[實(shí)用新型]一種多路開(kāi)關(guān)量輸入裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020111113.6
• 申請(qǐng)日: 2010-02-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN201742386U
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊柳濤;戈亮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海船舶運(yùn)輸科學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H03K19/14
• 分類號(hào): H03K19/14;G01R31/02
• 代理公司: 上海碩力知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 31251
• 代理人: 張堅(jiān)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及電氣檢測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種多路開(kāi)關(guān)量輸入裝置。

背景技術(shù)

開(kāi)關(guān)量輸入模塊是工業(yè)控制中廣泛應(yīng)用的數(shù)據(jù)采集模塊。通過(guò)采集外接開(kāi)關(guān)動(dòng)作來(lái)獲取現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的工作情況，以便控制系統(tǒng)做出判斷及處理。

參見(jiàn)圖1，圖1顯示的是傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)量輸入模塊原理圖，傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)量輸入模塊主要采用外部電源串聯(lián)外部開(kāi)關(guān)及限流電阻，以驅(qū)動(dòng)光耦合的發(fā)光管，再?gòu)墓怦钶敵龆诉M(jìn)行測(cè)量的方法。

上述傳統(tǒng)的方法，可在傳輸開(kāi)關(guān)量信號(hào)的同時(shí)，也有效地實(shí)現(xiàn)內(nèi)外系統(tǒng)的隔離，但上述測(cè)量方法僅能對(duì)外部輸入量的通斷狀態(tài)進(jìn)行識(shí)別判斷。而當(dāng)設(shè)備在震動(dòng)的環(huán)境中或操作不當(dāng)，很可能會(huì)有連線接觸不良或斷線的情況出現(xiàn)，此時(shí)就難以與外部開(kāi)關(guān)量的實(shí)際動(dòng)作進(jìn)行區(qū)分，從而使系統(tǒng)做出錯(cuò)誤的判斷。

為了解決上述問(wèn)題，目前也有些具有斷線檢測(cè)的模塊，但是其缺點(diǎn)是需要使用多個(gè)器件，電路較為復(fù)雜。并且，目前的開(kāi)關(guān)量輸入模塊一般使用CPU直接采樣的方式，對(duì)開(kāi)關(guān)量進(jìn)行獲取，需占用大量CPU的IO資源。如需對(duì)信號(hào)的整形濾波需要通過(guò)程序，存在處理程序復(fù)雜，實(shí)時(shí)性差的特點(diǎn)。

總之，傳統(tǒng)技術(shù)和方法存在以下幾大缺點(diǎn)：

1、輸入需要加入對(duì)信號(hào)的整形濾波程序，使處理程序復(fù)雜，實(shí)時(shí)性差；

2、一般每路電路需要二路光電隔離電路實(shí)現(xiàn)，電路實(shí)現(xiàn)較為復(fù)雜；

3、在有多路開(kāi)關(guān)量的輸入時(shí)，需占用大量CPU的IO資源。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種多路開(kāi)關(guān)量輸入裝置，其能實(shí)現(xiàn)在多路開(kāi)關(guān)量輸入時(shí)，對(duì)開(kāi)關(guān)量連線的狀況進(jìn)行檢測(cè)。

本實(shí)用新型提供一種多路開(kāi)關(guān)量輸入裝置，包括：

電源單元，用以輸出供所述裝置各單元使用的電流；

光電耦合單元，其輸入端連接所述電源單元，其發(fā)光件的輸出端通過(guò)一與外部開(kāi)關(guān)并聯(lián)的電阻接地；

放大器單元，包括一運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的第一端作為輸入端連接所述光電耦合單元的受光件的輸出端；

FPGA芯片，其輸入端連接所述運(yùn)算放大器的第一端、第二端以及第三端以接收其輸出的電平信號(hào)并進(jìn)行處理，其輸出端輸出經(jīng)處理的電平數(shù)字信號(hào)。

所述裝置還包括SPI通信接口單元，所述FPGA芯片通過(guò)所述SPI通信接口單元將信號(hào)輸出至相應(yīng)的控制系統(tǒng)。

所述電源單元包括隔離輸出電源和內(nèi)部電源，所述隔離輸出電源連接所述光電耦合單元的發(fā)光件的輸入端，所述內(nèi)部電源連接所光電耦合單元的受光件的輸入端。

所述FPGA芯片包括依次連接的觸發(fā)整形濾除抖動(dòng)模塊、內(nèi)部存儲(chǔ)器模塊以及SPI接口通信模塊，所述觸發(fā)整形濾除抖動(dòng)模塊的輸入端連接所述運(yùn)算放大器，所述SPI接口通信模塊連接所述SPI通信接口單元。

采用本實(shí)用新型所述的一種多路開(kāi)關(guān)量輸入裝置，當(dāng)開(kāi)關(guān)量正常輸入時(shí)，本裝置可識(shí)別外部開(kāi)關(guān)量的開(kāi)關(guān)狀態(tài)；而當(dāng)與外部開(kāi)關(guān)的連線故障斷開(kāi)時(shí)，本裝置也可對(duì)此進(jìn)行識(shí)別，并給出斷線故障信號(hào)。另外，本裝置還使用了FPGA芯片，使本裝置具有可靠性高、靈活性強(qiáng)、IO資源豐富、電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、識(shí)別性能好等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，本裝置通過(guò)SPI串行通訊接口迅速將上述信號(hào)傳送給相應(yīng)的控制系統(tǒng)，進(jìn)行進(jìn)一步的判斷、執(zhí)行或報(bào)警程序。

附圖說(shuō)明

圖1為傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)量輸入模塊原理圖；

圖2為本實(shí)用新型所述裝置的原理框圖；

圖3為本實(shí)用新型所述光電耦合單元以及放大器單元的電路原理圖；

圖4為本實(shí)用新型所述FPGA芯片的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。

參見(jiàn)圖2和圖3，本實(shí)用新型提供一種多路開(kāi)關(guān)量輸入裝置100，包括：

電源單元110，用以輸出供所述裝置各單元使用的電流。作為一實(shí)施例，所述電源單元110包括隔離輸出電源V1和內(nèi)部電源VCC，所述隔離輸出電源連接所述光電耦合單元120的發(fā)光件的輸入端，所述內(nèi)部電源連接所光電耦合單元120的受光件的輸入端。

光電耦合單元120，其輸入端連接所述電源單元110，其發(fā)光件的輸出端通過(guò)一與外部開(kāi)關(guān)并聯(lián)的電阻接地；

放大器單元130，包括一運(yùn)算放大器，所述運(yùn)算放大器的第一端作為輸入端連接所述光電耦合單元120的受光件的輸出端；