電壓自適應多路數(shù)字量輸入板卡的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字量輸入技術(shù)領域，具體涉及一種電壓自適應多路數(shù)字量輸入板卡。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著計算機控制系統(tǒng)越來越廣泛的應用，作為連接外圍設備到控制系統(tǒng)主要手段之一的數(shù)字量輸入輸出技術(shù)，也快速發(fā)展、穩(wěn)定成熟。
[0003]但是，目前使用的數(shù)字量輸入電路，大多是采用繼電器或光耦加電阻等型式，很難適應寬電壓輸入的要求。例如，在現(xiàn)場輸入應用中，常用的輸入電壓有24VDC、110VDC及220VDC，通常的方式為:對同一塊板卡焊接不同的元件，以匹配不同輸入電壓，由此造成生產(chǎn)備貨種類多，增加了制造及檢測成本，如現(xiàn)場使用不當，往往還會造成數(shù)字量輸入燒毀或無法驅(qū)動使用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明提供一種電壓自適應多路數(shù)字量輸入板卡，可有效解決上述問題。
[0005]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0006]本發(fā)明提供一種電壓自適應多路數(shù)字量輸入板卡，應用于有源節(jié)點輸入時寬壓適應DI電路，包括:第I調(diào)整電路、第2調(diào)整電路、比較電路、保護與濾波電路、隔離電路以及輸出指示電路；
[0007]所述第I調(diào)整電路串聯(lián)在數(shù)字量輸入接口和比較電路的正極端；用于將數(shù)字量輸入電壓Vcc調(diào)整為第I電平；
[0008]所述第2調(diào)整電路串聯(lián)在數(shù)字量輸入接口和比較電路的負極端；用于將數(shù)字量輸入電壓Vcc調(diào)整為第2電平；其中，在有效數(shù)字量輸入時，所述第2電平恒小于所述第I電平;
[0009]所述比較電路用于比較第I電平是否大于第2電平，并當?shù)贗電平大于第2電平時，所述比較電路輸出高電平，所述高電平經(jīng)所述保護與濾波電路、以及所述隔離電路處理后，驅(qū)動所述輸出指示電路進行信號提示。
[0010]優(yōu)選的，所述第I調(diào)整電路包括串聯(lián)的第I穩(wěn)壓電路和分壓電路；所述第2調(diào)整電路為穩(wěn)壓基準電路；在理想情況下，在有效數(shù)字量輸入時，對于任意范圍電壓的數(shù)字量輸入信號，其經(jīng)過所述第I穩(wěn)壓電路和分壓電路處理后的電平，恒大于該數(shù)字量輸入信號經(jīng)所述穩(wěn)壓基準電路處理后的電平。
[0011]優(yōu)選的，所述第I穩(wěn)壓電路用于將所述數(shù)字量輸入信號穩(wěn)定在電壓值Ul ;
[0012]所述分壓電路用于對所述第I穩(wěn)壓電路輸出的電壓進行分壓，得到所述比較電路可承受的電壓值；其中，所述分壓電路包括第5分壓電阻R5和第7分壓電阻R7 ;第5分壓電阻R5串聯(lián)在第I穩(wěn)壓電路和比較電路的正極端；第7分壓電阻R7的一端連接到第5分壓電阻R5與比較電路正極端之間的線路上，第7分壓電阻R7的另一端接地；
[0013]所述穩(wěn)壓基準電路用于將所述數(shù)字量輸入信號穩(wěn)定在電壓值U2 ;
[0014]并且，需滿足以下關(guān)系式:U1*R7/(R7+R5) > U2。
[0015]優(yōu)選的，還包括:自供電及供電保護電路；所述自供電及供電保護電路的輸入端與所述數(shù)字量輸入接口連接；所述自供電及供電保護電路的輸出端分別與所述比較電路、所述保護與濾波電路以及所述隔離電路連接。
[0016]優(yōu)選的，所述自供電及供電保護電路包括:第2穩(wěn)壓電路、過壓保護電路D3和濾波電容Cl ；
[0017]所述第2穩(wěn)壓電路串聯(lián)在數(shù)字量輸入接口和被供電器件之間，用于將從所述數(shù)字量輸入接口提供的信號源穩(wěn)定在所述被供電器件可承受的電壓；所述過壓保護電路D3和所述濾波電容Cl均與所述第2穩(wěn)壓電路并聯(lián)。
[0018]本發(fā)明還提供一種電壓自適應多路數(shù)字量輸入板卡，應用于無源節(jié)點輸入時雙路冗余電源供電的DI電路，包括??第I路輸入電源Vccinl、第2路輸入電源Vccin2、雙路電源輸入自動切換電路、信號調(diào)理電路、第3穩(wěn)壓電路、無源數(shù)字量節(jié)點S1、保護與濾波電路、隔離電路以及輸出指示電路；
[0019]所述雙路電源輸入自動切換電路，包括:繼電器Kl和繼電器供電電路；所述雙路電源輸入自動切換電路用于:當?shù)贗路輸入電源Vccinl有電時，第I路輸入電源Vccinl向繼電器供電電路供電，并且，繼電器供電電路根據(jù)第I路輸入電源Vccinl的電壓值，自適應出繼電器Kl的工作電壓，并向繼電器Kl供電，繼電器Kl進而吸合，從而將第I路輸入電源Vccinl導通而接入到信號調(diào)理電路；
[0020]而當?shù)贗路輸入電源Vccinl斷電、而第2路輸入電源Vccin2有電時，第I路輸入電源Vccinl斷電而導致繼電器供電電路斷電，進而使繼電器Kl掉電，繼電器Kl常閉觸點接入第2路輸入電源Vccin2，從而使第2路輸入電源Vccin2導通而接入到信號調(diào)理電路；
[0021]將接入到信號調(diào)理電路的第I路輸入電源Vccinl或第2路輸入電源Vccin2統(tǒng)一簡記為輸入電源Vccink ;輸入電源Vccink經(jīng)信號調(diào)理電路處理后，得到輸入電源Vcc ；
[0022]輸入電源Vcc的輸出端通過第3穩(wěn)壓電路，連接到所述無源數(shù)字量節(jié)點SI的一端，所述無源數(shù)字量節(jié)點Si的另一端依次通過所述保護與濾波電路、所述隔離電路后，連接到所述輸出指示電路；
[0023]當所述無源數(shù)字量節(jié)點SI輸入關(guān)信息時，第3穩(wěn)壓電路將輸入電源Vcc穩(wěn)定到一個電壓值，并通過所述保護與濾波電路和所述隔離電路后，驅(qū)動所述輸出指示電路進行信號提示；
[0024]而當所述無源數(shù)字量節(jié)點SI輸入開信息時，輸入電源Vcc與所述保護與濾波電路為斷開狀態(tài)，此時，所述輸出指示電路不進行信號提示。
[0025]優(yōu)選的，當?shù)贗路輸入電源Vccinl有電時，對于雙路電源輸入自動切換電路，通過以下方式，實現(xiàn)將第I路輸入電源Vccinl的電壓值自適應出繼電器Kl的工作電壓:
[0026]繼電器Kl的第I供電接口與第I路輸入電源Vccinl連接，繼電器Kl的第2供電接口并聯(lián)連接3個供電支路后接地；其中，第I供電支路為第I功率開關(guān)管Ql、第2供電支路為第20分壓電阻R20、第3供電支路為串聯(lián)的第25分壓電阻R25以及第2功率開關(guān)管Q2 ;并且，第20分壓電阻R20大于第25分壓電阻R25 ；
[0027]所述雙路電源輸入自動切換電路，根據(jù)第I路輸入電源Vccinl的電壓值，對第I功率開關(guān)管Ql和第2功率開關(guān)管Q2的開關(guān)狀態(tài)進行控制，進而將第I路輸入電源Vccinl的電壓值自適應出繼電器Kl的工作電壓。
[0028]優(yōu)選的，所述雙路電源輸入自動切換電路，根據(jù)第I路輸入電源Vccinl的電壓值，對第I功率開關(guān)管Ql和第2功率開關(guān)管Q2的開關(guān)狀態(tài)進行控制，進而將第I路輸入電源Vccinl的電壓值自適應出繼電器Kl的工作電壓，具體為:
[0029]將第I路輸入電源Vccinl的電壓范圍，劃分為三個區(qū)間，按從小到大順序，依次記為:低壓區(qū)、中壓區(qū)和高壓區(qū)；
[0030]當?shù)贗路輸入電源Vccinl為低壓區(qū)時，控制第2功率開關(guān)管Q2和第I功率開關(guān)管Ql均為導通狀態(tài)，此時，向繼電器Kl供電的第I路輸入電源Vccinl經(jīng)繼電器Kl后，通過第I功率開關(guān)管Ql直接接地，因此，第I路輸入電源Vccinl直接向繼電器Kl供電；繼電器Kl的供電電壓等于第I路輸入電源Vccinl的電壓值；
[0031]當?shù)贗路輸入電源Vccinl為中壓區(qū)時，控制第I功率開關(guān)管Ql為關(guān)斷狀態(tài)，控制第2功率開關(guān)管Q2為導通狀態(tài)，此時，向繼電器Kl供電的第I路輸入電源Vccinl經(jīng)并聯(lián)的第20分壓電阻R20和第25分壓電阻R25分壓后接地；因此，第I路輸入電源Vccinl的電壓，減去并聯(lián)的第20分壓電阻R20和第25分壓電阻R25的分壓后，得到的電壓為向繼電器Kl供電電壓；
[0032]當?shù)贗路輸入電源Vccinl為高壓區(qū)時，控制第2功率開關(guān)管Q2和第I功率開關(guān)管Ql均為關(guān)斷狀態(tài)，此時，向繼電器Kl供電的第I路輸入電源Vccinl經(jīng)繼電器Kl后，又通過第20分壓電阻R20后，才接地；因此，第I路輸入電源Vccinl的電壓，減去第20分壓電阻R20的分壓后，得到的電壓為向繼電器Kl供電電壓。
[0033]優(yōu)選的，所述雙路電源輸入自動切換電路，包括Ql狀態(tài)控制電路和Q2狀態(tài)控制電路；
[0034]所述Ql狀態(tài)控制電路包括:
[0035]第3-1穩(wěn)壓電路、第3-2穩(wěn)壓電路、第3-3分壓電路和第4A比較電路U4A ；
[0036]所述第3-1穩(wěn)壓電路串聯(lián)在第I路輸入電源Vccinl接口和第4A比較電路U4A的正極端；用于將第I路輸入電源Vccinl電壓穩(wěn)定為電壓U3-1 ;
[0037]所述第3-2穩(wěn)壓電路的輸入端與第I路輸入電源Vccinl接口連接，輸出端通過第
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