[實用新型]基于微控制器的抗擾開關量采集與控制模塊

有效

• 申請號: 201320837644.7
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN203606647U
• 公開（公告）日: 2014-05-21
• 發明（設計）人: 高靜;張利國;劉彥昌;趙宇馳
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 大慶知文知識產權代理有限公司 23115
• 代理人: 陳可鑫

技術領域

?本實用新型屬于電子技術應用領域，涉及開關量采集與控制模塊，具體是基于微控制器的抗擾開關量采集與控制模塊。

背景技術

隨著科技的發展，時代的不斷進步，人們工作和生活的環境越發的智能化、自動化，而開關量采集和控制的應用也就逐漸廣泛，例如工業中利用光電開關來提供開關量采集控制模塊的啟停信號，從而控制工業部分部件的啟停，生活中利用可燃氣體傳感器來提供開關量采集控制模塊的啟停信號，從而控制燃氣閥的開關；傳統的開關量采集與控制模塊存在抗干擾能力差、電氣隔離效果不佳、惡劣環境下運行可靠度低且成本高等問題，使得工業生產中的部分環境下其工作可信度低，生活中容易發生嚴重事故，危機人們的人身安全。

發明內容

本實用新型為解決傳統的開關量采集與控制模塊存在抗干擾能力差、電氣隔離效果不佳、惡劣環境下運行可靠度低且成本高的問題，而提出的基于微控制器的抗擾開關量采集與控制模塊。

具體技術方案如下：

基于微控制器的抗擾開關量采集與控制模塊，包括控制單元、開關量輸入單元、分別與控制單元連接的主電源及繼電器，所述開關量輸入單元分別連接有第一輔助電源及第一光耦隔離器，第一光耦隔離器與開關量采集單元連接，開關量采集單元與控制單元連接；所述控制單元分別與光耦三極管輸出單元、有源晶振電路及第二光耦隔離器連接，第二光耦隔離器與第二輔助電源連接。

所述控制單元采用AVR微控制器Mega64L-8AU。

本實用新型的有益效果：主電源為控制單元供電，兩個輔助電源分別為開關量輸入單元及通訊接口端供電，實現了真正電氣隔離的同時提供了斷電保護的功能，并利用光耦隔離器對信號進行光電轉換，從而有效的提高裝置的抗干擾能力和惡劣環境工作有效率，連接有有源晶振電路，從而解決了晶振停振的問題，具有繼電器輸出、光耦三極管輸出且可以利用控制單元的通信輸出端，通過第二光耦隔離器傳輸數據，實現數據的有效不間斷通信；結構簡單、效果顯著、成本低且實用性強。

附圖說明

圖1為本實用新型的結構示意圖；

圖2為光耦隔離器電路原理圖；

圖3為開關量輸入電路原理圖。

具體實施方式

下面結合圖1至3，對本實用新型作進一步說明：

實施例1：基于微控制器的抗擾開關量采集與控制模塊，包括控制單元、開關量輸入單元、分別與控制單元連接的主電源及繼電器，所述開關量輸入單元分別連接有第一輔助電源及第一光耦隔離器，第一光耦隔離器與開關量采集單元連接，開關量采集單元與控制單元連接；所述控制單元分別與光耦三極管輸出單元、有源晶振電路及第二光耦隔離器連接，第二光耦隔離器與第二輔助電源連接。

實施例2：進一步的，所述控制單元采用AVR微控制器Mega64L-8AU。

其中：控制單元在接收到開關量信號后，將控制繼電器輸出端或光耦三極管輸出端連接的部件開啟或關閉；這里開關量輸入單元可外接感應器件，例如光電式、電容式、電感式、霍爾式等各種傳感器，根據不同的需要選擇不同的傳感器；主電源僅為控制單元提供電力，而第一輔助單元僅為開關量輸入單元一側的相關部件提供電力，第二輔助單元僅為第二光耦隔離器一側的相關部件提供電力，從而更好的實現電氣隔離；連接有有源晶振電路，從而解決了晶振停振的問題；而光耦隔離器可以使設備的抗干擾能力及惡劣環境的正常工作率得到進一步的提升。

并且在實踐過程中，利用電容電壓不能突變的原理，在控制單元I/O端口增加電容，通過端口上電前后電位的不同來作為判斷位。

┳=R*C

u=V（1-e-----^-t/┳）

R為等效控制單元I/O端口的上拉電阻；C所加電容；┳充電時間常數；V充電直流電壓；u電容瞬時電壓；t時間。

電容在上電后經過5個時間常數充電到直流電壓值，低于一個時間常數的時間內確保程序執行完位判斷，即可確保完成開機上電復位。控制單元采用8MHz的晶振，一個指令周期0.125_MS，1000個指令周期可確保程序執行到判斷位，時間為0.125_MS。控制單元端口上電阻R取1KΩ，電容取10uF，此時的充電時間常數┳為10ms，充分滿足條件。

在控制單元加上10uF/10V的電解電容，上電時此引腳為低電平，此電平持續的時間足以完成對此引腳的電平判斷，而上電后，此引腳為高電平。通過判斷此引腳電平的高低來區分復位形式。

有益效果：有效的解決了傳統的開關量采集與控制模塊存在抗干擾能力差、電氣隔離效果不佳、惡劣環境下運行可靠度低且成本高的問題。