連接單片機(jī)和plc實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了連接單片機(jī)和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，包括香蕉插座組、隔離耦合驅(qū)動(dòng)電路、插座。所述香蕉插座組包括第一香蕉插座組和第二香蕉插座組，所述隔離耦合驅(qū)動(dòng)電路包括輸入光耦電路、輸出光耦電路和輸出驅(qū)動(dòng)，所述插座包括第一插座和第二插座。本實(shí)用新型通過PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)-本實(shí)用新型模塊-單片機(jī)電路的相互連接，可以實(shí)現(xiàn)在PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)上直接完成開關(guān)量控制方面的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，省去了獨(dú)立單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備中所需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，同時(shí)克服單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱和開發(fā)板接插件耐用性較差，實(shí)驗(yàn)時(shí)容易損壞的缺陷，具有良好的應(yīng)用前景。
【專利說明】連接單片機(jī)和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種連接單片機(jī)和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，尤其涉及單片機(jī)實(shí)驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】里一種實(shí)用化的電路模塊，屬于單片機(jī)實(shí)驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]單片機(jī)又稱微控制器，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支。由于單片機(jī)具有功能強(qiáng)、體積小、可靠性好、價(jià)格便宜、應(yīng)用靈活等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、航空航天等領(lǐng)域。
[0003]目前大部分高校的實(shí)驗(yàn)室都采用互相獨(dú)立的PLC應(yīng)用實(shí)驗(yàn)臺(tái)和單片機(jī)實(shí)驗(yàn)應(yīng)用臺(tái)或者單片機(jī)開發(fā)板等多種實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。然而，有些單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備存在一些缺陷和不足。一些單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱只適合于做一些驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，由于缺少執(zhí)行機(jī)構(gòu)，難以完成開關(guān)量控制方面的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)，還有一些單片機(jī)實(shí)驗(yàn)箱和單片機(jī)開發(fā)板接插件結(jié)構(gòu)單薄，耐用性較差，在實(shí)驗(yàn)時(shí)很容易損壞。
[0004]如果設(shè)計(jì)出一種電路模塊，使單片機(jī)電路可以通過該模塊控制PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，就可以完成開關(guān)量控制方面的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)單片機(jī)電路和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的共享，并且在構(gòu)成一個(gè)新的單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的同時(shí)克服接插件結(jié)構(gòu)單薄，耐用性較差，實(shí)驗(yàn)時(shí)很容易損壞的缺點(diǎn)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的在于提供一種連接單片機(jī)和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，解決高校單片機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺乏執(zhí)行機(jī)構(gòu)，難以完成相關(guān)開關(guān)量控制實(shí)驗(yàn)的技術(shù)問題。
[0006]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):連接單片機(jī)和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，其特征在于，包括香蕉插座組(I)、隔離耦合驅(qū)動(dòng)電路(2)和插座(3)。其中，所述香蕉插座組(I)包括第一香蕉插座組(4)和第二香蕉插座組(10)，所述隔離耦合驅(qū)動(dòng)電路(2)包括輸入光親電路(5)、輸出光親電路(8)和輸出驅(qū)動(dòng)(9)，所述插座(3)包括第一插座(6)和第二插座(7)。
[0007]第一香蕉插座組(4)的一端和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，另一端和輸入光I禹電路(5)的輸入端相連，輸入光親電路(5)的輸出端和第一插座(6) —端相連，第一插座(6)的另一端和單片機(jī)電路輸入端口相連。第二插座(7)的一端和單片機(jī)電路輸出端口相連，另一端和輸出光親電路⑶的輸入端相連，輸出光親電路⑶的輸出端和輸出驅(qū)動(dòng)(9)的輸入端相連，輸出驅(qū)動(dòng)(9)的輸出端和第二香蕉插座組(10)的一端相連，第二香蕉插座組
(10)的另一端連接PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0008]本實(shí)用新型的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實(shí)現(xiàn):所述輸入光耦電路
(5)包括第一光親Ul和第一電阻Rl，所述第一光親Ul包括第一發(fā)光二極管LEDl和第一光敏三極管BGl。驅(qū)動(dòng)電源VCCl連接第一光耦Ul的第一電阻Rl —端，第一電阻Rl另一端連接第一光耦Ul的第一發(fā)光二極管LEDl的正極，第一發(fā)光二極管LEDl的負(fù)極連接輸入電平信號(hào)。第一發(fā)光二極管LEDl和第一光敏三極管BGl封裝在第一光耦Ul中，第一光敏三極管BGl接收到第一發(fā)光二極管LEDl發(fā)出的光并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的集電極電流，輸出集電極電流作為輸出信號(hào)進(jìn)入第一插座(6)的一端，第一光敏三極管BGl發(fā)射極接地。
[0009]所述輸出光耦電路(8)包括第二光耦U2和第二電阻R2、第三電阻R3，所述輸出驅(qū)動(dòng)(9)包括三極管VTl、續(xù)流二極管VDl和繼電器Kl，所述第二光耦U2包括第二發(fā)光二極管LED2和第二光敏三極管BG2，所述繼電器Kl包括線圈RCl和觸點(diǎn)RLl。+5V電源連接第二光耦U2的第二電阻R2 —端，第二電阻R2另一端連接第二光耦U2的第二發(fā)光二極管LED2的正極，第二發(fā)光二極管LED2的負(fù)極連接輸入電平信號(hào)。第二發(fā)光二極管LED2和第二光敏三極管BG2封裝在第二光耦U2中，第二光耦U2內(nèi)的第二光敏三極管BG2的集電極連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端接驅(qū)動(dòng)電源VCC1，第二光耦U2內(nèi)的第二光敏三極管BG2的發(fā)射極和三極管VTl的基極連接，三極管VTl發(fā)射極接地，三極管VTl的集電極接繼電器Kl的線圈RCl —端，繼電器Kl的線圈RCl另一端接驅(qū)動(dòng)電源VCCl。繼電器Kl的線圈RCl內(nèi)的電流控制觸點(diǎn)RLl的閉合斷開，觸點(diǎn)RLl的一端連接第二香蕉插座組(10)，另一端接地。續(xù)流二極管VDl并聯(lián)在繼電器Kl的線圈RCl兩端，負(fù)極接電源，正極接三極管VTl集電極。
[0010]前述連接單片機(jī)和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，其中所述第一香蕉插座組(4)和第二香蕉插座組(10)都至少包括一個(gè)香蕉插座，所述輸入光親電路(5)、輸出光親電路(8)和輸出驅(qū)動(dòng)(9)可以并聯(lián)一路或多路光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路，用于對(duì)一個(gè)或多個(gè)PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開關(guān)量進(jìn)行同時(shí)控制。
[0011]前述連接單片機(jī)和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，其中所述三極管VTl為NPN型三極管。
[0012]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:省去了獨(dú)立單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)設(shè)備中所需要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)應(yīng)用實(shí)驗(yàn)和PLC應(yīng)用實(shí)驗(yàn)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的共享，大大降低了實(shí)驗(yàn)室的建設(shè)成本，提高了實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)設(shè)備的利用率，同時(shí)也減少了實(shí)驗(yàn)設(shè)備維護(hù)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是通過本實(shí)用新型將單片機(jī)和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行連接的結(jié)構(gòu)圖；
[0014]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施方案輸入光耦的電路原理圖；
[0015]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施方案輸出光耦電路和輸出驅(qū)動(dòng)電路的電路原理圖。

【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0017]在圖1中，本實(shí)用新型連接單片機(jī)和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊包括香蕉插座組
(I)、隔離耦合驅(qū)動(dòng)電路(2)和插座(3)。其中，所述香蕉插座組(I)包括第一香蕉插座組
(4)和第二香蕉插座組(10)，所述隔離耦合驅(qū)動(dòng)電路(2)包括輸入光耦電路(5)、輸出光耦電路(8)和輸出驅(qū)動(dòng)(9)，所述插座(3)包括第一插座(6)和第二插座(7)。第一香蕉插座組(4)的一端和PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，另一端和輸入光耦電路(5)的輸入端相連，輸入光親電路(5)的輸出端和第一插座(6) —端相連，第一插座(6)的另一端和單片機(jī)電路輸入端口相連。第二插座(X)的一端和單片機(jī)電路輸出端口相連，另一端和輸出光親電路(8)的輸入端相連，輸出光親電路⑶的輸出端和輸出驅(qū)動(dòng)(9)的輸入端相連，輸出驅(qū)動(dòng)(9)的輸出端和第二香蕉插座組(10)的一端相連，第二香蕉插座組(10)的另一端連接PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0018]在圖2中，所述輸入光親電路(5)包括第一光親Ul和第一電阻R1，所述第一光親Ul包括第一發(fā)光二極管LEDl和第一光敏三極管BGl。驅(qū)動(dòng)電源VCCl連接第一光耦Ul的第一電阻Rl —端，第一電阻Rl另一端連接第一光親Ul的第一發(fā)光二極管LEDl的正極，第一發(fā)光二極管LEDl的負(fù)極連接輸入電平信號(hào)。第一發(fā)光二極管LEDl和第一光敏三極管BGl封裝在第一光親Ul中，當(dāng)?shù)谝话l(fā)光二極管LEDl的兩端加上正向電壓時(shí)，第一發(fā)光二極管LEDl導(dǎo)通發(fā)光，光的強(qiáng)弱和通過第一發(fā)光二極管LEDl的電流有關(guān)。第一光耦Ul內(nèi)的第一光敏三極管BGl接收到第一發(fā)光二極管LEDl發(fā)出的光并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的集電極電流，輸出集電極電流作為輸出信號(hào)進(jìn)入第一插座(6)的一端，第一光敏三極管BGl另一端接地。
[0019]在圖3中，所述輸出光耦電路⑶包括第二光耦U2和第二電阻R2、第三電阻R3，所述輸出驅(qū)動(dòng)(9)包括NPN三極管VT1、續(xù)流二極管VDl和繼電器K1，所述第二光耦U2包括第二發(fā)光二極管LED2和第二光敏三極管BG2，所述繼電器Kl包括線圈RCl和常開觸點(diǎn)RLlo +5V電源連接第二光耦U2的第二電阻R2 —端，第二電阻R2另一端連接第二光耦U2的第二發(fā)光二極管LED2的正極，第二發(fā)光二極管LED2的負(fù)極連接輸入電平信號(hào)。第二發(fā)光二極管LED2和第二光敏三極管BG2封裝在第二光耦U2中。當(dāng)?shù)诙l(fā)光二極管LED2的兩端加上正向電壓時(shí)，第二發(fā)光二極管LED2導(dǎo)通發(fā)光，光的強(qiáng)弱和通過第二發(fā)光二極管LED2的電流有關(guān)。第二光耦U2內(nèi)的第二光敏三極管BG2的集電極連接第三電阻R3的一端，第三電阻R3的另一端接驅(qū)動(dòng)電源VCCl，第二光耦U2內(nèi)的第二光敏三極管BG2的發(fā)射極和三極管VTl的基極連接，NPN三極管VTl發(fā)射極接地。NPN三極管VTl的集電極接繼電器Kl的線圈RCl —端，繼電器Kl的線圈RCl另一端接驅(qū)動(dòng)電源VCCl。當(dāng)有電流通過線圈RCl時(shí)，產(chǎn)生電磁效應(yīng)，繼電器Kl的常開觸點(diǎn)RLl吸合，線圈RCl斷電時(shí)，常開觸點(diǎn)RLl斷開。常開觸點(diǎn)RLl的一端連接第二香蕉插座組(10)，另一端接地。續(xù)流二極管VDl并聯(lián)在繼電器Kl的線圈RCl兩端，負(fù)極接電源，正極接NPN三極管VTl集電極，起保護(hù)作用。
[0020]本實(shí)用新型的工作原理如下:以對(duì)PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的單個(gè)開關(guān)量進(jìn)行控制，本實(shí)用新型模塊輸出驅(qū)動(dòng)(9)內(nèi)繼電器Kl的觸點(diǎn)RCl狀態(tài)直接控制PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)單個(gè)開關(guān)量的狀態(tài)為例。當(dāng)輸出驅(qū)動(dòng)(9)內(nèi)繼電器Kl的常開觸點(diǎn)RCl斷開時(shí)，由PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)向本實(shí)用新型模塊發(fā)送的初始電平信號(hào)通過第一香蕉插座組(4)進(jìn)入輸入光親電路(5)，輸入信號(hào)從第一光親Ul的第一發(fā)光二極管LEDl的負(fù)極接入，在第一光親Ul內(nèi)進(jìn)行電-光-電的隔離轉(zhuǎn)換后通過第一插座(6)進(jìn)入單片機(jī)P1.0端口。單片機(jī)的控制程序在接收到Pl.0端口的信號(hào)后，通過程序處理在P2.0端口輸出高電平，通過第二插座(7)進(jìn)入輸出光耦電路(8)的第二光耦U2，在第二光耦U2內(nèi)進(jìn)行電-光-電的信號(hào)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的高電平信號(hào)進(jìn)入輸出驅(qū)動(dòng)(9)的NPN三極管VTl基極，NPN三極管VTl飽和導(dǎo)通，同時(shí)繼電器Kl的線圈RCl通電導(dǎo)通，產(chǎn)生電磁效應(yīng)，使繼電器Kl的常開觸點(diǎn)RLl吸合。
[0021]當(dāng)輸出驅(qū)動(dòng)(9)內(nèi)繼電器Kl的觸點(diǎn)RCl閉合時(shí)，由PLC實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)向本實(shí)用新型模塊發(fā)送的初始電平信號(hào)通過第一香蕉插座組(4)進(jìn)入輸入光耦電路(5)，輸入信號(hào)從第一光親Ul的第一發(fā)光二極管LEDl的負(fù)極接入，在第一光親Ul內(nèi)進(jìn)行電-光-電的隔離轉(zhuǎn)換后通過第一插座(6)進(jìn)入單片機(jī)Pl.0端口。單片機(jī)的控制程序在接收到Pl.0端口的信號(hào)后，通過程序處理在P2.0端口輸出低電平，通過第二插座(7)進(jìn)入輸出光耦電路(8)的第二光耦U2，在第二光耦U2內(nèi)進(jìn)行電-光-電的信號(hào)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換后的低電平信號(hào)進(jìn)入輸出驅(qū)動(dòng)(9)的NPN三極管VTl基極，NPN三極管VTl截止，同時(shí)繼電器Kl的線圈RCl內(nèi)無電流通過，無電磁效應(yīng)，使繼電器Kl的常開觸點(diǎn)RLl斷開。
[0022]執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作過程是在單片機(jī)控制程序的控制下完成的。
[0023]除上述實(shí)施例外，本實(shí)用新型還可以有其他實(shí)施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實(shí)用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.連接單片機(jī)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，其特征在于，包括香蕉插座組隔離耦合驅(qū)動(dòng)電路⑵和插座⑶；其中，所述香蕉插座組⑴包括第一香蕉插座組⑷和第二香蕉插座組(10),所述隔離耦合驅(qū)動(dòng)電路⑵包括輸入光耦電路(5)、輸出光耦電路⑶和輸出驅(qū)動(dòng)(9)，所述插座(3)包括第一插座(6)和第二插座(7)；第一香蕉插座組(4)的一端和？IX實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，另一端和輸入光親電路(5)的輸入端相連，輸入光親電路(5)的輸出端和第一插座(6) —端相連，第一插座(6)的另一端和單片機(jī)電路輸入端口相連；第二插座(7)的一端和單片機(jī)電路輸出端口相連，另一端和輸出光|禹電路(8)的輸入端相連，輸出光I禹電路⑶的輸出端和輸出驅(qū)動(dòng)(9)的輸入端相連，輸出驅(qū)動(dòng)(9)的輸出端和第二香蕉插座組(10)的一端相連，第二香蕉插座組(10)的另一端連接？IX實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接單片機(jī)和？IX實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，其特征在于，所述輸入光親電路(5)包括第一光親VI和第一電阻01，所述第一光親VI包括第一發(fā)光二極管1201和第一光敏三極管8以；驅(qū)動(dòng)電源連接第一光耦VI的第一電阻町一端，第一電阻尺1另一端連接第一光耦VI的第一發(fā)光二極管[￡01的正極，第一發(fā)光二極管[￡01的負(fù)極連接輸入電平信號(hào)；第一發(fā)光二極管[￡01和第一光敏三極管8以封裝在第一光耦仍中，第一光敏三極管8以接收到第一發(fā)光二極管[￡01發(fā)出的光并轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的集電極電流，輸出集電極電流作為輸出信號(hào)進(jìn)入第一插座(6)的一端，第一光敏三極管861發(fā)射極接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接單片機(jī)和？IX實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，其特征在于，所述輸出光耦電路(8)包括第二光耦口2和第二電阻82、第三電阻…，所述輸出驅(qū)動(dòng)(9)包括三極管VI1、續(xù)流二極管卩01和繼電器1(1，所述第二光耦似包括第二發(fā)光二極管1^02和第二光敏三極管8(^2，所述繼電器1(1包括線圈和觸點(diǎn)此1 -,+5^電源連接第二光耦的第二電阻以一端，第二電阻以另一端連接第二光耦似的第二發(fā)光二極管[￡02的正極，第二發(fā)光二極管[￡02的負(fù)極連接輸入電平信號(hào)；第二發(fā)光二極管[￡02和第二光敏三極管862封裝在第二光耦口2中；第二光耦口2內(nèi)的第二光敏三極管8似的集電極連接第三電阻83的一端，第三電阻…的另一端接驅(qū)動(dòng)電源7(1:1，第二光耦[2內(nèi)的第二光敏三極管8似的發(fā)射極和三極管VII的基極連接，三極管VII發(fā)射極接地；三極管VII的集電極接繼電器1(1的線圈—端，繼電器1(1的線圈另一端接驅(qū)動(dòng)電源；繼電器1(1的線圈內(nèi)的電流控制觸點(diǎn)此1的閉合斷開；觸點(diǎn)此1的一端連接第二香蕉插座組(10)，另一端接地；續(xù)流二極管701并聯(lián)在繼電器1(1的線圈兩端，負(fù)極接電源，正極接三極管VII集電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連接單片機(jī)和實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，其特征在于，所述第一香蕉插座組(4)和第二香蕉插座組(10)都至少包括一個(gè)香蕉插座，所述輸入光耦電路(5)、輸出光耦電路(8)和輸出驅(qū)動(dòng)(9)可以并聯(lián)一路或多路光耦隔離驅(qū)動(dòng)電路，用于對(duì)一個(gè)或多個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)開關(guān)量進(jìn)行同時(shí)控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的連接單片機(jī)和？仏實(shí)驗(yàn)臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模塊，其特征在于，所述三極管VII為冊(cè)X型三極管。
【文檔編號(hào)】H03K19/14GK204180047SQ201420485925
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】吳曉淵 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江市高等?？茖W(xué)校