[实用新型]基于微控制器的抗扰开关量采集与控制模块

说明书

技术领域

 本实用新型属于电子技术应用领域，涉及开关量采集与控制模块，具体是基于微控制器的抗扰开关量采集与控制模块。

背景技术

随着科技的发展，时代的不断进步，人们工作和生活的环境越发的智能化、自动化，而开关量采集和控制的应用也就逐渐广泛，例如工业中利用光电开关来提供开关量采集控制模块的启停信号，从而控制工业部分部件的启停，生活中利用可燃气体传感器来提供开关量采集控制模块的启停信号，从而控制燃气阀的开关；传统的开关量采集与控制模块存在抗干扰能力差、电气隔离效果不佳、恶劣环境下运行可靠度低且成本高等问题，使得工业生产中的部分环境下其工作可信度低，生活中容易发生严重事故，危机人们的人身安全。

发明内容

本实用新型为解决传统的开关量采集与控制模块存在抗干扰能力差、电气隔离效果不佳、恶劣环境下运行可靠度低且成本高的问题，而提出的基于微控制器的抗扰开关量采集与控制模块。

具体技术方案如下：

基于微控制器的抗扰开关量采集与控制模块，包括控制单元、开关量输入单元、分别与控制单元连接的主电源及继电器，所述开关量输入单元分别连接有第一辅助电源及第一光耦隔离器，第一光耦隔离器与开关量采集单元连接，开关量采集单元与控制单元连接；所述控制单元分别与光耦三极管输出单元、有源晶振电路及第二光耦隔离器连接，第二光耦隔离器与第二辅助电源连接。

所述控制单元采用AVR微控制器Mega64L-8AU。

本实用新型的有益效果：主电源为控制单元供电，两个辅助电源分别为开关量输入单元及通讯接口端供电，实现了真正电气隔离的同时提供了断电保护的功能，并利用光耦隔离器对信号进行光电转换，从而有效的提高装置的抗干扰能力和恶劣环境工作有效率，连接有有源晶振电路，从而解决了晶振停振的问题，具有继电器输出、光耦三极管输出且可以利用控制单元的通信输出端，通过第二光耦隔离器传输数据，实现数据的有效不间断通信；结构简单、效果显著、成本低且实用性强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为光耦隔离器电路原理图；

图3为开关量输入电路原理图。

具体实施方式

下面结合图1至3，对本实用新型作进一步说明：

实施例1：基于微控制器的抗扰开关量采集与控制模块，包括控制单元、开关量输入单元、分别与控制单元连接的主电源及继电器，所述开关量输入单元分别连接有第一辅助电源及第一光耦隔离器，第一光耦隔离器与开关量采集单元连接，开关量采集单元与控制单元连接；所述控制单元分别与光耦三极管输出单元、有源晶振电路及第二光耦隔离器连接，第二光耦隔离器与第二辅助电源连接。

实施例2：进一步的，所述控制单元采用AVR微控制器Mega64L-8AU。

其中：控制单元在接收到开关量信号后，将控制继电器输出端或光耦三极管输出端连接的部件开启或关闭；这里开关量输入单元可外接感应器件，例如光电式、电容式、电感式、霍尔式等各种传感器，根据不同的需要选择不同的传感器；主电源仅为控制单元提供电力，而第一辅助单元仅为开关量输入单元一侧的相关部件提供电力，第二辅助单元仅为第二光耦隔离器一侧的相关部件提供电力，从而更好的实现电气隔离；连接有有源晶振电路，从而解决了晶振停振的问题；而光耦隔离器可以使设备的抗干扰能力及恶劣环境的正常工作率得到进一步的提升。

并且在实践过程中，利用电容电压不能突变的原理，在控制单元I/O端口增加电容，通过端口上电前后电位的不同来作为判断位。

┳=R*C

u=V（1-e-----^-t/┳）

R为等效控制单元I/O端口的上拉电阻；C所加电容；┳充电时间常数；V充电直流电压；u电容瞬时电压；t时间。

电容在上电后经过5个时间常数充电到直流电压值，低于一个时间常数的时间内确保程序执行完位判断，即可确保完成开机上电复位。控制单元采用8MHz的晶振，一个指令周期0.125_MS，1000个指令周期可确保程序执行到判断位，时间为0.125_MS。控制单元端口上电阻R取1KΩ，电容取10uF，此时的充电时间常数┳为10ms，充分满足条件。

在控制单元加上10uF/10V的电解电容，上电时此引脚为低电平，此电平持续的时间足以完成对此引脚的电平判断，而上电后，此引脚为高电平。通过判断此引脚电平的高低来区分复位形式。

有益效果：有效的解决了传统的开关量采集与控制模块存在抗干扰能力差、电气隔离效果不佳、恶劣环境下运行可靠度低且成本高的问题。