[实用新型]开关量输入电路及具有其的水质监测采集装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及开关量信号采集领域，特别地，涉及一种开关量输入电路。此外，本实用新型还涉及一种包括上述开关量输入电路的水质监测采集装置。

背景技术

现有的开关量分为有源开关量和无源开关量，其中，无源开关量是指无电信号的通与断，比如继电器触点的通与断等，有源开关量又可分为电压开关量，比如0-5V、-10～10V；电流开关量，比如0-20mA。水质监测站内的自动化监测设备较多，空间较大，布线也较远，数采仪需对多种开关量信号进行采集以获取全面的水质监测信息，其中，数采仪在对电压开关量信号进行采集时，开关量信号的驱动电流不能太大，否则会使其有很大的衰减从而造成开关量信号失真导致误采。且监测站内的电磁干扰较大，要求开关量输入电路有一定的抗电磁干扰能力，同时，要求数采仪能对电流开关量和无源开关量信号进行采集。

申请号为CN 200910181797.1的专利文献公开了一种开关量输入电路，该文献采用采用光耦进行信号隔离与电平转换，在一定程度上提高了抗干扰能力，但开关量信号必须输入至光耦初级，且要求驱动电流较大，才能使光耦正常工作，这种设计对于距离远、线损较大、驱动能力弱的电压开关量信号的采集失效。

申请号为CN 201210587422.5的专利文献公开了一种开关量输入电路及控制器，该文献采用运放作为比较器，能对高电压开关量信号进行电平转换，改变Uth电压值，即可设置开关信号的阀值。申请号为CN 201320572986.0的专利文献公开了开关量输入与输出扩展模块，通过二极管D1的单向导电性进行电平转换。当输入为0时，D1正极强制拉到低电平，输出为低电平；当输入为高电平时，D1截止，输出为高电平。这两篇文献都采用比较器或二极管来进行电平转换，外部的电压开关量信号直接接到了开关量信号输入端，且必须共地，这就会大大增加外部的电磁干扰对内部电路的影响，从而导致电路的工作不稳定性。

现有的开关量输入电路都不能兼容有源开关量和无源开关量的采集，采集的信号范围有限，且采集信号防外部电磁干扰的能力较弱。

实用新型内容

本实用新型提供了一种开关量输入电路及具有其的水质监测采集装置，以解决现有的开关量输入电路采集信号范围有限的技术问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种开关量输入电路，包括至少一路用于导入开关量信号的开关量输入端，每路开关量输入端均经并联设置的第一支路和第二支路连接至信号调理单元；信号调理单元的输出端连接控制器；其中，

第一支路包括：

电流电压转换单元，用于将开关量信号中的有源电流开关量信号转换为有源电压开关量信号；

耦合切换单元，用于将开关量信号中的有源电压开关量信号或者电流电压转换单元生成的有源电压开关量信号输出至信号调理单元；

第二支路包括：

有源无源切换单元，用于将开关量信号中的无源开关量信号输出至信号调理单元；

信号调理单元，用于对接收的信号进行差分放大处理并将处理后的信号传递给控制器以供控制器采集。

进一步地，电流电压转换单元，包括串接的限流电阻和切换开关。

进一步地，耦合切换单元包括光电耦合器，光电耦合器的控制端与控制器的输出端连接，以受控制器的输出信号控制；光电耦合器的输出端与信号调理单元的输入端连接。

进一步地，开关量输入端为多路，多路开关量输入端分别经相应的第一支路、第二支路连接至信号调理单元；

光电耦合器的控制端分别连接至控制器的输出端以受控制器的输出信号控制。

进一步地，信号调理单元包括运算放大器，运算放大器的同相输入端设有接地的分压电阻、输出端与反相输入端之间设有反馈电阻，运算放大器的输出端经分压电路连接至控制器。

进一步地，运算放大器采用正负双电源供电式运算放大器。

进一步地，运算放大器的同相输入端与反相输入端之间串接有双向抑制二极管。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种水质监测采集装置，包括上述的开关量输入电路。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型开关量输入电路通过将开关量输入端经第一支路、第二支路连接至信号调理单元，且第一支路上设置电流电压转换单元和耦合切换单元，第二支路上设置有源无源切换单元，能够兼容无源开关量信号、有源电流开关量信号、有源电压开关量信号的采集，采集的开关量信号的范围较大。