傳感器輸出電平隔離轉(zhuǎn)換電路、電平隔離轉(zhuǎn)換電路及設備的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明適用于電子【技術(shù)領域】，提供了一種電平隔離轉(zhuǎn)換電路，用于接收外部輸入的電平信號并實現(xiàn)電平的隔離和轉(zhuǎn)換，所述電平隔離轉(zhuǎn)換電路包括：依次連接的將所述電平信號進行電平轉(zhuǎn)換并輸出控制信號的輸入控制單元、根據(jù)所述控制信號工作并對所述控制信號進行抗擾隔離的光電耦合單元以及輸出與所述電平信號電平相反的輸出信號的輸出單元。通過輸入控制單元將外部輸入的電平信號進行電平轉(zhuǎn)換并輸出控制信號控制光電耦合單元工作，光電耦合單元將該電路的輸入電平信號進行抗擾隔離，并控制輸出單元輸出與外部輸入的電平信號電平相反的輸出信號，實現(xiàn)了電平的轉(zhuǎn)換隔離，同時也避免了使用反相器進行電平轉(zhuǎn)換而導致信號延遲的問題。
【專利說明】傳感器輸出電平隔離轉(zhuǎn)換電路、電平隔離轉(zhuǎn)換電路及設備
【技術(shù)領域】
[0001 ] 本發(fā)明屬于電子【技術(shù)領域】，尤其涉及一種電平隔離轉(zhuǎn)換電路及設備。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前的電平隔離電路中，一般的使用方法只能起到電平隔離作用，不能實現(xiàn)電平有效翻轉(zhuǎn)，如附圖1所不，傳感器處于off時，輸入信號in為高電平時，輸出信號out也為高電平；當傳感器處于on時，輸入信號in為低電平時，輸出信號out也為低電平，可以看出，該電路的不能實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。
[0003]而有些電平轉(zhuǎn)換電路的電平翻轉(zhuǎn)多依靠反相器來實現(xiàn)，反相器本身具有緩沖器的效果，從而造成電平信號產(chǎn)生太多的延遲效應，不能及時有效的反應電平信號，使得在計時或計數(shù)等電路中無法提供有說服力的數(shù)據(jù)及信號指示。有些電路能夠?qū)崿F(xiàn)電平翻轉(zhuǎn)，但是后續(xù)的電平指示燈狀態(tài)與傳感器的on/off狀態(tài)不同步，引發(fā)對信號的判斷失誤。故現(xiàn)有技術(shù)存有明顯的缺陷:信號有延遲，數(shù)據(jù)不準確，指示燈顯示狀態(tài)與傳感器狀態(tài)不同步。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實施例的目的在于提供一種電平隔離轉(zhuǎn)換電路，旨在解決目前電平隔離轉(zhuǎn)換電路中的電平轉(zhuǎn)換不成功、信號有延遲的問題。
[0005]本發(fā)明實施例是這樣實現(xiàn)的，一種電平隔離轉(zhuǎn)換電路，用于接收外部輸入的電平信號并實現(xiàn)電平的隔離和轉(zhuǎn)換，所述電平隔離轉(zhuǎn)換電路包括:依次連接的將所述電平信號進行電平轉(zhuǎn)換并輸出控制信號的輸入控制單元、根據(jù)所述控制信號工作并對所述控制信號進行抗擾隔離的光電耦合單元以及輸出與所述電平信號電平相反的輸出信號的輸出單元。
[0006]本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種傳感器輸出電平隔離轉(zhuǎn)換電路，用于對傳感器輸出的電平信號進行隔離轉(zhuǎn)換，所述傳感器輸出電平隔離轉(zhuǎn)換電路包括上述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路。
[0007]本發(fā)明實施例的另一目的在于提供一種電平隔離轉(zhuǎn)換設備，用于接收外部電平信號并實現(xiàn)電平的隔離和轉(zhuǎn)換，所述電平隔離轉(zhuǎn)換設備包括上述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路。
[0008]上述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路通過輸入控制單元將外部輸入的電平信號進行電平轉(zhuǎn)換并輸出控制信號控制光電耦合單元工作，光電耦合單元將該電路的輸入電平信號進行抗擾隔離，并控制輸出單元輸出與外部輸入的電平信號電平相反的輸出信號，實現(xiàn)了電平的轉(zhuǎn)換隔離，同時也避免了使用反相器進行電平轉(zhuǎn)換而導致信號延遲的問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1是傳統(tǒng)的電平隔離轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；
[0010]圖2是本發(fā)明實施例提供的電平隔離轉(zhuǎn)換電路的模塊框圖；
[0011]圖3是本發(fā)明一實施例提供的電平隔離轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖；
[0012]圖4是本發(fā)明另一實施例提供的電平隔離轉(zhuǎn)換電路的電路原理圖?！揪唧w實施方式】
[0013]為了使本發(fā)明要解決的技術(shù)問題、技術(shù)方案及有益效果更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如圖2所示，為一優(yōu)選實施例中的電平隔離轉(zhuǎn)換電路的模塊框圖，電平隔離轉(zhuǎn)換電路10用于接收外部輸入的電平信號并實現(xiàn)電平的隔離和轉(zhuǎn)換，所述電平隔離轉(zhuǎn)換電路10包括依次連接的輸入控制單元200、光電耦合單元300和輸出單元400。
[0015]輸入控制單元200將外部輸入的電平信號IN進行電平轉(zhuǎn)換并輸出控制信號的；光電耦合單元300根據(jù)控制信號工作并對控制信號進行抗擾隔離；輸出單元400輸出與電平信號IN電平相反的輸出信號OUT并呈現(xiàn)輸出信號OUT的高電平和低電平指示。
[0016]上述電平隔離轉(zhuǎn)換電路10通過輸入控制單元200將外部輸入的電平信號IN進行電平轉(zhuǎn)換并輸出控制信號控制光電耦合單元300工作，光電耦合單元300將該電路的輸入電平信號IN進行抗擾隔離，并控制輸出單元400輸出與外部輸入的電平信號IN電平相反的輸出信號0UT，實現(xiàn)了電平的轉(zhuǎn)換隔離，同時也避免了使用反相器進行電平轉(zhuǎn)換而導致信號延遲的問題。
[0017]在優(yōu)選的實施例中，參考圖3，輸入控制單元200包括第一電阻R1、第二電阻R2和開關(guān)管Ql。
[0018]第一電阻Rl的第一端作為輸入控制單兀200的輸入端與第二電阻R2的第一端連接，第一電阻Rl的第二端與第一電源Vccl連接，第二電阻R2的第二端與開關(guān)管Ql的控制端連接，開關(guān)管Ql的輸入端作為輸入控制單元200的輸出端與光電耦合單元300的負輸入端連接，開關(guān)管Ql的輸出端接地。第一電阻Rl的阻值比第二電阻R2的阻值小。本實施例中，光電稱合單兀300的正輸入端經(jīng)一第三電阻R3與第一電源Vccl連接,第三電阻R3、第一電阻Rl以及第二電阻R2的阻值依次遞增，可以理解的是第三電阻R3阻值可以為零。第一電源Vccl是電壓為24V的直流電源，在其他實施方式中，可以設置其他如電壓為10V、15V或20V等直流電源，那么第一電阻Rl為上拉電阻，將外部輸入的電平信號IN的電壓上拉到與第二電阻R2加載的電壓相等。
[0019]光電稱合單兀300是以光為媒介傳輸電信號的一種電-光-電轉(zhuǎn)換器件。光電率禹合單元300由發(fā)光源和受光器兩部分組成，發(fā)光源和受光器組裝在同一密閉的殼體內(nèi)，彼此間用透明絕緣體隔離。發(fā)光源的引腳為輸入端，受光器的引腳為輸出端，常見的發(fā)光源為發(fā)光二極管，受光器為光敏二極管、光敏三極管等等。那么上述的光電耦合單元300的正輸入端即為光敏二極管的陽極，負輸入端即為光敏二極管的陰極。本實施例中，光電耦合單元300為光電耦合器Ul。
[0020]開關(guān)管Ql發(fā)揮其開關(guān)作用及電流放大作用，優(yōu)選地，開關(guān)管Ql為NPN型三極管，開關(guān)管Ql的控制端、輸入端以及輸出端分別為NPN型三極管的基極、集電極以及發(fā)射極；開關(guān)管Ql或為N溝道MOS管,開關(guān)管Ql的控制端、輸入端以及輸出端分別為N溝道MOS管的柵極、漏極以及源極。
[0021]在優(yōu)選的實施例中，輸入控制單元200還包括第一濾波電容Cl和第三電阻R3。第一濾波電容Cl的第一端與第一電阻Rl的第一端連接，第一濾波電容Cl第二端接地,第三電阻R3的第一端與第一電源Vccl連接,第三電阻R3的第二端與光電稱合單兀300的正輸入端連接。第一濾波電容Cl用于對外部輸入的電平信號IN進行濾波優(yōu)選地，第三電阻R3、第一電阻Rl以及第二電阻R2的阻值依次遞增，如此實現(xiàn)電平信號IN的高低電平轉(zhuǎn)換。
[0022] 在另一個優(yōu)選的實施例中，參考圖4，輸出單元400包括第二濾波電容C2、第四電阻R4以及第五電阻R5。
[0023]第二濾波電容C2的連接在光電耦合單元300的兩個輸出端(即正輸出端和負輸出端)之間，第二濾波電容C2的第一端作為輸出單兀400的輸出端輸出輸出信號OUT,并經(jīng)第四電阻R4與第二電源連接，同時第二濾波電容C2的第一端經(jīng)第五電阻R5接地，第二電容的第二端接地。
[0024]本實施方式中，第二電源Vcc2是電壓為5V的直流電源。在其他實施方式中，第二電源Vcc2可以是電壓為10V、12V或24V等直流電源。當外部輸入電平信號IN為高電平時，光電I禹合單兀300導通,將輸出單兀400的輸出端(即第二濾波電容C2的第一端)經(jīng)光電率禹合單元300的受光器直接接地，使得輸出單元400的輸出端輸出的輸出信號OUT電平被拉低，實現(xiàn)了電平信號IN的轉(zhuǎn)換；當外部輸入電平信號IN為低電平時，光電耦合單元300不工作，輸出單兀400的輸出端(即第二濾波電容C2的第一端)的電壓與該第五電阻R5上加載的電壓相等，使得輸出單元400的輸出端輸出的輸出信號OUT電平被拉高，實現(xiàn)了電平信號IN的轉(zhuǎn)換。
[0025]在優(yōu)選的實施例中，輸出單元400還包括發(fā)光二極管Dl，發(fā)光二極管Dl的陽極與第二濾波電容C2的第一端連接，發(fā)光二極管Dl的陰極經(jīng)第五電阻R5接地。發(fā)光二極管Dl用于呈現(xiàn)輸出信號OUT的高電平和低電平指示的，即當輸出單元400的輸出端為高電平時，發(fā)光二極管Dl的上加載的電壓達到工作電壓即發(fā)光，若當輸出單元400的輸出端為低電平時，發(fā)光二極管Dl的上加載的電壓為達到工作電壓即不發(fā)光。第五電阻R5的限流作用可以控制發(fā)光二極管Dl的亮度,發(fā)光二極管Dl作為指TjV燈用于為輸出端輸出的輸出信號OUT如實顯示傳感器的工作狀態(tài)。
[0026]下面將結(jié)合一個實施例說明電平隔離轉(zhuǎn)換電路10的工作原理。
[0027]例如，電平信號IN是由傳感器100輸出的，傳感器100選用被遮擋時(ON)的NPN輸出型光電傳感器100,傳感器100的輸出信號OUT即為輸入控制單兀200的輸入的電平信號IN。當傳感器100未被遮擋時，處于OFF狀態(tài)，其傳感器主電路(圖未標)不導通，則此時的電平信號IN為高電平；而當傳感器100被遮擋時，傳感器100處于ON狀態(tài)，傳感器主電路工作，的電平信號IN的電平被拉低，變?yōu)榈碗娖?。傳感?00用于控制電平信號IN電平的高、低翻轉(zhuǎn)。
[0028]傳感器100輸出電平信號IN，輸出信號OUT為經(jīng)過隔離轉(zhuǎn)換后最終需要得到的電平?目號IN。
[0029]傳感器100未遮擋處于OFF時，即電平信號IN為高電平，輸入控制單元200中開關(guān)管Ql工作，電流從第一電源流經(jīng)第三電阻R3，再經(jīng)過光電耦合器單元300的兩個輸入端，最后流經(jīng)開關(guān)管Ql接地，在輸入控制單元200中形成回路。因光電耦合器單元300的兩個輸入端導通，則輸出端也同時導通，電平信號IN的“電-光-電”隔離轉(zhuǎn)換完成。輸出單元400中，電流從第二電源Vcc2流經(jīng)第四電阻R4，再經(jīng)過光電耦合器單元300的兩個輸出端，接著流到地，形成回路。此時，輸出信號OUT的電平為低電平，發(fā)光二極管Dl指示燈不工作。[0030]傳感器100被遮擋處于ON時，即電平信號IN為低電平，輸入控制單元200中開關(guān)管Ql停止工作；光電耦合器單元300的兩個輸入端因開關(guān)管Ql停止工作而關(guān)閉，則輸出端也同時關(guān)閉，沒有形成電平信號IN的“電-光-電”隔離轉(zhuǎn)換。輸出單元400中，電流從第二電源Vcc2流經(jīng)第四電阻R4，經(jīng)過發(fā)光二極管Dl指示燈、第五電阻R5后接地，形成回路。此時，輸出信號OUT的電平為高電平，且發(fā)光二極管Dl指示燈工作發(fā)光形成顯示信號。
[0031]綜上所述，電平隔離轉(zhuǎn)換電路10實現(xiàn)了當傳感器100未遮擋處于OFF時，即電平信號IN為高電平，光電I禹合單兀300實現(xiàn)“電-光-電”隔離轉(zhuǎn)換，輸出單兀400的輸出信號OUT轉(zhuǎn)變?yōu)榈碗娖剑l(fā)光二極管Dl指示燈不工作；當傳感器100被遮擋處于ON時，即電平信號IN為低電平，光電耦合單元300不工作，輸出單元400的輸出信號OUT為高電平，發(fā)光二極管Dl指示燈發(fā)光工作，實現(xiàn)了電平的轉(zhuǎn)換隔離，同時也避免了使用反相器進行電平轉(zhuǎn)換而導致信號延遲的問題。
[0032]此外還提供了一種傳感器輸出電平隔離轉(zhuǎn)換電路，用于對傳感器100輸出的電平信號進行隔離轉(zhuǎn)換，傳感器輸出電平隔離轉(zhuǎn)換電路包括電平隔離轉(zhuǎn)換電路10，上述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路10，電平隔離轉(zhuǎn)換電路10的結(jié)構(gòu)及其功能原理如上所述，這里不再贅述。
[0033]此外還提供了一種電平隔離轉(zhuǎn)換設備，其用于接收外部電平信號IN并實現(xiàn)電平的隔離和轉(zhuǎn)換，所述電平隔離轉(zhuǎn)換設備包括上述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路10。電平隔離轉(zhuǎn)換電路10的結(jié)構(gòu)及其功能原理如上所述，這里不再贅述。
[0034]上述傳感器輸出電平隔離轉(zhuǎn)換電路及電平隔離轉(zhuǎn)換設備通過輸入控制單元200將外部傳感器100輸入的電平信號進行電平轉(zhuǎn)換并輸出控制信號控制光電耦合單元300工作，光電耦合單元300將該電路的輸入電平信號進行抗擾隔離，并控制輸出單元400輸出與外部輸入的電平信號電平相反的輸出信號并呈現(xiàn)輸出電平的電平指示，實現(xiàn)了電平的轉(zhuǎn)換隔離，同時也避免了使用反相器進行電平轉(zhuǎn)換而導致信號延遲的問題。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電平隔離轉(zhuǎn)換電路，用于接收外部輸入的電平信號并實現(xiàn)電平的隔離和轉(zhuǎn)換，其特征在于，所述電平隔離轉(zhuǎn)換電路包括:依次連接的將所述電平信號進行電平轉(zhuǎn)換并輸出控制信號的輸入控制單元、根據(jù)所述控制信號工作并對所述控制信號進行抗擾隔離的光電耦合單元以及輸出與所述電平信號電平相反的輸出信號的輸出單元。
2.如權(quán)利要求1所述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述輸入控制單元包括第一電阻、第二電阻和開關(guān)管，其中， 所述第一電阻的第一端作為所述輸入控制單元的輸入端與第二電阻的第一端連接，所述第一電阻的第二端與第一電源連接，所述第二電阻的第二端與所述開關(guān)管的控制端連接，所述開關(guān)管的輸入端作為所述輸入控制單元的輸出端與所述光電耦合單元的負輸入端連接，所述開關(guān)管的輸出端接地。
3.如權(quán)利要求2所述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述輸入控制單元還包括第一濾波電容和第三電阻，所述第一濾波電容的第一端與所述第一電阻的第一端連接，所述第一濾波電容的第二端接地，所述第三電阻的第一端與所述第一電源連接，所述第三電阻的第二端與所述光電耦合單元的正輸入端連接。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述輸出單元包括第二濾波電容、第四電阻以及第五電阻，其中， 所述第二濾波電容的連接在所述光電耦合單元的兩個輸出端之間，所述第二濾波電容的第一端作為所述輸出單元的輸出端經(jīng)所述第四電阻與第二電源連接，并經(jīng)所述第五電阻接地，所述第二電容的第二端接地。
5.如權(quán)利要求4所述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述輸出單元還包括用于呈現(xiàn)所述輸出信號的高電平和低電平指示的發(fā)光二極管，所述發(fā)光二極管的陽極與所述第二濾波電容的第一端連接，所述發(fā)光二極管的陰極經(jīng)所述第五電阻接地。
6.如權(quán)利要求3所述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述第三電阻、第一電阻以及第二電阻的阻值依次遞增。
7.如權(quán)利要求2、3和6任一項所述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述開關(guān)管為NPN型三極管，所述開關(guān)管的控制端、輸入端以及輸出端分別為所述NPN型三極管的基極、集電極以及發(fā)射極。
8.如權(quán)利要求2、3和6任一項所述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路，其特征在于，所述開關(guān)管為N溝道MOS管，所述開關(guān)管的控制端、輸入端以及輸出端分別為所述N溝道MOS管的柵極、漏極以及源極。
9.一種傳感器輸出電平隔離轉(zhuǎn)換電路，用于對傳感器輸出的電平信號進行隔離轉(zhuǎn)換，其特征在于，所述傳感器輸出電平隔離轉(zhuǎn)換電路包括如權(quán)利要求1至7所述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路。
10.一種電平隔離轉(zhuǎn)換設備，用于接收外部電平信號并實現(xiàn)電平的隔離和轉(zhuǎn)換，其特征在于，所述電平隔離轉(zhuǎn)換設備包括如權(quán)利要求1至7所述的電平隔離轉(zhuǎn)換電路。
【文檔編號】H03K19/0175GK103929169SQ201310016064
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月16日
【發(fā)明者】方志鑫, 吳超森, 高云峰 申請人:深圳市大族激光科技股份有限公司, 深圳市大族數(shù)控科技有限公司