專利名稱：數(shù)字輸入模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是給數(shù)據(jù)處理裝置提供一種數(shù)字輸入模塊。利用這種數(shù)字輸入模塊能夠從位于信號(hào)發(fā)送器的一個(gè)接點(diǎn)上的二進(jìn)制編碼的交流電壓信號(hào)或直流電壓信號(hào)中獲得一個(gè)數(shù)字信號(hào)，同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)輸入模塊的工作方式也能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控。
根據(jù)本發(fā)明，上述目的是通過這樣一種用于數(shù)據(jù)處理裝置的數(shù)字輸入模塊來實(shí)現(xiàn)的，它用于從位于信號(hào)發(fā)送器的一個(gè)接點(diǎn)上的二進(jìn)制編碼的信號(hào)電壓中獲得一個(gè)數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)電壓在邏輯“1”時(shí)具有非零伏的電壓值，在邏輯“0”時(shí)具有零伏的電壓值。該數(shù)字輸入模塊包括-一個(gè)輸入單元，其一個(gè)輸入端可以與信號(hào)發(fā)送器的接點(diǎn)相連，其輸出端可與數(shù)據(jù)處理裝置相連；-一個(gè)與輸入單元的另一個(gè)輸入端通過固定接口相連的變換單元，該變換單元促使輸入單元加載一個(gè)零伏的分接電壓(Abgreifspannung)，以便獲得數(shù)字信號(hào)，以及促使輸入單元加載一個(gè)非零伏的測(cè)試電壓，以便產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試信號(hào)；-一個(gè)位于輸入單元中的光耦合器，-其光耦輸入端通過一個(gè)整流橋與輸入單元的兩個(gè)輸入端相連；-其光耦輸出端與輸入單元的輸出端相連。
根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字輸入模塊的主要優(yōu)點(diǎn)是，其可靠性可被監(jiān)控，并因此也可以應(yīng)用于鐵路系統(tǒng)，例如用在中繼信號(hào)站中，眾所周知在這些場(chǎng)所要求有非常高的可靠性。對(duì)數(shù)字輸入模塊的可靠性進(jìn)行監(jiān)控具體而言是基于，通過變換單元能夠有規(guī)律地測(cè)試其功能特性，就是說，借助于變換單元，加在輸入單元的其它輸入端的不是分接電壓而是測(cè)試電壓。因此，數(shù)字輸入模塊工作過程如下在正常工作方式下，即用于從信號(hào)發(fā)送器接點(diǎn)分接出信號(hào)電壓并用于獲得數(shù)字信號(hào)時(shí)，通過變換單元將一個(gè)零伏電壓加在輸入單元的另一個(gè)輸入端，以便處于輸入單元的一個(gè)輸入端上的信號(hào)電壓通過整流器和光耦合器，在二進(jìn)制信息不改變的情況下作為數(shù)字信號(hào)連接到輸入單元的輸出端，也就是數(shù)字輸入模塊的輸出端。相反，在測(cè)試工作方式下，測(cè)試電壓通過變換單元加載在輸入單元的另一輸入端，該測(cè)試電壓相當(dāng)于信號(hào)發(fā)送器的信號(hào)電壓在邏輯“1”時(shí)的電壓值。輸入單元的另一輸入端上的這種變換導(dǎo)致輸入單元兩個(gè)輸入端上的差分電壓發(fā)生變化。這對(duì)于具有正常作用功能的數(shù)字輸入單元來說，會(huì)導(dǎo)致在輸入單元的輸出端發(fā)生輸出信號(hào)的變化，或出現(xiàn)測(cè)試信號(hào)，這必須引起注意。該測(cè)試信號(hào)與其二進(jìn)制信息取反的數(shù)字信號(hào)相對(duì)應(yīng)。若信號(hào)發(fā)送器的接點(diǎn)出現(xiàn)的是邏輯“1”的信號(hào)，則在通過變換單元轉(zhuǎn)換到測(cè)試電壓之后，在輸入單元的兩個(gè)輸入端之間的是0伏的差分電壓信號(hào)。這在數(shù)字輸入模塊中對(duì)應(yīng)于邏輯“0”，因?yàn)樘幱谳斎雴卧膬蓚€(gè)輸入端上的電壓相同。在變換之后應(yīng)當(dāng)在輸入單元的輸出端產(chǎn)生輸出信號(hào)的改變，或產(chǎn)生邏輯“0”的測(cè)試信號(hào)。若沒有出現(xiàn)測(cè)試信號(hào)，則數(shù)字輸入模塊是壞的。當(dāng)信號(hào)發(fā)送器的接點(diǎn)加載邏輯“0”時(shí)，相應(yīng)地也可以對(duì)數(shù)字輸入模塊進(jìn)行測(cè)試。
根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字輸入模塊的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，由于有整流橋，數(shù)字輸入模塊不僅能將直流電壓信號(hào)作為信號(hào)電壓，而且能夠?qū)⒔涣麟妷盒盘?hào)作為信號(hào)電壓，因?yàn)橥ㄟ^直流整流橋始終只有一個(gè)(正的)直流電壓加在光耦合器上。這對(duì)于光耦合器來說是必須的，因?yàn)閿?shù)字輸入模塊在其輸出端通常給出一個(gè)直流電壓信號(hào)作為數(shù)字信號(hào)。另外光耦合器的輸入端一般具有一個(gè)光電二極管，而光電二極管不能工作在反向電壓下。該光耦合器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是它能夠有效地保護(hù)數(shù)據(jù)處理裝置免受在信號(hào)發(fā)送器的接點(diǎn)處的過載電壓的影響，從而能去除可能對(duì)數(shù)據(jù)處理裝置造成的損害，明顯地提高由數(shù)字輸入模塊和數(shù)據(jù)處理裝置組成的分接單元(Abgreifeinheit)的可靠性，并進(jìn)而提高其運(yùn)行安全性。
為了使本發(fā)明的數(shù)字輸入模塊也能用在多個(gè)可提供更多帶有信號(hào)電壓的接點(diǎn)的信號(hào)發(fā)送器中，根據(jù)本發(fā)明，數(shù)字輸入模塊具有與所述輸入單元相對(duì)應(yīng)的多個(gè)輸入單元，這些輸入單元各自的一個(gè)輸入端分別與信號(hào)發(fā)送器的另一個(gè)接點(diǎn)相連，另一輸入端則分別與變換單元相連。
若根據(jù)本發(fā)明所述的數(shù)字輸入模塊應(yīng)用于中繼信號(hào)站中，則在中繼信號(hào)站的繼電器接點(diǎn)上應(yīng)連接數(shù)字輸入模塊。繼電器接點(diǎn)通常通過一個(gè)光學(xué)指示裝置與大地相連。假如在各個(gè)中繼信號(hào)站的具體情況并不是這樣，所缺少的指示器考慮到它對(duì)數(shù)字輸入模塊的電作用就可以這樣來替代，即在輸入單元的兩個(gè)輸入端之間連接一個(gè)電負(fù)載，例如一個(gè)歐姆電阻或一個(gè)恒流源。根據(jù)本發(fā)明所述的這種數(shù)字輸入模塊的優(yōu)點(diǎn)在于，這種模塊不僅能應(yīng)用于具有光學(xué)指示器的中繼信號(hào)站，也同樣能應(yīng)用于沒有光學(xué)指示器的中繼信號(hào)站。
為了能特別簡(jiǎn)單因而特別有利地向變換單元提供零伏電壓和非零伏電壓，還證明比較有利的是，變換單元通過其一個(gè)可鋪設(shè)的接頭與大地相連，通過其另一個(gè)可鋪設(shè)的接頭與信號(hào)發(fā)送器的一個(gè)輸出非零伏電壓的電壓源相連。
為了解釋本發(fā)明，下面借助一附圖
對(duì)本發(fā)明的數(shù)字輸入模塊的一個(gè)實(shí)施例予以詳細(xì)說明。
附圖中示出一數(shù)字輸入模塊1，它通過一個(gè)輸入單元15由一個(gè)在信號(hào)發(fā)送器10的一個(gè)接點(diǎn)5上的信號(hào)電壓獲取數(shù)字信號(hào)，輸入單元15的一個(gè)輸入端E15a與信號(hào)發(fā)送器10的接點(diǎn)5可相連，或如圖中所示是已相連狀態(tài)。輸入單元15具有一個(gè)光耦合器20用于電位隔離。光耦合器20的一個(gè)光耦輸入端E20a與輸入單元15的一個(gè)輸入端E15a相連，另一個(gè)光耦輸入端E20b與輸入單元15的另一個(gè)輸入端E15b相連。輸入單元15的兩個(gè)輸入端E15a和E15b，以及光耦合器20的兩個(gè)輸入端E20a和E20b之間的連接是通過一個(gè)整流橋25來保證的。輸入單元15的另一個(gè)輸入端E15b與變換單元30的固定輸入端E30a相連。變換單元30通過其一個(gè)可鋪設(shè)的接頭E30b與作為分接電壓(Abgreifspannung)的大地電位相連，并通過其另一個(gè)可鋪設(shè)的接頭E30c與一個(gè)測(cè)試電壓相連，其中，測(cè)試電壓與信號(hào)發(fā)送器10輸出的非零伏的信號(hào)電壓值相對(duì)應(yīng)。這一點(diǎn)具體這樣來實(shí)現(xiàn)，變換單元30的另一個(gè)可鋪設(shè)的接頭E30c與信號(hào)發(fā)送器10的電壓源35相連。信號(hào)發(fā)送器10具有多個(gè)電子開關(guān)40，它們分別接通在電壓源35和信號(hào)發(fā)送器10的各個(gè)接點(diǎn)之間。除了接點(diǎn)5之外，信號(hào)發(fā)送器10還具有其它接點(diǎn)45，利用它們可以傳輸其它的信號(hào)電壓。
除此之外，附圖中還示出其它的輸入單元50，其電氣結(jié)構(gòu)與輸入單元15相同，通過其一個(gè)輸入端E50a分別與信號(hào)發(fā)送器10的其它接點(diǎn)45相連。
信號(hào)發(fā)送器10的接點(diǎn)5和/或其它接點(diǎn)45是一個(gè)作為信號(hào)發(fā)送器10工作的中繼信號(hào)站的繼電器接點(diǎn)。
由附圖可知，在信號(hào)發(fā)送器10的接點(diǎn)5以及其它接點(diǎn)45之間分別連接有光學(xué)指示器55，它們使得信號(hào)電壓分別在各自的接點(diǎn)上可視化。由于此處的信號(hào)發(fā)送器10是一個(gè)中繼信號(hào)站，光學(xué)指示器55例如可以是中繼信號(hào)站的信號(hào)指示器面板上的燈泡。
如果在信號(hào)發(fā)送器10的接點(diǎn)5和/或其它接點(diǎn)45之間不能接任何光學(xué)指示器，則可以用數(shù)字輸入模塊1中的輸入單元兩個(gè)輸入端之間的歐姆電阻來替代。
通過數(shù)字輸入模塊1可以從接點(diǎn)5上的二進(jìn)制編碼的信號(hào)電壓(交流或直流電壓)獲取數(shù)字信號(hào)，以及從在其它接點(diǎn)45上的同樣的信號(hào)電壓獲取另外的數(shù)字信號(hào)，并將數(shù)字信號(hào)饋入數(shù)據(jù)處理裝置中，由此在接點(diǎn)5和45以及數(shù)據(jù)處理裝置之間連接一數(shù)字輸入模塊1。數(shù)據(jù)處理裝置一側(cè)的接口，即用于將已獲得的數(shù)字信號(hào)饋送到數(shù)據(jù)處理裝置中的接口是輸入單元15的輸出端A15a和A15b以及其它輸入單元50的輸出端A50a和A50b。
為了在接點(diǎn)5和45處讀取信號(hào)電壓，在輸入單元15的另一輸入端E15b或輸入單元50的另一輸入端E50b上加上一個(gè)零伏的分接電壓，以便在輸入單元15的兩個(gè)輸入端E15a和E15b之間或在其它輸入單元50的兩個(gè)輸入端E50a和E50b之間，建立一個(gè)分別對(duì)應(yīng)于各自信號(hào)電壓的電壓，即視各開關(guān)40的通斷狀態(tài)分別等于零伏電壓或等于電壓源35的非零伏電壓。電壓源可以給出例如60V或24V直流電壓，也可以給出24V交流電壓。各輸入單元的兩個(gè)輸入端之間的電壓在所屬的整流橋中進(jìn)行整流，并由此傳送給各自的光耦合器，光耦合器實(shí)現(xiàn)電位隔離，并在數(shù)字輸入模塊的輸出端輸出一個(gè)與各接點(diǎn)二進(jìn)制編碼電壓相對(duì)應(yīng)的輸出電壓作為數(shù)字信號(hào)。簡(jiǎn)單地說，各接點(diǎn)的信號(hào)電壓在數(shù)字輸入模塊中進(jìn)行整流，并作為數(shù)字信號(hào)傳送到數(shù)字輸入模塊的各輸出端。
數(shù)字輸入模塊1的工作方式的測(cè)試，是借助于變換單元30將輸入單元15的另一輸入端E15b或其它輸入單元50的另一輸入端E50b與電壓源35相連。在這種情況下，在輸入單元15的兩個(gè)輸入端E15a和E15b之間，以及在其它輸入單元50的兩個(gè)輸入端E50a和E50b之間建立一個(gè)電壓，在信號(hào)電壓不等于零伏(開關(guān)40接通)時(shí)該電壓等于零伏，在信號(hào)電壓等于零伏(開關(guān)40打開)時(shí)該電壓不等于零伏。這種在輸入單元15和50上的輸入電壓的變化，在高性能的數(shù)字輸入模塊1中必然在輸入單元15和50的兩個(gè)輸出端上通過信號(hào)的改變引起注意，并在各輸入單元或者數(shù)字輸入模塊1的輸出端上產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試信號(hào)，這個(gè)測(cè)試信號(hào)等于取反的數(shù)字信號(hào)。當(dāng)信號(hào)電壓是邏輯“1”，代替邏輯“1”的數(shù)字信號(hào)出現(xiàn)的不是邏輯“0”的測(cè)試信號(hào)時(shí)，則表明數(shù)字輸入模塊是壞的。這可以通過在數(shù)據(jù)處理裝置中，或在數(shù)字輸入模塊1中沒有示出的控制單元中產(chǎn)生的一個(gè)故障信號(hào)來表示，當(dāng)然也可以產(chǎn)生用于確定輸入單元15和50哪個(gè)是壞的的故障信號(hào)。
假如在信號(hào)電壓不等于零伏時(shí)(“1”)，在變換單元變換之后在數(shù)字輸入模塊中沒有確定有故障，就可以接著測(cè)試光學(xué)指示物55是否是壞的。當(dāng)開關(guān)40打開(信號(hào)電壓等于零伏，“0”)時(shí)，在輸入單元15的另一輸入端E15b上加載測(cè)試電壓，或在其它輸入單元50的另一輸入端E50b上加載測(cè)試電壓，應(yīng)在各光耦合器20中流過一個(gè)電流，該電流在所配置的輸入單元15或50中可作為信號(hào)改變被識(shí)別出，即數(shù)字信號(hào)“0”應(yīng)該相應(yīng)地變成測(cè)試信號(hào)“1”。若在高性能的數(shù)字輸入模塊1中沒有流過電流(既沒有信號(hào)改變，也沒有出現(xiàn)測(cè)試信號(hào))，則肯定是光學(xué)指示物壞了。
如附圖所示，數(shù)字輸入模塊1中還可以包含另外的變換單元70，它們象變換單元30一樣工作，并與附圖中未示出的輸入單元相連。若有多個(gè)變換單元70，則它們可在時(shí)間上前后被操作，并監(jiān)測(cè)輸入單元輸出端上信號(hào)電平的改變。在高性能的數(shù)字輸入模塊1中只允許在處于工作狀態(tài)的變換單元的輸入單元上出現(xiàn)信號(hào)電平的改變。相反，若在一個(gè)或多個(gè)變換單元的輸入單元上出現(xiàn)信號(hào)電平的改變，則產(chǎn)生所不期望的從一個(gè)變換單元到另一個(gè)變換單元的信號(hào)“串話”，這又可以通過相應(yīng)的故障信號(hào)來表示。
權(quán)利要求
1.一種用于數(shù)據(jù)處理裝置的數(shù)字輸入模塊(1)，用于從位于信號(hào)發(fā)送器(10)的一個(gè)接點(diǎn)(5)上的二進(jìn)制編碼的信號(hào)電壓中獲得一個(gè)數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)電壓在邏輯“1”時(shí)具有非零伏的電壓值，在邏輯“0”時(shí)具有零伏的電壓值，該數(shù)字輸入模塊包括-一個(gè)輸入單元(15)，其一個(gè)輸入端(E15a)可以與信號(hào)發(fā)送器(10)的接點(diǎn)(5)相連，其輸出端(A15a)與數(shù)據(jù)處理裝置相連；-一個(gè)通過固定接頭(E30a)與輸入單元(15)的另一個(gè)輸入端(E15b)相連的變換單元(30)，該變換單元促使輸入單元(15)加載一個(gè)零伏的分接電壓(Abgreifspannung)，以便獲得數(shù)字信號(hào)，以及促使輸入單元(15)加載一個(gè)非零伏的測(cè)試電壓，以便產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試信號(hào)；-一個(gè)位于輸入單元(15)中的光耦合器(20)，-其光耦合器輸入端(E20a，E20b)通過一個(gè)整流橋(25)與輸入單元(15)的兩個(gè)輸入端(E15a，E15b)相連；-其光耦合器輸出端與輸入單元(15)的輸出端(A15a)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字輸入模塊，其特征在于，-該數(shù)字輸入模塊(1)具有其它與所述輸入單元(15)相對(duì)應(yīng)的輸入單元(50)，-這些輸入單元(50)的一個(gè)輸入端(E50a)分別與信號(hào)發(fā)送器(10)的另一個(gè)接點(diǎn)(45)相連；-它們另外的一個(gè)輸入端(50b)則分別與變換單元(30)相連。
3.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的數(shù)字輸入模塊，其特征在于，-在至少一個(gè)輸入單元的兩個(gè)輸入端之間連接一個(gè)電負(fù)載，該電負(fù)載在電氣特性方面仿造中繼信號(hào)站中的一個(gè)光學(xué)指示器。
4.根據(jù)上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的數(shù)字輸入模塊，其特征在于，所述變換單元(30)通過它的一個(gè)可鋪設(shè)的接頭(E30b)與大地相連，通過另一個(gè)可鋪設(shè)的接頭(E30c)與信號(hào)發(fā)送器(10)的一個(gè)電壓源(35)相連，該電壓源輸出非零伏的電壓。
全文摘要
本發(fā)明的目的是給數(shù)據(jù)處理裝置提供一種數(shù)字輸入模塊(1)。利用這種數(shù)字輸入模塊能夠從位于信號(hào)發(fā)送器(10)的一個(gè)接點(diǎn)(5)上的二進(jìn)制編碼的交流電壓信號(hào)或直流電壓信號(hào)中獲得一個(gè)數(shù)字信號(hào)。同時(shí)對(duì)數(shù)據(jù)輸入模塊的工作方式也能夠?qū)崿F(xiàn)監(jiān)控。根據(jù)本發(fā)明,上述目的是通過這樣一種用于數(shù)據(jù)處理裝置的數(shù)字輸入模塊來實(shí)現(xiàn)的,它用于從位于信號(hào)發(fā)送器(10)的一個(gè)接點(diǎn)(5)上的二進(jìn)制編碼的信號(hào)電壓中獲得一個(gè)數(shù)字信號(hào),該數(shù)字輸入模塊(1)具有一個(gè)輸入單元(15),該輸入單元可以與接點(diǎn)(5)和數(shù)據(jù)處理裝置相連;一個(gè)與輸入單元(15)相連的變換單元(30),該變換單元促使輸入單元(15)加載一個(gè)零伏的分接電壓,以便獲得數(shù)字信號(hào),以及促使輸入單元(15)加載一個(gè)測(cè)試電壓,以便產(chǎn)生一個(gè)測(cè)試信號(hào);以及一個(gè)位于輸入單元(15)中的光耦合器(20),該光耦合器通過一個(gè)整流橋(25)與輸入單元的兩個(gè)輸入端(E15a,E15b)和輸入單元(15)的輸出端(A15a)相連。
文檔編號(hào)B61L5/18GK1307697SQ99808114
公開日2001年8月8日 申請(qǐng)日期1999年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1998年5月19日
發(fā)明者于爾根·雷默 申請(qǐng)人:西門子公司