數字量輸出電路和數字量輸出板卡的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供一種數字量輸出電路和數字量輸出板卡。該數字量輸出電路包括：光電耦合器和繼電器，光電耦合器分別與中央處理單元和繼電器電連接，繼電器分別與供電電源和受控設備電連接；光電耦合器當接收到中央處理單元輸入的第一電壓信號時導通，并觸發(fā)繼電器的常開觸點閉合，接通供電電源和受控設備之間的電連接；當接收到中央處理單元輸入的第二電壓信號時截止，并觸發(fā)繼電器的常開觸點斷開，斷開供電電源和受控設備之間的電連接。本實用新型提供的數字量輸出電路和數字量輸出板卡，提高了數字量輸出板卡通信性能的穩(wěn)定性，保證了列車行車安全。
【專利說明】數字量輸出電路和數字量輸出板卡
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及通信【技術領域】，尤其涉及一種數字量輸出電路和數字量輸出板卡。
【背景技術】
[0002]在列車運行過程中，多功能車輛總線(Multifunction Vehicle Bus,簡稱MVB)網絡通過網關和數字量輸出板卡輸出大量的數字量信號至受控設備，控制其動作，以實現(xiàn)對列車運行狀態(tài)的控制。具體的，主控設備通過控制器局域網(Controller Area Network,簡稱CAN)總線將控制信號輸入至CAN驅動電路，并經CAN驅動電路輸入至中央處理單元，中央處理單元對接收到的控制信號進行處理后輸入至多路數字量輸出電路，控制數字量輸出電路為受控設備提供工作電源，以控制外部受控設備動作。
[0003]現(xiàn)有技術中，通過在數字量輸出電路中設置繼電器，以避免來自外部受控設備的大電流、強電磁場對數字量輸出板卡通信性能的影響。
[0004]但現(xiàn)有技術存在如下缺陷:僅包括繼電器一層隔離電路，對來自外部受控設備的大電流、強電磁場干擾的隔離效果不夠好，使得數字量輸出板卡通信性能的穩(wěn)定性較差，影響列車行車安全。
實用新型內容
[0005]本實用新型提供一種數字量輸出電路和數字量輸出板卡，用以解決現(xiàn)有技術中存在的數字量輸出板卡通信性能的穩(wěn)定性較差，影響列車行車安全的問題。
[0006]一方面，本實用新型提供了一種數字量輸出電路，包括:光電耦合器和繼電器，其中:
[0007]所述光電耦合器分別與中央處理單元和所述繼電器電連接，所述繼電器分別與供電電源和受控設備電連接；
[0008]所述光電耦合器，用于當接收到所述中央處理單元輸入的第一電壓信號時導通，以使所述繼電器得電，并觸發(fā)所述繼電器的常開觸點閉合；以及用于當接收到所述中央處理單元輸入的第二電壓信號時截止，以使所述繼電器失電，并觸發(fā)所述繼電器的所述常開觸點斷開；
[0009]所述繼電器，用于當所述常開觸點閉合時，接通所述供電電源和所述受控設備之間的電連接，以為受控設備提供工作電源；以及用于當所述常開觸點斷開時，斷開所述供電電源和所述受控設備之間的電連接，以停止為所述受控設備提供工作電源。
[0010]如上所述的數字量輸出電路，還包括:第一電源、第一上拉電阻、第二電源和第二上拉電阻；
[0011]所述光電耦合器的輸入端的正極通過所述第一上拉電阻與所述第一電源電連接，所述光電耦合器的輸入端的負極與所述中央處理單元電連接，所述光電耦合器的輸出端的正極通過所述第二上拉電阻與所述第二電源電連接，所述光電耦合器的輸出端的負極與所述繼電器的線圈的正極電連接；所述繼電器的線圈的負極接地，所述繼電器的所述常開觸點中的動觸點與所述供電電源電連接，所述繼電器的所述常開觸點中的靜觸點與受控設備電連接。
[0012]如上所述的數字量輸出電路，還包括:第一二極管；
[0013]所述第一二極管的正極接地，所述第一二極管的負極與所述光電耦合器的輸出端的負極電連接；
[0014]所述繼電器還用于:當所述常開觸點斷開時，向所述第一二極管放電。
[0015]如上所述的數字量輸出電路，還包括:發(fā)光二極管和分壓電阻；
[0016]所述發(fā)光二極管的正極與所述分壓電阻的第一端電連接，所述發(fā)光二極管的負極接地；所述分壓電阻的第二端與所述光電耦合器的輸出端的負極電連接；
[0017]所述發(fā)光二極管，用于當所述光電耦合器導通時發(fā)光；以及用于當所述光電耦合器截止時停止發(fā)光；
[0018]所述分壓電阻，用于對所述光電耦合器的輸出端的負極輸出的電壓進行分壓。
[0019]如上所述的數字量輸出電路，還包括:瞬態(tài)電壓抑制器；
[0020]所述瞬態(tài)電壓抑制器的第一端與所述光電耦合器的輸出端的負極電連接，所述瞬態(tài)電壓抑制器的第二端接地；
[0021]所述瞬態(tài)電壓抑制器，用于當所述光電耦合器的輸出端的負極輸出的電壓大于設定電壓值時，將所述光電耦合器的輸出端的負極接地。
[0022]如上所述的數字量輸出電路，還包括:第一電容、第二電容、第三電容和第四電容；
[0023]所述第一電容的第一端與所述第一電源電連接，所述第一電容的第二端與所述光電耦合器的輸入端的負極電連接；
[0024]所述第二電容的第一端與所述光電耦合器的輸入端的正極電連接，所述第二電容的第二端與所述光電耦合器的輸入端的負極電連接；
[0025]所述第三電容的第一端與所述光電耦合器的輸入端的負極電連接，所述第三電容的第二端接地；
[0026]所述第四電容的第一端接地，所述第四電容的第二端與所述光電耦合器的輸出端的負極電連接；
[0027]所述第一電容、所述第二電容、所述第三電容和所述第四電容，用于濾波。
[0028]如上所述的數字量輸出電路，還包括:第二二極管；
[0029]所述第二二極管的正極與所述繼電器的所述常開觸點中的靜觸點電連接，所述第二二極管的負極與所述受控設備電連接。
[0030]另一方面，本實用新型提供了一種數字量輸出板卡，包括:控制器局域網CAN驅動電路、中央處理單元和至少一個如上所述的數字量輸出電路，其中:
[0031 ] 所述CAN驅動電路通過CAN總線與主控設備電連接，所述中央處理單元與所述CAN驅動電路電連接，所述數字量輸出電路分別與供電電源和受控設備電連接；
[0032]所述CAN驅動電路，用于將所述主控設備輸出的控制信號輸入至所述中央處理單元;
[0033]所述中央處理單元，用于對所述控制信號進行處理，并將處理得到的第一電壓信號或第二電壓信號輸入至所述數字量輸出電路，以接通或斷開所述供電電源與所述受控設備之間的電連接。
[0034]本實用新型提供的數字量輸出電路和數字量輸出板卡，包括光電耦合器和繼電器兩層隔離電路，提高了對來自外部受控設備的大電流、強電磁場干擾的隔離效果，提高了數字量輸出板卡通信性能的穩(wěn)定性，保證了列車行車安全。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]圖1為本實用新型提供的數字量輸出電路一個實施例的結構示意圖；
[0036]圖2為本實用新型提供的數字量輸出電路又一個實施例的結構示意圖；
[0037]圖3為本實用新型提供的數字量輸出板卡一個實施例的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0038]下面通過具體的實施例及附圖，對本實用新型的技術方案做進一步的詳細描述。
[0039]圖1為本實用新型提供的數字量輸出電路一個實施例的結構示意圖。如圖1所示，該數字量輸出電路10具體可以包括:光電I禹合器11和繼電器12,其中:
[0040]光電耦合器11分別與中央處理單元13和繼電器12電連接，繼電器12分別與供電電源14和受控設備15電連接。
[0041]光電耦合器11，用于當接收到中央處理單元13輸入的第一電壓信號時導通，以使繼電器12得電，并觸發(fā)繼電器12的常開觸點閉合；以及用于當接收到中央處理單元13輸入的第二電壓信號時截止，以使繼電器12失電，并觸發(fā)繼電器12的常開觸點斷開。
[0042]繼電器12，用于當常開觸點閉合時，接通供電電源14和受控設備15之間的電連接，以為受控設備15提供工作電源；以及用于當常開觸點斷開時，斷開供電電源14和受控設備15之間的電連接，以停止為受控設備15提供工作電源。
[0043]具體的，當中央處理單元13向光電耦合器11輸入滿足光電耦合器11導通條件的第一電壓信號時，光電耦合器11導通，使得繼電器12的線圈得電，觸發(fā)繼電器12的常開觸點閉合，接通供電電源14和受控設備15之間的電連接，從而為受控設備15提供工作電源，控制受控設備15動作。
[0044]當中央處理單元13向光電耦合器11輸入不滿足光電耦合器11導通條件的第二電壓信號時，光電耦合器11截止，使得繼電器12的線圈失電，觸發(fā)繼電器12的常開觸點斷開，斷開供電電源14和受控設備15之間的電連接，從而停止為受控設備15提供工作電源。
[0045]本實施例提供的數字量輸出電路，包括光電耦合器和繼電器兩層隔離電路，提高了對來自外部受控設備的大電流、強電磁場干擾的隔離效果，提高了數字量輸出板卡通信性能的穩(wěn)定性，保證了列車行車安全。
[0046]圖2為本實用新型提供的數字量輸出電路又一個實施例的結構示意圖。如圖2所示，本實施例在圖1所示實施例的基礎上進一步描述了數字量輸出電路10的一種具體結構，在圖1所示實施例的基礎上，該數字量輸出電路10還可以包括:第一電源21、第一上拉電阻22、第二電源23和第二上拉電阻24。
[0047]光電稱合器11的輸入端的正極通過第一上拉電阻22與第一電源21電連接,光電耦合器11的輸入端的負極與中央處理單元13電連接，光電耦合器11的輸出端的正極通過第二上拉電阻24與第二電源23電連接，光電耦合器11的輸出端的負極與繼電器12的線圈Kl的正極電連接；繼電器12的線圈Kl的負極接地，繼電器12的常開觸點(All，A12)中的動觸點All與供電電源14電連接，繼電器12的常開觸點(All，A12)中的靜觸點A12與受控設備15電連接。
[0048]具體的，第一電源21的電壓值具體可以為+3V，第一上拉電阻22的電阻值具體可以為470 Ω，第二電源23的電壓值具體可以為+15V，第二上拉電阻22的電阻值具體可以為100 Ω。當中央處理單兀13輸入電壓值為OV的第一電壓信號時,光電稱合器11導通,繼電器12的常開觸點(All，A12)閉合，接通供電電源14和受控設備15之間的電連接，供電電源14的電壓值具體可以為DC24V或DCl 10V。當中央處理單元13輸入電壓值為3.3V的第二電壓信號時，光電耦合器11截止，繼電器12的常開觸點(All，A12)斷開，斷開供電電源14和受控設備15之間的電連接。
[0049]進一步的，該數字量輸出電路10還可以包括:第一二極管25。
[0050]第一二極管25的正極接地，第一二極管25的負極與光電耦合器11的輸出端的負極電連接。
[0051]繼電器12還可以用于:當常開觸點(All，A12)斷開時，向第一二極管25放電。
[0052]具體的，當光電耦合器11截止，繼電器12的常開觸點(All，A12)斷開時，繼電器12的線圈Kl中的電流由于慣性通過第一二極管25構成閉合回路，即向第一二極管25放電，從而減少慣性電流對光電耦合器11的沖擊。
[0053]進一步的，該數字量輸出電路10還可以包括:發(fā)光二極管26和分壓電阻27。
[0054]發(fā)光二極管26的正極與分壓電阻27的第一端電連接，發(fā)光二極管26的負極接地；分壓電阻27的第二端與光電耦合器11的輸出端的負極電連接。
[0055]發(fā)光二極管26，用于當光電耦合器11導通時發(fā)光；以及用于當光電耦合器11截止時停止發(fā)光。
[0056]分壓電阻27，用于對光電f禹合器11的輸出端的負極輸出的電壓進行分壓。
[0057]具體的，通過設置發(fā)光二極管26可以直觀的顯示光電耦合器11的導通截止情況，分壓電阻27用于保護發(fā)光二級管26，阻值具體可以為3000 Ω。
[0058]進一步的，該數字量輸出電路10還可以包括:瞬態(tài)電壓抑制器28 ；
[0059]瞬態(tài)電壓抑制器28的第一端與光電耦合器11的輸出端的負極電連接，瞬態(tài)電壓抑制器28的第二端接地。
[0060]瞬態(tài)電壓抑制器28，用于當光電f禹合器11的輸出端的負極輸出的電壓大于設定電壓值時，將光電稱合器11的輸出端的負極接地。
[0061]具體的，通過設置瞬態(tài)電壓抑制器28對電路進行防過壓保護，當光電耦合器11的輸出端的負極輸出的電壓大于設定電壓值時，瞬態(tài)電壓抑制器28短路,即將光電I禹合器11的輸出端的負極接地，以保護后端電路的安全。
[0062]進一步的，該數字量輸出電路10還可以包括:第一電容29、第二電容30、第三電容31和第四電容32。
[0063]第一電容29的第一端與第一電源21電連接,第一電容29的第二端與光電稱合器11的輸入端的負極電連接。
[0064]第二電容30的第一端與光電稱合器11的輸入端的正極電連接，第二電容30的第二端與光電稱合器11的輸入端的負極電連接。
[0065]第三電容31的第一端與光電稱合器11的輸入端的負極電連接，第三電容31的第
二端接地。
[0066]第四電容32的第一端接地,第四電容32的第二端與光電I禹合器11的輸出端的負極電連接。
[0067]第一電容29、第二電容30、第三電容31和第四電容32,用于濾波。
[0068]具體的，通過設置多個電容，用于對電路中的信號進行濾波。第一電容29、第二電容30、第三電容31的電容值具體可以為33pF，第四電容32的電容值具體可以為0.1 μ F。
[0069]進一步的，該數字量輸出電路10還可以包括:第二二極管33。
[0070]第二二極管33的正極與繼電器12的常開觸點(Α11，Α12)中的靜觸點Α12電連接，第二二極管33的負極與受控設備15電連接。
[0071]具體的，由于第二二極管33具有電流單向導通作用，因此一定程度上可以避免來自受控設備15的大電流、高電磁場干擾。
[0072]本實施例提供的數字量輸出電路，包括光電耦合器和繼電器兩層隔離電路，提高了對來自外部受控設備的大電流、強電磁場干擾的隔離效果，提高了數字量輸出板卡通信性能的穩(wěn)定性，保證了列車行車安全。
[0073]圖3為本實用新型提供的數字量輸出板卡一個實施例的結構示意圖。如圖3所示，該數字量輸出板卡40具體可以包括:CAN驅動電路41、中央處理單元13和至少一個如圖1或圖2所述的數字量輸出電路10，其中:
[0074]CAN驅動電路41通過CAN總線與主控設備42電連接，中央處理單元13與CAN驅動電路41電連接，數字量輸出電路10分別與供電電源14和受控設備15電連接。
[0075]CAN驅動電路41，用于將主控設備42輸出的控制信號輸入至中央處理單元13。
[0076]中央處理單元13，用于對控制信號進行處理，并將處理得到的第一電壓信號或第二電壓信號至數字量輸出電路10，以接通或斷開供電電源14與受控設備15之間的電連接。
[0077]具體的，主控設備42將控制信號輸入至CAN驅動電路41，CAN驅動電路41將該控制信號輸入至中央處理單元13，中央處理單元13對該控制信號進行處理，并將處理得到的第一電壓信號或第二電壓信號輸入至數字量輸出電路10，以接通或斷開供電電源14與受控設備15之間的電連接。
[0078]本實施例提供的數字量輸出板卡中的數字量輸出電路，包括光電耦合器和繼電器兩層隔離電路，提高了對來自外部受控設備的大電流、強電磁場干擾的隔離效果，提高了數字量輸出板卡通信性能的穩(wěn)定性，保證了列車行車安全。
[0079]最后應說明的是:以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解:其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。
【權利要求】
1.一種數字量輸出電路，其特征在于，包括:光電耦合器和繼電器，其中: 所述光電耦合器分別與中央處理單元和所述繼電器電連接，所述繼電器分別與供電電源和受控設備電連接； 所述光電耦合器，用于當接收到所述中央處理單元輸入的第一電壓信號時導通，以使所述繼電器得電，并觸發(fā)所述繼電器的常開觸點閉合；以及用于當接收到所述中央處理單元輸入的第二電壓信號時截止，以使所述繼電器失電，并觸發(fā)所述繼電器的所述常開觸點斷開； 所述繼電器，用于當所述常開觸點閉合時，接通所述供電電源和所述受控設備之間的電連接，以為所述受控設備提供工作電源；以及用于當所述常開觸點斷開時，斷開所述供電電源和所述受控設備之間的電連接，以停止為所述受控設備提供工作電源。
2.根據權利要求1所述的數字量輸出電路，其特征在于，還包括:第一電源、第一上拉電阻、第二電源和第二上拉電阻； 所述光電耦合器的輸入端的正極通過所述第一上拉電阻與所述第一電源電連接，所述光電耦合器的輸入端的負極與所述中央處理單元電連接，所述光電耦合器的輸出端的正極通過所述第二上拉電阻與所述第二電源電連接，所述光電耦合器的輸出端的負極與所述繼電器的線圈的正極電連接；所述繼電器的線圈的負極接地，所述繼電器的所述常開觸點中的動觸點與所述供電電源電連接，所述繼電器的所述常開觸點中的靜觸點與受控設備電連接。
3.根據權利要求1或2所述的數字量輸出電路，其特征在于，還包括:第一二極管； 所述第一二極管的正極接地，所述第一二極管的負極與所述光電耦合器的輸出端的負極電連接； 所述繼電器還用于:當所述常開觸點斷開時，向所述第一二極管放電。
4.根據權利要求1或2所述的數字量輸出電路，其特征在于，還包括:發(fā)光二極管和分壓電阻； 所述發(fā)光二極管的正極與所述分壓電阻的第一端電連接，所述發(fā)光二極管的負極接地；所述分壓電阻的第二端與所述光電耦合器的輸出端的負極電連接； 所述發(fā)光二極管，用于當所述光電耦合器導通時發(fā)光；以及用于當所述光電耦合器截止時停止發(fā)光； 所述分壓電阻，用于對所述光電耦合器的輸出端的負極輸出的電壓進行分壓。
5.根據權利要求1或2所述的數字量輸出電路，其特征在于，還包括:瞬態(tài)電壓抑制器； 所述瞬態(tài)電壓抑制器的第一端與所述光電耦合器的輸出端的負極電連接，所述瞬態(tài)電壓抑制器的第二端接地； 所述瞬態(tài)電壓抑制器，用于當所述光電耦合器的輸出端的負極輸出的電壓大于設定電壓值時，將所述光電耦合器的輸出端的負極接地。
6.根據權利要求2所述 的數字量輸出電路,其特征在于,還包括:第一電容、第二電容、第三電容和第四電容； 所述第一電容的第一端與所述第一電源電連接，所述第一電容的第二端與所述光電耦合器的輸入端的負極電連接；所述第二電容的第一端與所述光電耦合器的輸入端的正極電連接，所述第二電容的第二端與所述光電耦合器的輸入端的負極電連接； 所述第三電容的第一端與所述光電耦合器的輸入端的負極電連接，所述第三電容的第二端接地； 所述第四電容的第一端接地，所述第四電容的第二端與所述光電耦合器的輸出端的負極電連接； 所述第一電容、所述第二電容、所述第三電容和所述第四電容，用于濾波。
7.根據權利要求1或2所述的數字量輸出電路，其特征在于，還包括:第二二極管； 所述第二二極管的正極與所述繼電器的所述常開觸點中的靜觸點電連接，所述第二二極管的負極與所述受控設備電連接。
8.一種數字量輸出板卡，其特征在于，包括:控制器局域網CAN驅動電路、中央處理單元和至少一個如權利要求1-7任一項所述的數字量輸出電路，其中: 所述CAN驅動電路通過CAN總線與主控設備電連接，所述中央處理單元與所述CAN驅動電路電連接，所述數字量輸出電路分別與供電電源和受控設備電連接； 所述CAN驅動電路，用于將所述主控設備輸出的控制信號輸入至所述中央處理單元；所述中央處理單元，用于對所述控制信號進行處理，并將處理得到的第一電壓信號或第二電壓信號輸入至所述數字量輸出電路，以接通或斷開所述供電電源與所述受控設備之間的電連接。
【文檔編號】G05B19/418GK203643814SQ201320808910
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權日:2013年12月9日
【發(fā)明者】王永剛 申請人:北車大連電力牽引研發(fā)中心有限公司