專利名稱：開關(guān)量輸入接口的擴展電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及控制領(lǐng)域，具體而言，涉及一種開關(guān)量輸入接口的擴展電路。
背景技術(shù)：
在控制系統(tǒng)中，開關(guān)量是指控制繼電器的接通或者斷開所對應(yīng)的值，控制器進行控制的過程中需要獲取外部信號以對控制對象的狀態(tài)進行檢測，外部信號主要分為開關(guān)量信號和模擬信號。在現(xiàn)有技術(shù)中一般使用頻率輸入口或通用的開關(guān)量輸入口實現(xiàn)對開關(guān)量信號的采集，使用AD模擬量輸入口實現(xiàn)對模擬量信號的采集。但是對于一些控制系統(tǒng)，如一些工程機械的液壓控制系統(tǒng)，需要對油路、閥、泵等 大量器件的開關(guān)量信號進行采集，因而會常常出現(xiàn)開關(guān)量輸入口數(shù)量不夠，而模擬量輸入口有多余的情況。為滿足開關(guān)量的數(shù)量要求，這些控制系統(tǒng)需要對控制器進行重新選型或采用開關(guān)量擴展模塊進行擴展，造成成本的上升和選型上的困難。針對現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)量輸入口數(shù)量不夠需要對控制器重新選型造成成本上升的問題，目如尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種開關(guān)量輸入接口的擴展電路，以解決現(xiàn)有技術(shù)中開關(guān)量輸入口數(shù)量不夠需要對控制器重新選型造成成本上升的問題。為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種開關(guān)量輸入接口的擴展電路。該開關(guān)量輸入接口的擴展電路，用于將多個開關(guān)量的狀態(tài)對應(yīng)的信號傳輸給控制器，包括多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器的各控制端分別與一個相應(yīng)的開關(guān)量輸入接口連接，該多路復(fù)用器的不同輸入端分別連接產(chǎn)生不同的電信號的信號源，該多路復(fù)用器的輸出端與控制器連接。進一步地，多路復(fù)用器的使能端與電源連接。進一步地，多路復(fù)用器的使能端與一個開關(guān)量輸入接口連接。進一步地，信號源發(fā)出不同的模擬電信號；多路復(fù)用器的輸出端與控制器的AD端口連接。進一步地，信號源包括串聯(lián)的多個電阻器，多個電阻器連接在電源和地之間，多個電阻器的數(shù)量與多路復(fù)用器輸入端的數(shù)量對應(yīng)；該多路復(fù)用器的各個輸入端分別連接至不同的兩個相鄰電阻器之間。進一步地，該開關(guān)量輸入接口的擴展電路還包括電壓跟隨器，連接在多路復(fù)用器的輸出端和控制器的AD端口之間。進一步地，該開關(guān)量輸入接口的擴展電路還包括濾波器，連接在多路復(fù)用器的輸出端和控制器的AD端口之間。進一步地，濾波器為RC濾波器。
進一步地，多路復(fù)用器為4位控制16路輸入的多路復(fù)用器，其中4位控制端與4個開關(guān)量輸入接口分別相連。應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，使用多路復(fù)用器進行開關(guān)量輸入接口的擴展，多路復(fù)用器控制端與開關(guān)量輸入接口相連，那么多路復(fù)用器根據(jù)開關(guān)量的狀態(tài)控制輸出端輸出與該狀態(tài)對應(yīng)的輸入端的輸入量，由于每個輸入端連接的信號源發(fā)出的信號不同，控制器可以根據(jù)檢測多路復(fù)用器輸出端的信號與當(dāng)前那個輸入端對應(yīng)，進一步判斷當(dāng)前控制端接收到的開關(guān)量的狀態(tài)。從而實現(xiàn)了控制器的一個檢測口根據(jù)接收到的信號的不同判斷多個開關(guān)量輸入接口的傳輸?shù)拈_關(guān)量的狀態(tài)。僅使用一個多路復(fù)用器完成了開關(guān)量輸入口的擴展，節(jié)省了硬件的開銷。


構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解，本發(fā)明的示意性實施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的開關(guān)量輸入接口的擴展電路的示意圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的開關(guān)量輸入接口的擴展電路使用串聯(lián)電阻作為信號源輸入的示意圖；圖3是是根據(jù)本發(fā)明實施例的開關(guān)量輸入接口的擴展電路優(yōu)選實施例的示意具體實施例方式需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細說明本發(fā)明。本發(fā)明實施例提供了一種開關(guān)量輸入接口的擴展電路，圖I是根據(jù)本發(fā)明實施例的開關(guān)量輸入接口的擴展電路的示意圖，如圖I所示，該開關(guān)量輸入接口的擴展電路包括多路復(fù)用器11，用于將多個開關(guān)量的狀態(tài)對應(yīng)的信號傳輸給控制器17，該多路復(fù)用器11的每個控制端與一個開關(guān)量輸入接口 13連接，該多路復(fù)用器11的不同輸入端分別連接產(chǎn)生不同的電信號的信號源15?？刂破?7，與多路復(fù)用器11的輸出端連接，用于根據(jù)輸出端的電信號判斷當(dāng)前開關(guān)量輸入接口 13傳輸?shù)拈_關(guān)量狀態(tài)。在圖I中，信號源15包括信號源151、信號源152……，開關(guān)量輸入接口 13包括開關(guān)量輸入接口 131、開關(guān)量輸入接口132……。開關(guān)量輸入接口 13的數(shù)量與信號源15的數(shù)量與多路復(fù)用器的控制端和輸入端的數(shù)量相匹配。本實施例使用多路復(fù)用器11進行開關(guān)量輸入接口的擴展，多路復(fù)用器11控制端與開關(guān)量輸入接口 13相連，那么多路復(fù)用器11根據(jù)開關(guān)量的狀態(tài)控制輸出端輸出與哪一個輸入端的輸入量相同，由于每個輸入端連接的信號源15發(fā)出的信號不同，控制器17可以根據(jù)檢測多路復(fù)用器11輸出端的信號與當(dāng)前那個輸入端對應(yīng)，進一步判斷當(dāng)前控制端接收到的開關(guān)量的狀態(tài)。從而實現(xiàn)了控制器17的一個檢測口根據(jù)接收到的信號的不同判斷多個開關(guān)量輸入接口 13的傳輸?shù)拈_關(guān)量的狀態(tài)。僅使用一個多路復(fù)用器11完成了開關(guān)量輸入口的擴展，節(jié)省了硬件的開銷。進一步地，上述多路復(fù)用器11的使能端EN可以與電源直接相連，由于多路復(fù)用器11 一般為高有效，那么多路復(fù)用器11始終處于有效的工作狀態(tài)。從而多路復(fù)用器11始終按照各個開關(guān)量輸入接口 13的狀態(tài)輸出不同的信號。另外，上述多路復(fù)用器11的使能端EN可以與一個開關(guān)量輸入接口連接，該開關(guān)量可以是反映了一個特殊狀態(tài)。比如可以將反映系統(tǒng)啟動的開關(guān)量信號連接到多路復(fù)用器11的使能端EN上。那么當(dāng)系統(tǒng)啟動后，多路復(fù)用器11也開始工作，從而其使能端也擴展了一路開關(guān)量輸入。上述信號源15可以是數(shù)字信號源15，也可以是模擬信號源15，當(dāng)使用模擬信號源15時，控制器17通過AD端口與多路復(fù)用器11的輸出端連接。本實施例提供了一種簡單、成本低的模擬信號源15。圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的開關(guān)量輸入接口的擴展電路使用串聯(lián)電阻作為信號源輸入的示意圖，如圖2所示，信號源15包括串聯(lián)的多個電阻器，多個電阻器連接在電源和地之間，多個電阻器的數(shù)量與多路復(fù)用器11輸入端的數(shù)量對應(yīng)；該多路復(fù)用器11的輸入端分別連接不同的電阻器連接點。從而利用串聯(lián)電阻分壓原理形成的電壓差作為不同的電壓輸入信號，控制器17通過AD采樣獲取電壓信號，來判斷開關(guān)量狀態(tài)。使用串聯(lián)電阻進一步可以節(jié)省硬件電路的成本。而且電阻的工作可靠性更高。 優(yōu)選地，本實施例的開關(guān)量輸入接口的擴展電路還可以包括電壓跟隨器，連接在控制器17的AD端口和多路復(fù)用器11的輸出端之間，將多路復(fù)用器11的輸出和控制器17的輸入進行隔離，使得多路復(fù)用器11開關(guān)的阻抗，以及分壓電阻的阻抗不會對后續(xù)的控制器17的輸入阻抗產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致采集到的電壓值的不穩(wěn)定。優(yōu)選地，本實施例的開關(guān)量輸入接口的擴展電路還可以包括濾波器，連接在控制器17的AD端口和多路復(fù)用器11的輸出端之間。該濾波電路用來濾除工業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的高頻干擾信號，保證輸出電壓的穩(wěn)定性。不會導(dǎo)致后續(xù)誤判開關(guān)量的輸入狀態(tài)。該濾波電路可以使用為RC濾波器，具體濾波器的參數(shù)如電阻的阻值和電容的容值可以根據(jù)實際情況進行配置。對于工程機械的液壓控制系統(tǒng)，上述實施例的控制器17可以為工程機械的可編程邏輯控制器17 (Programmable Logic Controller, PLC)或者車載電子控制單元(Electronic Control Unit, EOJ),便于工程機械根據(jù)開關(guān)量狀態(tài)進行控制。下面對使用了 4位控制16路輸入的多路復(fù)用器11的開關(guān)量輸入接口的擴展電路進行詳細說明，圖3是是根據(jù)本發(fā)明實施例的開關(guān)量輸入接口的擴展電路優(yōu)選實施例的示意圖，在該優(yōu)選實施例中，多路復(fù)用器11為4位控制16路輸入的多路復(fù)用器11，其中4位控制端與4個開關(guān)量輸入接口分別相連。該開關(guān)量輸入接口的擴展電路由分壓電阻Rl R16，多路復(fù)用器Ul，4路開關(guān)Kl K4組成，該部分的功能是根據(jù)4個開關(guān)Kl K4的開關(guān)狀態(tài)，選擇Ul的輸入端SI S16哪一路從OUT端輸出，從而輸出不同的電壓值。16個分壓電阻Rl R16將VCC的電壓分成16等分，每等分之間的電壓間隔(梯度)為VCC/16，電壓只最高為VCC，最低為0V。這16個電壓分別與多路復(fù)用器Ul的16個輸入端SI S16相連。這16個輸入端只能有一個從多路復(fù)用器Ul的OUT端輸出，哪一個獲得輸出由開關(guān)Kl K4及Ul的使能端EN確定，由于EN端連接到VCC，所以一直是有效的，輸出只由Kl K4確定，其狀態(tài)真值表如表I所示由運放U2組成的電壓跟隨電路，從多路復(fù)用器Ul的OUT端輸出的電壓信號，由運放U2的同相端正向輸入,運放U2的輸出電壓與輸入端的電壓值大小和極性完全一樣,米用該跟隨電路的目的是將輸入及輸出端的阻抗進行隔離，使得多路復(fù)用器開關(guān)的阻抗，以及分壓電阻Rl R16的阻抗不會對后續(xù)的主控制器的輸入阻抗產(chǎn)生影響，從而導(dǎo)致電壓值的不穩(wěn)定。由電阻R17及Cl組成的阻容濾波電路，該濾波電路用來濾除工業(yè)現(xiàn)場產(chǎn)生的高頻干擾信號，保證輸出電壓的穩(wěn)定性。不會導(dǎo)致后續(xù)誤判開關(guān)Kl K4的狀態(tài)。表I開關(guān)狀態(tài)電壓值對應(yīng)狀態(tài)真值表
權(quán)利要求
1.一種開關(guān)量輸入接口的擴展電路，用于將多個開關(guān)量的狀態(tài)對應(yīng)的信號傳輸給控制器，其特征在于，包括 多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器的各控制端分別與一個相應(yīng)的開關(guān)量輸入接口連接，該多路復(fù)用器的不同輸入端分別連接產(chǎn)生不同的電信號的信號源，該多路復(fù)用器的輸出端與所述控制器連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)量輸入接口的擴展電路，其特征在于，所述多路復(fù)用器的使能端與電源連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)量輸入接口的擴展電路，其特征在于，所述多路復(fù)用器的使能端與一個所述開關(guān)量輸入接口連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的開關(guān)量輸入接口的擴展電路，其特征在于， 所述信號源發(fā)出不同的模擬電信號；所述多路復(fù)用器的輸出端與所述控制器的AD端口連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)量輸入接口的擴展電路，其特征在于， 所述信號源包括串聯(lián)的多個電阻器，所述多個電阻器連接在電源和地之間，所述多個電阻器的數(shù)量與多路復(fù)用器輸入端的數(shù)量對應(yīng)； 該多路復(fù)用器的各個所述輸入端分別連接至不同的兩個相鄰電阻器之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)量輸入接口的擴展電路，其特征在于，還包括電壓跟隨器，連接在所述多路復(fù)用器的輸出端和所述控制器的AD端口之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)量輸入接口的擴展電路，其特征在于，還包括濾波器，連接在所述多路復(fù)用器的輸出端和所述控制器的AD端口之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的開關(guān)量輸入接口的擴展電路，其特征在于，所述濾波器為RC濾波器。
9.根據(jù)權(quán)利要求I至8中任一項所述的開關(guān)量輸入接口的擴展電路，其特征在于，所述多路復(fù)用器為4位控制16路輸入的多路復(fù)用器，其中4位控制端與4個開關(guān)量輸入接口分別相連。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種開關(guān)量輸入接口的擴展電路。該開關(guān)量輸入接口的擴展電路，用于將多個開關(guān)量的狀態(tài)對應(yīng)的信號傳輸給控制器，包括多路復(fù)用器，該多路復(fù)用器的各控制端分別與一個相應(yīng)的開關(guān)量輸入接口連接，該多路復(fù)用器的不同輸入端分別連接產(chǎn)生不同的電信號的信號源，該多路復(fù)用器的輸出端與控制器連接。多路復(fù)用器根據(jù)開關(guān)量的狀態(tài)控制輸出端輸出與該狀態(tài)對應(yīng)的輸入端的輸入量，由于每個輸入端連接的信號源發(fā)出的信號不同，控制器可以根據(jù)檢測多路復(fù)用器輸出端的信號與當(dāng)前那個輸入端對應(yīng)，進一步判斷當(dāng)前控制端接收到的開關(guān)量的狀態(tài)。從而僅使用一個多路復(fù)用器完成了開關(guān)量輸入口的擴展，節(jié)省了硬件的開銷。
文檔編號G05B19/04GK102880088SQ20121041787
公開日2013年1月16日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者張賢輝, 胡軍, 鄭慶華, 黃國勇, 李永豐 申請人:中聯(lián)重科股份有限公司