가지는 디지털 입력 장치의 구성을 나타낸 구성도
도2 는 도1에서 절연 디지털 입력부의 구성을 상세히 나타낸 회로도
도3은 도1에서 절연 디지털 입력부의 회로도의 동작을 설명하기 위한 도면
1 is a block diagram showing the configuration of a digital input device having a programmable input voltage level according to an embodiment of the present invention
Figure 2 is a circuit diagram showing the configuration of the isolated digital input unit in Figure 1 in detail
3 is a view for explaining the operation of the circuit diagram of the isolated digital input unit in FIG.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.The above-described objects, features, and advantages will be described in detail below with reference to the accompanying drawings, and accordingly, a person skilled in the art to which the present invention pertains can easily implement the technical spirit of the present invention. In the description of the present invention, when it is determined that detailed descriptions of known technologies related to the present invention may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, detailed descriptions will be omitted. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals in the drawings are used to indicate the same or similar components.

이하에서는, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 프로그램 가능한 입력 전압 레벨을 가지는 디지털 입력 장치에 관하여 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a digital input device having a programmable input voltage level according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도1 은 본 발명의 실시예에 따른 프로그램 가능한 입력 전압 레벨을 가지는 디지털 입력 장치의 구성을 나타낸 구성도이다. 도1에 도시된 디지털 입력 장치는 일 실시예에 따른 것이고, 그 구성요소들이 도1에 도시된 실시예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.1 is a block diagram showing the configuration of a digital input device having a programmable input voltage level according to an embodiment of the present invention. The digital input device illustrated in FIG. 1 is according to an embodiment, and its components are not limited to the embodiment illustrated in FIG. 1, and some components may be added, changed, or deleted as necessary.

도1에서 도시하고 있는 것과 같이, 디지털 입력 장치는 교류전원(AC)를 입력받아 직류전원(DC)으로 변환하여 각 부에 이를 공급하는 전원부(100)와, As shown in FIG. 1, the digital input device receives an AC power (AC), converts it into DC power (DC), and supplies power to each unit 100,

상기 전원부(100)로부터 인가되는 전압을 인식하며, 상기 인식된 전압 레벨을 기반으로 설정된 기준전압을 상기 인식된 전압과 비교하여 입출력을 절연하여 온, 오프상태에 따른 신호를 출력하는 절연 디지털 입력부(200)와, 제어하는 제어대상의 상태를 상기 절연 디지털 입력부(200)를 통하여 읽어 들이고 내부연산을 한 후 출력부(400)를 통하여 제어신호를 출력하는 MCU(300)로 구성된다.An isolated digital input unit that recognizes a voltage applied from the power supply unit 100 and compares a reference voltage set based on the recognized voltage level with the recognized voltage to insulate input / output and output signals according to on / off states ( 200) and an MCU 300 that reads a state of a control target to be controlled through the insulating digital input unit 200, performs internal calculation, and outputs a control signal through the output unit 400.

도2 는 도1에서 절연 디지털 입력부의 구성을 상세히 나타낸 회로도이다.FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of the isolated digital input unit in FIG. 1 in detail.

도2에서 도시하고 있는 것과 같이, 절연 디지털 입력부(200)는 외부신호 입력단자(IN+, IN-)의 사이에 제1, 2 저항(R1, R2)을 직렬 연결하여 외부신호 입력단자로 입력되는 외부신호를 제1, 2저항(R1, R2)으로 분압하고, 제2 저항(R2)의 양단 전압을 출력하는 신호 입력부(210)와, 신호 입력부(210)에서 출력되는 외부신호를 절연하여 전송하는 발광소자 및 수광 트랜지스터로 이루어지는 포토커플러(Photo-Coupler: PC)(220)와, 포토커플러(220)의 수광 트랜지스터의 이미터에 연결되어 포토커플러(220)의 수광 트랜지스터를 통하여 전달되는 전원전압을 안정하게 출력하는 제3 저항(R3)과, MCU(300)가 프로그램으로 설정한 기준전압과 상기 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압의 레벨을 비교하여 디지털 신호로 변환하는 비교기(230)와, MCU(300)가 프로그램으로 설정한 출력값을 디지털 신호로 변환하여 기준전압으로 비교기(230)의 (+)입력단으로 출력하는 DAC(digital to analog convertor)(240)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the isolated digital input unit 200 is connected to the first and second resistors R1 and R2 in series between the external signal input terminals IN + and IN- to be input to the external signal input terminal. The external signal is divided into the first and second resistors R1 and R2, and the signal input unit 210 for outputting the voltage across the second resistor R2 and the external signal output from the signal input unit 210 are insulated and transmitted. The photo-coupler (PC) 220 made of a light-emitting element and a light-receiving transistor is connected to the emitter of the light-receiving transistor of the photo coupler 220 and the power voltage transmitted through the light-receiving transistor of the photo coupler 220 Comparator 230 that compares the level of the voltage induced by the third resistor R3 with the third resistor R3 stably outputting, and the reference voltage set by the MCU 300 as a program, and converts it into a digital signal 230 And a digital to analog convertor (DAC) 240 which converts the output value set by the program to a digital signal and outputs it to the (+) input terminal of the comparator 230 as a reference voltage.

이에 따라, 비교기(230)는 (-)입력단에 입력되는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨이 (+)입력단에 입력되는 DAC(240)에서 출력되는 기준전압 레벨보다 크면 출력은 접지(수광 트랜지스터 껴짐)된다. 반대로 비교기(230)는 (-)입력단에 입력되는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨이 (+)입력단에 입력되는 DAC(240)에서 출력되는 기준전압 레벨보다 작으면 출력은 오픈(수광 트랜지스터 꺼짐)된다.Accordingly, when the voltage level induced by the third resistor R3 input to the (-) input terminal is greater than the reference voltage level output from the DAC 240 input to the (+) input terminal, the comparator 230 outputs the ground ( The light receiving transistor is turned on). Conversely, when the voltage level induced by the third resistor R3 input to the (-) input terminal is smaller than the reference voltage level output from the DAC 240 input to the (+) input terminal, the comparator 230 opens (received) Transistor off).

이를 위해, MCU(300)는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨을 기반으로 기준전압을 설정한다. 따라서 입력신호의 전압 레벨이 변경되는 경우에도 이에 맞추어 입력 회로를 변경하지 않고, MCU(300)에서 프로그램으로 조절 할 수 있다.To this end, the MCU 300 sets a reference voltage based on the voltage level induced by the third resistor R3. Therefore, even when the voltage level of the input signal is changed, the input circuit can be adjusted by the MCU 300 without changing the input circuit accordingly.

이와 같이 구성된 본 발명의 프로그램 가능한 입력 전압 레벨을 가지는 디지털 입력 장치에 따른 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 또는 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다. The operation according to the digital input device having the programmable input voltage level of the present invention configured as described above will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The same reference numerals as those in Fig. 1 or 2 refer to the same members performing the same functions.

도1을 참조하여 설명하면, 먼저, 전원부(100)는 외부신호 입력단자(IN+, IN-)로 교류전원(AC)를 입력받아 5[V], 24[V] 등의 직류전원(DC)으로 변환한다.Referring to Figure 1, first, the power supply 100 receives the AC power (AC) through the external signal input terminal (IN +, IN-) DC power (DC) such as 5 [V], 24 [V] Convert to

절연 디지털 입력부(200)는 전원부(100)로부터 인가되는 전압을 인식하며 온, 오프상태에 따른 신호를 출력한다.The isolated digital input unit 200 recognizes the voltage applied from the power supply unit 100 and outputs signals according to on and off states.

상기 절연 디지털 입력부(200)의 동작을 좀 더 상세히 설명하면, 입력단자(IN+, IN-)의 사이에 직렬 연결된 제1, 2 저항(R1, R2)으로 분압하고, 제2 저항(R2)의 양단 전압을 출력한다.In more detail, the operation of the isolated digital input unit 200 is divided into first and second resistors R1 and R2 connected in series between the input terminals IN + and IN-, and the second resistor R2 Output voltage across both ends.

이때, 제1 저항(R1)은 입력전압에 따른 전류 제한 저항이고, 제2 저항(R2)은 누설 전류가 흐르더라도 포토커플러(220)의 입력 측 발광소자가 켜지지 않도록 하는 기능을 한다. 따라서 절연 디지털 입력부(200)는 일정 전류 이상의 전류가 흘러야 발광소자가 동작된다.At this time, the first resistor R1 is a current limiting resistor according to the input voltage, and the second resistor R2 serves to prevent the light emitting element on the input side of the photocoupler 220 from turning on even when a leakage current flows. Therefore, the isolated digital input unit 200 requires a current greater than or equal to a certain current to operate the light emitting device.

포토커플러(220)는 제2 저항(R2)의 양단 전압의 출력을 절연하여 전송한다. 이때, 포토커플러(220)는 입력 전류의 크기에 따라 출력 전류가 일정한 증폭비로 비례하여 흐르게 된다.The photocoupler 220 insulates and transmits the output of the voltage across the second resistor R2. At this time, the photocoupler 220 flows in proportion to the magnitude of the input current and the output current at a constant amplification ratio.

그리고 포토커플러(220)에 출력값은 수광 트랜지스터의 이미터에 연결되어 있는 제3 저항(R3)을 통해 전달되는 전원전압을 안정하게 출력한다. 이때, 제3 저항(R3)은 출력단의 전류를 제안하면서, 제3 저항(R3)에 유기되는 전압이 비교기(230)의 (-)입력단으로 입력된다.In addition, the output value to the photocoupler 220 stably outputs the power supply voltage transmitted through the third resistor R3 connected to the emitter of the light receiving transistor. At this time, while the third resistor R3 proposes the current of the output terminal, the voltage induced by the third resistor R3 is input to the (-) input terminal of the comparator 230.

비교기(230)의 다른 쪽 입력인 (+)입력단은 MCU(300)가 프로그램으로 설정한 DAC(240)의 출력값이 입력된다. 이때, MCU(300)는 프로그램으로 설정한 출력값을 DAC(240)를 통해 디지털 신호로 변환하여 기준전압으로 비교기(230)의 (+)입력단으로 출력한다.The output value of the DAC 240 set as a program by the MCU 300 is input to the (+) input terminal which is the other input of the comparator 230. At this time, the MCU 300 converts the output value set by the program into a digital signal through the DAC 240 and outputs it to the (+) input terminal of the comparator 230 as a reference voltage.

따라서, 비교기(230)는 MCU(300)가 프로그램으로 설정한 기준전압과 상기 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압의 레벨을 비교하여 디지털 신호로 변환하게 된다. 이에 따라, 비교기(230)는 (-)입력단에 입력되는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨이 (+)입력단에 입력되는 DAC(240)에서 출력되는 기준전압 레벨보다 크면 출력은 접지(0V) 된다. 반대로 비교기(230)는 (-)입력단에 입력되는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨이 (+)입력단에 입력되는 DAC(240)에서 출력되는 기준전압 레벨보다 작으면 출력은 오픈(VCC) 된다.Accordingly, the comparator 230 compares the level of the voltage induced by the third resistor R3 with the reference voltage set by the MCU 300 as a program and converts it into a digital signal. Accordingly, when the voltage level induced by the third resistor R3 input to the (-) input terminal is greater than the reference voltage level output from the DAC 240 input to the (+) input terminal, the comparator 230 outputs the ground ( 0V). Conversely, when the voltage level induced by the third resistor R3 input to the (-) input terminal is smaller than the reference voltage level output from the DAC 240 input to the (+) input terminal, the comparator 230 opens (VCC ) do.

이를 위해, MCU(300)는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨을 기반으로 기준전압을 설정한다. 따라서 입력신호의 전압 레벨이 변경되는 경우에도 이에 맞추어 입력 회로를 변경하지 않고, MCU(300)에서 프로그램으로 조절 할 수 있다.To this end, the MCU 300 sets a reference voltage based on the voltage level induced by the third resistor R3. Therefore, even when the voltage level of the input signal is changed, the input circuit can be adjusted by the MCU 300 without changing the input circuit accordingly.

그리고 비교기(230)는 제3 저항(R3)의 전압 값과 DAC(240)의 출력값을 비교한 결과값이 MCU(300)의 입력 포트에 입력된다. The comparator 230 compares the voltage value of the third resistor R3 with the output value of the DAC 240 and inputs the result value to the input port of the MCU 300.

MCU(300)는 제어대상의 상태를 상기 절연 디지털 입력부(200)를 통하여 읽어 들이고 내부연산을 한 후 출력부(400)를 통하여 제어신호를 출력한다.The MCU 300 reads the state of the control target through the insulating digital input unit 200, performs internal calculation, and outputs a control signal through the output unit 400.

도3은 도1에서 절연 디지털 입력부의 회로도의 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the operation of the circuit diagram of the isolated digital input unit in FIG.

도3을 참조하여 설명하면, 전원부(100)로부터 입력되는 외부 입력(

Figure pat00001
)에 의하여 제1 저항(R1)에 흐르는 전류(
Figure pat00002
)는 다음 수학식 1과 같고, 제2 저항(R2)에 흐르는 전류(
Figure pat00003
)는 다음 수학식 2와 같다.Referring to Figure 3, the external input from the power supply unit 100 (
Figure pat00001
), The current flowing through the first resistor (R1) (
Figure pat00002
) Is equal to Equation 1 below, and the current flowing through the second resistor R2 (
Figure pat00003
) Is as shown in Equation 2 below.

Figure pat00004
Figure pat00004

Figure pat00005
Figure pat00005

이때,

Figure pat00006
는 포토커플러(220)의 입력측 다이오드의 순방향 전압이다.At this time,
Figure pat00006
Is a forward voltage of the diode on the input side of the photocoupler 220.

따라서, 포토커플러(220) 입력단에 흐르는 전류(

Figure pat00007
)는 다음 수학식 3과 같다.Therefore, the current flowing through the input of the photocoupler 220 (
Figure pat00007
) Is as in Equation 3 below.

Figure pat00008
Figure pat00008

상기 수학식 3을 통해 포토커플러(220) 입력단의 전류(

Figure pat00009
)는 외부 입력(
Figure pat00010
)에 비례함을 알 수 있다.The current of the input terminal of the photocoupler 220 through Equation (3)
Figure pat00009
) Is an external input (
Figure pat00010
).

그리고 제3 저항(R3)에 유기되는 전류(

Figure pat00011
)는 포토커플러(220)의 전류 전달비(Current Transfer Ratio: CTR)(
Figure pat00012
)에 의해 다음 수학식 4로 결정된다.And the current induced in the third resistor (R3) (
Figure pat00011
) Is the current transfer ratio (CTR) of the photocoupler 220 (
Figure pat00012
) Is determined by the following equation (4).

Figure pat00013
Figure pat00013

따라서, 제3 저항(R3)에 의해 인가되는 전압(

Figure pat00014
)은 다음 수학식 5와 같다.Therefore, the voltage applied by the third resistor R3 (
Figure pat00014
) Is as in Equation 5 below.

Figure pat00015
Figure pat00015

이때, 상기 수학식 5에서와 같이, 외부 입력(

Figure pat00016
)을 제외하고는 모두 상수로 가정할 수 있기 때문에 제3 저항(R3)에 의해 인가되는 전압(
Figure pat00017
)은 외부 입력(
Figure pat00018
)에 비례하는 것을 알 수 있다.At this time, as in Equation 5 above, an external input (
Figure pat00016
Since all can be assumed to be constant except for), the voltage applied by the third resistor R3 (
Figure pat00017
) Is an external input (
Figure pat00018
).

따라서, 입력이 인가되었다고 인식하는 최소 전압 값을

Figure pat00019
이라 가정하고, 상기
Figure pat00020
이 입력되었을 때에 제3 저항(R3)에 인가되는 전압을
Figure pat00021
라고 가정한다.Therefore, the minimum voltage value that the input is recognized as
Figure pat00019
Assuming,
Figure pat00020
The voltage applied to the third resistor (R3) when is input
Figure pat00021
Is assumed.

이때, DAC(240)의 전압 출력값(

Figure pat00022
)이
Figure pat00023
이 되도록 설정하면,
Figure pat00024
값보다 큰 전압이 입력에 인가되었을 경우에는, 비교기(230)의 출력(
Figure pat00025
)은 0V가 될 것이고,
Figure pat00026
보다 작은 전압이 입력에 인가되었을 경우에는 비교기(230)의 출력(
Figure pat00027
)은 VCC(회로전원)가 될 것이다.At this time, the voltage output value of the DAC 240 (
Figure pat00022
)this
Figure pat00023
If you set it to be
Figure pat00024
When a voltage greater than the value is applied to the input, the output of the comparator 230 (
Figure pat00025
) Will be 0V,
Figure pat00026
When a smaller voltage is applied to the input, the output of the comparator 230 (
Figure pat00027
) Will be VCC (Circuit Power).

따라서, DAC(240)의 전압 출력값(

Figure pat00028
)의 출력을 조절함으로써 입력 기준값
Figure pat00029
을 조절할 수 있다.Therefore, the voltage output value of the DAC 240 (
Figure pat00028
) By adjusting the output of the input reference value
Figure pat00029
Can be adjusted.

실시 예로서,

Figure pat00030
= 60V 인 경우,
Figure pat00031
=
Figure pat00032
= 3V 이라고 가정한다.As an embodiment,
Figure pat00030
= 60V,
Figure pat00031
=
Figure pat00032
= 3V.

이때,

Figure pat00033
의 출력값을 3V 보다 크게 한다면, 입력 전압이 60V 보다 더 큰 값이 입력되어야 인식할 것이고,
Figure pat00034
의 출력값을 3V보다 작게 한다면, 입력 전압이 60V 보다 작은 값이 인가되어도 인식할 것이다.At this time,
Figure pat00033
If the output value of is greater than 3V, an input voltage greater than 60V must be input to recognize it.
Figure pat00034
If the output value of is less than 3V, the input voltage will be recognized even if a value less than 60V is applied.

전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.The above-described present invention, the above-described embodiments and the accompanying drawings because it is possible for a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains to various substitutions, modifications and changes without departing from the technical spirit of the present invention It is not limited by.

100: 전원부 200: 절연 디지털 입력부
210: 신호 입력부 220: 포토커플러
230: 비교기 240: DAC
300: MCU 400: 출력부
100: power supply 200: isolated digital input
210: signal input unit 220: photo coupler
230: comparator 240: DAC
300: MCU 400: output

Claims (7)

교류전원(AC)를 입력받아 직류전원(DC)으로 변환하여 공급하는 전원부;
상기 전원부로부터 인가되는 전압을 인식하며, 상기 인식된 전압 레벨을 기반으로 설정된 기준전압을 상기 인식된 전압과 비교하여 입출력을 절연하여 온, 오프상태에 따른 신호를 출력하는 절연 디지털 입력부; 및
상기 절연 디지털 입력부를 통하여 제어하는 제어대상의 상태를 읽어 들이고 내부연산을 한 후 출력부를 통하여 제어신호를 출력하는 MCU를 포함하는 디지털 입력 장치.
A power supply unit that receives AC power (AC) and converts and supplies AC power (DC);
An isolated digital input unit that recognizes a voltage applied from the power supply unit and compares a reference voltage set based on the recognized voltage level with the recognized voltage to insulate input / output and output signals according to on and off states; And
A digital input device including an MCU that reads a state of a control target to be controlled through the isolated digital input unit, performs an internal operation, and outputs a control signal through the output unit.
제1 항에 있어서,
상기 절연 디지털 입력부는
외부신호 입력단자의 사이에 제1, 2 저항(R1, R2)을 직렬 연결하여 외부신호 입력단자로 입력되는 외부신호를 제1, 2저항으로 분압하고, 상기 제2 저항(R2)의 양단 전압을 출력하는 신호 입력부와,
상기 신호 입력부에서 출력되는 외부신호를 절연하여 전송하는 발광소자 및 수광 트랜지스터로 이루어지는 포토커플러(Photo-Coupler: PC)와,
상기 포토커플러의 수광 트랜지스터의 이미터에 연결되어 포토커플러의 수광 트랜지스터를 통하여 전달되는 전원전압을 안정하게 출력하는 제3 저항(R3)과,
미리 설정된 기준전압과 상기 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압의 레벨을 비교하여 디지털 신호로 변환하는 비교기를 포함하는 디지털 입력 장치.
According to claim 1,
The isolated digital input
The first and second resistors R1 and R2 are connected in series between the external signal input terminals to divide the external signal input to the external signal input terminals into first and second resistors, and the voltage across the second resistor R2. A signal input unit for outputting,
A photo coupler (PC) consisting of a light emitting element and a light receiving transistor that insulates and transmits an external signal output from the signal input unit,
A third resistor (R3) connected to the emitter of the light-receiving transistor of the photocoupler and stably outputting a power supply voltage transmitted through the light-receiving transistor of the photocoupler;
And a comparator that compares a predetermined reference voltage and a level of the voltage induced by the third resistor (R3) and converts it into a digital signal.
제2 항에 있어서,
상기 기준전압은 상기 MCU를 통해 프로그램으로 설정되는 것을 특징으로 하는 디지털 입력 장치.
According to claim 2,
The reference voltage is a digital input device, characterized in that is set by the program through the MCU.
제3 항에 있어서,
상기 MCU는 상기 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨을 기반으로 기준전압을 설정하는 것을 특징으로 하는 디지털 입력 장치.
According to claim 3,
The MCU sets a reference voltage based on a voltage level induced by the third resistor (R3).
제3 항에 있어서,
상기 MCU가 프로그램으로 설정한 출력값을 디지털 신호로 변환하여 기준전압으로 상기 비교기의 (+)입력단으로 출력하는 DAC(digital to analog convertor)를 더 포함하는 디지털 입력 장치.
According to claim 3,
And a digital to analog converter (DAC) that converts the output value set by the MCU into a digital signal and outputs it to a (+) input terminal of the comparator as a reference voltage.
제2 항에 있어서,
상기 비교기는 (-)입력단에 입력되는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨이 (+)입력단에 입력되는 상기 기준전압 레벨보다 크면 출력은 접지되고,
상기 (-)입력단에 입력되는 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압 레벨이 (+)입력단에 입력되는 기준전압 레벨보다 작으면 출력은 오픈되는 것을 특징으로 하는 디지털 입력 장치.
According to claim 2,
When the voltage level induced by the third resistor R3 input to the (-) input terminal is greater than the reference voltage level input to the (+) input terminal, the output is grounded.
When the voltage level induced by the third resistor (R3) input to the (-) input terminal is smaller than the reference voltage level input to the (+) input terminal, the output is opened.
외부신호 입력단자의 사이에 제1, 2 저항(R1, R2)을 직렬 연결하여 외부신호 입력단자로 입력되는 외부신호를 제1, 2저항으로 분압하고, 상기 제2 저항(R2)의 양단 전압을 출력하는 신호 입력부;
상기 신호 입력부에서 출력되는 외부신호를 절연하여 전송하는 발광소자 및 수광 트랜지스터로 이루어지는 포토커플러(Photo-Coupler: PC);
상기 포토커플러의 수광 트랜지스터의 이미터에 연결되어 포토커플러의 수광 트랜지스터를 통하여 전달되는 전원전압을 안정하게 출력하는 제3 저항(R3);
미리 설정된 기준전압과 상기 제3 저항(R3)에서 유기되는 전압의 레벨을 비교하여 디지털 신호로 변환하는 비교기; 및
MCU가 프로그램으로 설정한 출력값을 디지털 신호로 변환하여 기준전압으로 상기 비교기의 (+)입력단으로 출력하는 DAC(digital to analog convertor)를 포함하는 디지털 입력 장치.
The first and second resistors R1 and R2 are connected in series between the external signal input terminals to divide the external signal input to the external signal input terminals into first and second resistors, and the voltage across the second resistor R2. A signal input unit for outputting;
A photo coupler (PC) consisting of a light emitting element and a light receiving transistor that insulates and transmits an external signal output from the signal input unit;
A third resistor (R3) connected to the emitter of the light-receiving transistor of the photocoupler and stably outputting a power supply voltage transmitted through the light-receiving transistor of the photocoupler;
A comparator that compares a predetermined reference voltage with a level of the voltage induced by the third resistor R3 and converts it into a digital signal; And
A digital input device including a digital to analog converter (DAC) that converts the output value set by the MCU to a digital signal and outputs it to the (+) input terminal of the comparator as a reference voltage.
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