多功能I/O装置的制造方法

本发明涉及一种多功能输入/输出装置，下文中称为I/O装置，该装置具有电子电路和具有两个接头的连接端子。

背景技术：
从现有技术已知I/O装置，利用三个不同的连接端子，这种I/O装置能够实施下列三种功能：第一，切换或控制连接的外部驱动负载；第二，检测在第二连接端子上无源输入信号的存在；和第三，检测在第三连接端子上有源输入信号的存在。这意味着，为了实施这三种不同的功能，一个输出功能和两个输入功能，因此在电路板上需要带有总共五个接头的三个连接端子。因此导致电路板上的大空间要求，这进而导致在电路板上的I/O装置的构造方面增加的成本并且因此随后也导致较高的存货成本。因此，期望的是，将在电路板上构造I/O装置所需的空间保持尽可能小。此外，已知I/O装置，在具有三个接头的两个连接端子处，I/O装置能够在第一连接端子处检测作为有源输入信号的直流电压信号(DC)或交流电压信号(AC)并且在第二连接端子处检测无源输入信号。然而，能够仅在小电压范围内检测到这些有源或无源输入信号，这是现有技术的缺点。本发明的目的是在电路板上提供需要尽可能小的空间的多功能I/O装置。

技术实现要素：
该目的由多功能I/O装置实现，该装置包括：带两个接头的一个连接端子；和电子电路，该电子电路借助于多个可设定的操作状态检测施加在连接端子的两个接头上的有源输入信号或无源输入信号或控制/切换外部驱动负载；其中，电子电路包括：至少一个开关元件，该至少一个开关元件利用逻辑单元的第一控制信号可操作，使得它短路或隔离连接端子的两个接头；信号发生器，该信号发生器利用逻辑单元的第二控制信号可操作，使得在连接端子的两个接头上存在有源输入信号的情况下，该信号发生器产生状态信号并且将该状态信号转发至逻辑单元；能量源，该能量源利用逻辑单元的第三控制信号操作，使得在连接端子的两个接头上存在无源输入信号的情况下，该能量源提供信号发生器的操作所需的能量；保护装置，该保护装置连接在信号发生器和能量源之间；和逻辑单元，该逻辑单元根据电子电路的相应设置的操作状态在第一操作状态、第二操作状态和第三操作状态之间进行区分，并且借助于第一控制信号、第二控制信号和第三控制信号，该逻辑单元根据设置的操作状态来启用开关元件、信号发生器和能量源。根据本发明，对在电路板上的多功能I/O装置的空间要求因此特别降低，因为多功能I/O装置仅由包括两个接头的一个连接端子构成，并且多功能I/O装置知晓或能够实施三种不同的操作状态，其中，各个操作状态中的每一种具有特殊功能。利用多功能I/O装置实施的第一操作状态并且因此实现第一功能用以根据需要控制或切换连接到连接端子的接头的外部驱动负载。利用多功能I/O装置实施的第二操作状态并且因此实现第二功能用以检测在连接端子的接头上有源输入信号的存在与否。利用多功能I/O装置实施的第三操作状态并且因此实现第三功能用以检测在连接端子的接头上无源输入信号的存在与否。为了实施这些不同的操作状态或不同的功能，开关元件、能量源和信号发生器被配置成对应于逻辑单元的相应的操作状态。这提供的优点是，代替需要独立的连接端子用于实施每一种操作状态或每一个功能，能够使用单个连接端子(由两个接头构成)用于不同的功能，并且与之相关联地，对在电路板上构造这样的多功能I/O装置的空间要求能够最小化。本发明的装置的有利的实施例设有整流器装置，在存在作为无源输入信号或有源输入信号的交流电压的情况下，该整流器装置对施加的无源输入信号或有源输入信号整流并且将整流的无源输入信号或有源输入信号供应至下游信号发生器。这样设置的优点是，通过引入整流器装置，可以检测连接端子的接头上的直流信号以及还有交流电压信号。根据本发明的装置的有利的实施例，在第一操作状态下，信号发生器和能量源被停用，并且逻辑单元根据需要切换开关元件，以控制连接在连接端子的两个接头之间的外部驱动负载。根据本发明的装置的另一个有利的实施例，在第二操作状态下，开关元件和能量源被停用，并且信号发生器被启用，以检测在连接端子的两个接头之间的有源输入信号以及借助于信号发生器产生状态信号并且将该状态信号供应至逻辑单元。根据本发明的装置的附加实施例，在第三操作状态下，开关元件被停用，并且信号发生器和能量源被启用，以检测在连接端子的两个接头之间的无源输入信号以及借助于信号发生器产生状态信号并且将该状态信号供应至逻辑单元。根据另一个实施例，本发明的装置被实施使得在具有整流器装置、信号发生器和保护装置的电路支路中，在该电路支路中哈设有电流限制元件以限制和/或控制电流。这提供的优点是，借助于电流限制元件，电流并且因此来自有源输入信号并且到达信号发生器的能量是受限的。以这种方式，能够在宽电压范围内检测到有源输入信号，且无信号发生器过载并且在给定情况下由于过高的能量消耗而损坏的危险。在本发明的装置的实施例的附加形式中，开关元件和相关联的第一控制信号被冗余地实施。这提供优点，通过开关元件的和相关联的第一控制信号的冗余或加倍，多功能I/O装置满足SIL标准(安全完整性等级)的安全要求，这在过程自动化中是重要的。在最后的实施例中，本发明的装置被实施使得第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号和状态信号利用伽伐尼隔离(galvanicisolation)而被隔离。这提供优点，因为伽伐尼隔离，多功能I/O装置还能够被应用于有爆炸危险的区域，诸如，例如防爆区域Ⅱ。附图说明现在将基于附图更详细地解释本发明，附图示出如下：图1为从现有技术已知的常规I/O装置的框图，图2为本发明的多功能I/O装置的实施例的框图，图3为...