[发明专利]一种数字信号接口电路及工业设备

说明书

本发明属于接口设计领域，提供了一种数字信号接口电路及工业设备。该数字信号接口电路中，无极性隔离输入接口电路采用第一光耦U1和第二光耦U2反向并联的方式，实现了开关信号的无极性输入，并同时实现了开关信号的隔离输入。同时，该数字信号接口电路还包括有隔离输出接口电路，可实现驱动信号的隔离输出。并且，在输入模式下和输出模式下，用户侧均采用同一个数字信号输入/输出接口，实现了用户侧的输入/输出的复用，控制器侧采用同一个控制器侧输入/输出接口，实现了控制器侧的输入/输出的复用，避免了端口资源浪费，可减小控制器的体积和硬件复杂度。

技术领域

本发明属于接口设计领域，尤其涉及一种无极性、全隔离且可实现输入/输出复用的数字信号接口电路及工业设备。

背景技术

近年来，高速动车组制造技术已取得了巨大的成就。由于高速动车组中各系统的控制复杂，高速动车在组网进行列调之前，需要保证每节单车的功能正常。在单车功能测试阶段，由于列车网络没有建成，没有列车集控信号，需要使用列车集控信号模拟设备来完成动车组紧急制动、停放制动、缓解、列车塞拉门开关、空调、受电弓升降信号、列车牵引有效信号等列车集控功能的测试。每节单车需要测试的信号节点有200多个，这些被测节点的信号都是DC110V或DC24V的开关触点信号或无源触点信号。

为了缩短调试周期，提高生产效率，保证调试质量，首先，要求列车集控信号模拟设备的测量通道的数字信号接口可灵活配置输入/输出模式，即在不改变当前硬件连接的状态下，输入通道可以配置为输出通道，反之亦然，即输入/输出通道兼容或数字信号接口能够实现输入/输出复用。并且，不但要求连接用户侧的数字信号接口能够实现输入/输出复用，同时为减少控制器的硬件资源，还要求连接控制器侧的接口也能够实现复用。其次，希望不需要对输入数字信号接口的电气极性（即正负极性）进行判断，即实现数字信号接口的无极性输入，以有利于保护设备和人员安全。最后，要求数字信号接口的输入通道之间、输出通道之间、以及输入通道与输出通道之间，实现完全的电气隔离，以保证设备和操作人员的安全或为了减少干扰来保证系统的稳定与精度。

现有技术中，数字信号输入接口电路与数字信号输出接口电路是各自分开的，分别如图1A和图1B所示。对于如图1A所示的数字信号输入接口电路，外部电源DC通过开关K接到数字信号输入接口电路的输入端口DI，通过分压电阻R4、R5使得光耦U4导通，此时光耦U4的输出端的电平由VCC拉低到0.7V以使得输入检测信号发生变化，并通过接口CDI发送给控制器，完成一次数字信号输入功能。对于如图1B所示的数字信号输出接口电路，由控制器通过接口DO_DRIVE发出驱动信号，控制光耦 U5导通，此时输出端口DO需要外接电源DC和负载RL来完成数字信号的输出功能。

可见，虽然现有技术提供的上述数字信号输入/输出相分离的接口电路可通过光耦实现信号隔离，但仍存在以下缺点：1、由于数字信号输入/输出各自独立，不能按需进行输入输出方向的配置，占有的端口资源很多，造成接口资源的浪费和设备体积的庞大。2、数字信号输入接口电路有电源极性要求，若出现误接，则会造成电路不通或导致与其它通道电源的短路，引起破坏性后果。因此，上述的数字信号输入/输出相分离的接口电路不适用于列车集控信号模拟设备。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种数字信号接口电路，旨在解决现有技术提供的数字信号输入/输出相分离的接口电路不能同时满足无极性、全隔离且输入/输出复用的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种数字信号接口电路，所述数字信号接口电路包括连接用户侧的数字信号输入/输出接口，连接控制器的控制器侧输入/输出接口，连接在所述数字信号输入/输出接口和所述控制器侧输入/输出接口之间的无极性隔离输入接口电路和隔离输出接口电路；