[實(shí)用新型]低電平數(shù)字信號外部繼電器擴(kuò)展裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320333796.3
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN203299587U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王大鵬;謝戰(zhàn)洪;向陽;高瑛;王笑非;李滿;馬新科;劉萍;王旺球
• 申請（專利權(quán)）人: 中國船舶重工集團(tuán)公司第七一三研究所
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 鄭州中原專利事務(wù)所有限公司 41109
• 代理人: 霍彥偉;李想

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及繼電器外部擴(kuò)展領(lǐng)域，尤其是使用低電平數(shù)字端口對各種現(xiàn)場信號進(jìn)行控制時所需的擴(kuò)展裝置。

背景技術(shù)

隨著DSP和FPGA等高性能集成芯片的廣泛使用，控制現(xiàn)場中經(jīng)常遇到希望使用DSP或FPGA的GPIO接口直接驅(qū)動外部設(shè)備（如繼電器、接觸器、斷路器等）。隨著器件的發(fā)展，這些器件輸出端口電壓越來越低，目前典型的輸出高電平為3.3V，而且輸出電流較小，因此不能直接使用GPIO端口去控制外部設(shè)備。未來的芯片的高電平電壓有降低的趨勢。

目前市場上類似的外部繼電器擴(kuò)展裝置的最低輸入電平為+5V數(shù)字電平，沒有更低電平的外部繼電器擴(kuò)展裝置。工業(yè)現(xiàn)場急需一款可以使用3.3V甚至更低數(shù)字電平對外部設(shè)備進(jìn)行控制的外接裝置。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種外接裝置，從而實(shí)現(xiàn)低電平（1.3V~5V）數(shù)字信號對外部設(shè)備的控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案：

一種低電平數(shù)字信號外部繼電器擴(kuò)展裝置，它包括低電平數(shù)字接口，從低電平數(shù)字接口輸入的低電平數(shù)字信號經(jīng)過一級功率放大單元、光耦隔離單元和二級功率放大單元驅(qū)動繼電器，繼電器端連接有繼電器觸頭。

所述的一級功率放大單元為ULN2803驅(qū)動芯片；二級功率放大單元為ULN2824驅(qū)動芯片。

采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，低電平數(shù)字信號從控制電路板的輸入端引入，經(jīng)過兩級功率放大以及光耦隔離來驅(qū)動裝置上的高性能繼電器，高性能繼電器可根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，從而實(shí)現(xiàn)低電平（1.3V~5V）數(shù)字電平對外部設(shè)備進(jìn)行安全、有效的控制。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的原理框圖。

具體實(shí)施方式

一種低電平數(shù)字信號外部繼電器擴(kuò)展裝置，它包括低電平數(shù)字接口JK，從低電平數(shù)字接口輸入的低電平數(shù)字信號經(jīng)過一級功率放大單元、光耦隔離單元和二級功率放大單元驅(qū)動繼電器，繼電器端連接有繼電器觸頭CT。

一級功率放大單元為ULN2803驅(qū)動芯片；二級功率放大單元為ULN2824驅(qū)動芯片。

為了保證裝置的可擴(kuò)展性，信號輸入側(cè)可支持直流1.3V~24V，具有較寬的電壓輸入范圍。另外外部繼電器擴(kuò)展裝置具有三種型號，即8路、16路、32路繼電器輸出，也可根據(jù)用戶的需要進(jìn)行定制。方便的滿足用戶的不同需要。裝置內(nèi)還具有繼電器接通指示燈，用以方便的顯示出各路高性能繼電器的當(dāng)前狀態(tài)。主控制電路板中具備驅(qū)動220V/10A的交直流信號的通斷能力。

本實(shí)用新型的工作原理如下：把高性能集成芯片IO口輸出的電平（1.3V~24V）和GND信號接入本裝置的輸入端口，先后經(jīng)過一級功率放大，光耦隔離，二級功率放大環(huán)節(jié)，從而驅(qū)動裝置內(nèi)的高性能繼電器，進(jìn)而驅(qū)動外部設(shè)備。

DO1~DOX這些低電平數(shù)字信號接口輸入至繼電器擴(kuò)展裝置后，因?yàn)閿U(kuò)展裝置接受的電平范圍很寬，因此首先將輸入電平轉(zhuǎn)換為統(tǒng)一的電平。應(yīng)用OP07作為轉(zhuǎn)換芯片，采用5V為其供電，使其輸出限制在5V。然后采用ULN2803進(jìn)行一級功率放大，將信號轉(zhuǎn)化為5V，驅(qū)動能力為100mA的驅(qū)動信號。此信號驅(qū)動6N137的光耦隔離電路傳遞給二級功率放大電路。二級功率放大電路采用ULN2824作為驅(qū)動芯片，輸出電平為24V，驅(qū)動能力為300mA。采用此信號驅(qū)動固態(tài)繼電器。

DO1~DOX為低電平數(shù)字信號接口，AGND為與DO相對應(yīng)的地信號。VCC和GND是為高性能繼電器的供電接口，根據(jù)繼電器線圈的所需電壓接入即可。COMX是與DOX相對應(yīng)的第X路繼電器觸頭的一端，CX是其常閉觸點(diǎn)，OX是其常開觸點(diǎn)。

工程現(xiàn)場若需要控制多組220VAC/3A的接觸器，可以先將控制板輸出端相應(yīng)的COM短接后，再接入220V交流電源L端，然后再將常開觸點(diǎn)OX或常閉觸點(diǎn)CX與接觸器線圈的一端相連，接觸器線圈的另一端與220V交流電源N端相連即可。

工程現(xiàn)場若需要控制多種不同輸入類型的外部設(shè)備，先將外部設(shè)備線圈所需電源的一端同時與某一路高性能繼電器的COM端和外部設(shè)備線圈輸入的一端相連，再將外部設(shè)備線圈的另一端與高性能繼電器的常開觸點(diǎn)OX或常閉觸點(diǎn)CX相連即可。