一种兼容NPN和PNP型传感器接入的光电隔离模块的制作方法

    技术2023-06-11  109


    本实用新型涉及一种光电隔离模块。更具体地说,本实用新型涉及一种兼容npn和pnp型传感器接入的光电隔离模块。



    背景技术:

    光电耦合器(opticalcoupler,英文缩写为oc)亦称光电隔离器,简称光耦。光电耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用,所以,它在各种电路中得到广泛的应用。目前它已成为种类最多、用途最广的光电器件之一。光耦合器一般由三部分组成:光的发射、光的接收及信号放大。输入的电信号驱动发光二极管(led),使之发出一定波长的光,被光探测器接收而产生光电流,再经过进一步放大后输出。这就完成了电—光—电的转换,从而起到输入、输出、隔离的作用。由于光耦合器输入输出间互相隔离,电信号传输具有单向性等特点,因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。

    自动控制系统中需要接入的传感器信号,从系统可靠性角度考虑,这些传感器大多需要光电隔离后接入plc数字量输入模块。传感器类型有pnp、npn两种类型,而plc的数字量输入模块也有pnp、npn接入两种类型,在实际的应用中,工程师需要根据传感器类型和plc的数字量输入模块的类型设计硬件线路进行匹配,应用中一旦发现传感器、plc数字量输入模块类型与设计中不一致,需要现场进行硬件线路的修改,极易出现问题,同时影响工程效率和质量。



    技术实现要素:

    本实用新型的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷,并提供至少后面将说明的优点。

    为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点,提供了一种兼容npn和pnp型传感器接入的光电隔离模块,包括:

    一光电隔离芯片,其包括:发光二极管和光敏三极管;

    所述发光二极管的两端分别与12v和0v电源电压连接,所述光敏三极管两端分别与24v和0v电源电压连接;

    所述发光二极管与所述12v电源电压之间依次设置有电阻r1和切换开关k1,所述发光二极管与所述0v电源电压之间设置有切换开关k2,所述光敏三极管与所述24v电源电压之间依次设置有电阻r2和切换开关k3,所述光敏三极管与所述0v电源电压之间设置有切换开关k4;

    所述切换开关k1与所述切换开关k2之间还设置有input端口,所述切换开关k3与所述切换开关k4之间还设置有output端口;

    所述切换开关k1的三个接触引脚分别被设置为a、b、c,所述切换开关k2的三个接触引脚分别被设置为d、e、f,所述切换开关k3的三个接触引脚分别被设置为g、h、i,所述切换开关k4的三个接触引脚分别被设置为j、k、l。

    优选的是,其中,所述电阻r1的电阻值被设置为3000欧姆。

    优选的是,其中,所述电阻r2的电阻值被设置为5000欧姆。

    优选的是,其中,所述光电隔离芯片的型号被设置为tpl521-2。

    本实用新型至少包括以下有益效果:通过在传统的光电隔离模块内增设有四个切换开关k1、k2、k3、k4,通过跳线切换的方式,只使用一个光电隔离芯片,实现pnp,npn两种传感器信号的兼容接入,以及pnp,npn两种信号模式的输出,从而适配npn、pnp两种传感器类型与plc数字量输入类型,信号兼容性好、传输效果好。

    本实用新型的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现,部分还将通过对本实用新型的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

    附图说明

    图1示出了一种兼容npn和pnp型传感器接入的光电隔离模块电路图。

    具体实施方式

    下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

    应当理解,本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

    图1示出了根据本实用新型一种兼容npn和pnp型传感器接入的光电隔离模块的一种实现形式,其中包括:

    一光电隔离芯片1,其包括:发光二极管2和光敏三极管3;

    所述发光二极管的两端分别与12v和0v电源电压连接,所述光敏三极管两端分别与24v和0v电源电压连接;

    所述发光二极管与所述12v电源电压之间依次设置有电阻r1和切换开关k1,所述发光二极管与所述0v电源电压之间设置有切换开关k2,所述光敏三极管与所述24v电源电压之间依次设置有电阻r2和切换开关k3,所述光敏三极管与所述0v电源电压之间设置有切换开关k4;

    所述切换开关k1与所述切换开关k2之间还设置有input端口,所述切换开关k3与所述切换开关k4之间还设置有output端口;

    所述切换开关k1的三个接触引脚分别被设置为a、b、c,所述切换开关k2的三个接触引脚分别被设置为d、e、f,所述切换开关k3的三个接触引脚分别被设置为g、h、i,所述切换开关k4的三个接触引脚分别被设置为j、k、l。

    本专利中传感器输入、信号输出适配(跳线)原理为:

    k1、k2跳线实现输入端pnp、npn型传感器的适配:

    【1】对于npn型传感器,通过手动跳线k1(使ab接通)、k2(使df接通)实现传感器电流通路①:电流经过12v电源,开关k1(ab接通),经过光电隔离芯片中的限流电阻r1,经过k2(df接通)进入input1端口。

    【2】对于pnp型传感器,通过手动跳线k1(使ab接通)、k2(使df接通)实现传感器电流通路②:电流经过input1端口,经过k1(ac接通),经过限光电隔离芯片中的限流电阻r1,开关k2(de接通),进入电源0v。

    k3、k4跳线实现输出pnp、npn信号的适配:

    【3】对于pnp型信号输出,通过手动跳线k3(使gi接通)、k4(使jk接通)实现pnp型信号输出通道③:电流经过24v电源,k3(gi接通),经过光电隔离芯片中的限流电阻r2,经过k4(jk接通)进入output1端口;

    【4】对于npn型信号输出,通过手动跳线k3(使gh接通)、k4(使jl接通)实现npn型信号输出通道④:电流经过output1端口,经过k3(gh接通),经过光电隔离芯片中的限流电阻r2,k4(jl接通),进入电源0v;

    在另一种实例中,所述电阻r1的电阻值被设置为3000欧姆。保证光电隔离输入端导通电流在3~5ma工作区间,保证输入端电流的稳定性。

    在另一种实例中,所述电阻r2的电阻值被设置为5000欧姆。保证光电隔离输出端的导通电流在3~5ma工作区间,保证输出端电流的稳定性。

    在另一种实例中,所述光电隔离芯片的型号被设置为tpl521-2。将光电隔离芯片的型号被设置为此型号,其对传感器光电隔离效果好、同时成本低廉、易获取。

    这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本实用新型的说明的。对本实用新型的一种兼容npn和pnp型传感器接入的光电隔离模块的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。

    尽管本实用新型的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域。对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。


    技术特征:

    1.一种兼容npn和pnp型传感器接入的光电隔离模块,其特征在于,包括:

    一光电隔离芯片,其包括:发光二极管和光敏三极管;

    所述发光二极管的两端分别与12v和0v电源电压连接,所述光敏三极管两端分别与24v和0v电源电压连接;

    所述发光二极管与所述12v电源电压之间依次设置有电阻r1和切换开关k1,所述发光二极管与所述0v电源电压之间设置有切换开关k2,所述光敏三极管与所述24v电源电压之间依次设置有电阻r2和切换开关k3,所述光敏三极管与所述0v电源电压之间设置有切换开关k4;

    所述切换开关k1与所述切换开关k2之间还设置有input端口,所述切换开关k3与所述切换开关k4之间还设置有output端口;

    所述切换开关k1的三个接触引脚分别被设置为a、b、c,所述切换开关k2的三个接触引脚分别被设置为d、e、f,所述切换开关k3的三个接触引脚分别被设置为g、h、i,所述切换开关k4的三个接触引脚分别被设置为j、k、l。

    2.根据权利要求1所述的一种兼容npn和pnp型传感器接入的光电隔离模块,其特征在于,所述电阻r1的电阻值被设置为3000欧姆。

    3.根据权利要求1所述的一种兼容npn和pnp型传感器接入的光电隔离模块,其特征在于,所述电阻r2的电阻值被设置为5000欧姆。

    4.根据权利要求1所述的一种兼容npn和pnp型传感器接入的光电隔离模块,其特征在于,所述光电隔离芯片的型号被设置为tpl521-2。

    技术总结
    本实用新型公开了一种兼容NPN和PNP型传感器接入的光电隔离模块,包括:一光电隔离芯片,其包括:发光二极管和光敏三极管;发光二极管的两端分别与12V和0V电源电压连接,光敏三极管两端分别与24V和0V电源电压连接;发光二极管与12V电源电压之间依次设置有电阻R1和切换开关K1,发光二极管与0V电源电压之间设置有切换开关K2,光敏三极管与24V电源电压之间依次设置有电阻R2和切换开关K3,光敏三极管与0V电源电压之间设置有切换开关K4,采用本实用新型的光电隔离模块,其能够实现PNP、NPN两种传感器信号的兼容接入与输出,从而适配NPN、PNP两种传感器类型与PLC数字量输入类型,信号兼容性好、传输效果好。

    技术研发人员:张学东;袁小兵;曹之科;王乙杰;郭照新;李潮;刘子龙;刘金;周小伟;虢仲平
    受保护的技术使用者:中国工程物理研究院计算机应用研究所
    技术研发日:2019.09.26
    技术公布日:2020.03.31

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