[实用新型]电气开关群光电隔离数据采集与显示高效接口

说明书

本实用新型涉及一种电脑对一批电气开关的通断状态进行光电隔离式数据采集和发光二极管(简称LED)显示的高效能接口，主要属于电子技术领域，并涉及电脑在工业控制与检测方面应用的一些常识。

到目前为止，开关量数据采集技术，光电隔离技术和LED显示技术已分别在很多场合应用多年，但是如何将这些技术更好地综合应用，以及怎样使其具有更广泛的适应性和更高的效能，至今仍然值得继续探讨和研究。目前市场上出售的供生产线自动测控系统、工控机和PLC等用的电气开关之通断状态的数据采集插卡，尚存在不尽人意之处，例如检测或维修不够方便；对电气开关的通态等效电阻值要求相当严格，不利于在开关触头容易被氧化或容易被粉尘污染等场合长期使用；抗220V～意外电击能力不够强和售价较高等。与本实用新型相近的现有技术文献和资料有：何立民主编的《单片机应用技术选编(1)》，(北京航空航天大学出版社1993年2月第1版)，95年至96年的《工业控制计算机》期刊，PLC和STD的IO插卡等技术资料。

本实用新型的目的是给用于工业控制或检测的电脑(包括以单片机为核心的微电脑、工业控制计算机、通用微机等)提供一种高效能接口，即提供一种“元器件少，成本低，可用于分散在一定范围内的电气开关群通断状态之开关量的数据采集，与电脑光电隔离，各电气开关都有相应的LED显示其通断状态，安装、调试和维修方便，适应性广、经久耐用”的电脑接口。

本实用新型的主要内容是：它由“焊有接线端子排、限流电阻R_LC、发光二极管LED的电路板”TD板、“光电隔离接口电路”ISO、光电隔离电源和插头插座组成。各电气开关通过外接导线接至TD板上的端子排，TD板上可有m×n个SRL支路(它们可用符号SRL_1-1至SRL_m-n表示，其通用符号可写成SRL_X-Y，其中m、n、X和Y都是4至32范围内的自然数，而且X≤m，Y≤n)，它们与ISO中m个光电隔离电子开关A₁至A_m和n个光电耦合电路B₁至B_n相连，即SRL_1-Y至SRL_m-Y的输入分别接A₁至A_m的输出，SRL_x-1至SRL_x-n的输出分别接B₁至B_n的输入。每个SRL支路分别由一个外接电气开关、一只R_LC和一至三只LED串连而成，其中LED可外接到电气开关附近或电气设备的面板上，也可焊在TD板上。m个光电隔离电子开关A₁至A_m的电路原理可以相同，即它可由“场效应管输出型光电耦合器或功能与之相同的电路”与电阻R_A1、二极管D_A1构成，其中后二者R_A1和D_A1分别串接在前者的LED输入回路和场效应管输出回路。n个光电耦合电路B₁至B_n的电路原理可以相同，即它可由通用光电耦合器与稳压管D_ZB、电容C_B、电阻R_B1和R_B2构成，光电耦合器内的LED与R_B1并联后再与R_B2串联，形成一个串并联电路，这个电路与C_B、D_ZB两个元件并联。TD板与ISO通过一套插头、插座相连，即TD板的(m+n)根连线可接至插头P_TD，ISO中A₁至A_m的m根输出连线和B₁至B_n的n根输入(接至各光电耦合器内的LED)信号线可接至插座SK_ISO，SK_ISO还需外接光电隔离电源，该电源可接成浮置式，既与市电的中线(有的称为零线)或大地绝缘，也与电脑电路的地线绝缘。当P_TD插入SK_ISO时，本实用新型可正常工作。此外P_TD还可插入另一个专用检测插座SK_ch，它与SK_ISO型号相同，但二者各插孔(或插针、簧片之类，以下尚有类似情况，不再重复说明)末端的接线不同，具体而言，SK_ch各插孔末端的接线方案之一是：SK_ch插座上“与SK_ISO插座上接A₁至A_m输出连线的各插孔相对应”的各插孔之末端连在一起，接光电隔离电源或检测专用电源的正极；SK_ch上“与SK_ISO接B₁至B_n输入连线的各接孔相对应”的各插孔之末端连在一起，接光电隔离电源或检测专用电源的负极。将P_TD插入SK_ch，则可脱离ISO和电脑，对TD板和外接电气开关及其连线等进行调试、检测或维修。具体而言，可以通过观察各LED的亮暗状态了解各对应电气开关或连线之通断情况。至于本实用新型的其他细节，将在后面结合附图进一步说明。