一种开关量输出电路及开关量检测系统的制作方法

1.本实用新型属于电路技术领域，具体地说，是涉及一种开关量输出电路及开关量检测系统。


背景技术：

2.在对一些装置进行测试的时候，需要给被测装置一些开关量信号，以触发其动作。作为被测装置，其开关量输入端口，都是没有极性区别的。
3.作为测试系统环境，为模拟高速的开关信号，不能使用机械继电器，而且需要把测试装置和被测装置进行隔离。目前，测试装置采用光或者半导体继电器，实现隔离输出开关量。
4.但是继电器动作速度慢，器件成本高。而且，在被测装置与测试装置连接时，还需要区别正负极，给测试带来额外的检测正负极的工作量。


技术实现要素：

5.本实用新型提供了一种开关量输出电路，实现了无极性输出开关量信号。
6.为达到上述技术目的，本实用新型采用以下技术方案实现：
7.一种开关量输出电路，包括：
8.第一控制接口；
9.第二控制接口；
10.第一输出接口；
11.第二输出接口；
12.第一光耦，其发光端的输入端连接第一控制接口；所述第一光耦的受光端的输入端连接第一输出接口；
13.第二光耦，其发光端的输入端连接第一光耦的发光端的输出端，所述第二光耦的发光端的输出端连接第二控制接口；所述第二光耦的受光端的输入端连接第一光耦的受光端的输出端，且连接节点连接第二输出接口；所述第二光耦的受光端的输出端连接第一光耦的受光端的输入端。
14.进一步的，所述第一控制接口通过第一上拉电阻连接第一直流电源，所述第二控制接口连接测试装置的信号端。
15.又进一步的，所述第一光耦的发光端的输入端通过二极管连接第一控制接口。
16.更进一步的，所述第二光耦的发光端的输出端通过开关管的开关通路接地，所述开关管的控制端连接第二控制接口。
17.再进一步的，所述开关管为npn三极管。
18.进一步的，所述第一光耦的受光端的输入端通过第一限流电阻连接第一输出接口；
19.所述第二光耦的受光端的输入端与第一光耦的受光端的输出端的连接节点通过
第二限流电阻连接第二输出接口。
20.又进一步的，所述第一光耦的发光端为发光二极管，所述第一光耦的受光端为受光三极管；所述第二光耦的发光端为发光二极管，所述第二光耦的受光端为受光三极管。
21.基于上述开关量输出电路的设计，本实用新型提出了一种开关量检测系统，包括：
22.测试装置，其具有信号端；
23.所述的开关量输出电路，所述开关量输出电路的第一控制接口通过第一上拉电阻连接第一直流电源，所述第二控制接口连接测试装置的信号端；
24.被测装置，其包括第一输入接口、第二输入接口、信号接收电路；所述信号接收电路的接收引脚通过第二上拉电阻连接第二直流电源，所述信号接收电路的接收引脚连接第一输入接口，所述第二输入接口接地；
25.所述第一输入接口连接第一输出接口、第二输出接口中的任一个输出接口；所述第二输入接口连接另一个输出接口。
26.进一步的，当所述第一光耦的受光端的输入端通过第一限流电阻连接第一输出接口，所述第二光耦的受光端的输入端与第一光耦的受光端的输出端的连接节点通过第二限流电阻连接第二输出接口时，所述被测装置还包括第三光耦；
27.所述第三光耦的受光端的输入端连接信号接收电路的接收引脚，所述第三光耦的受光端的输出端接地；
28.所述第三光耦的发光端的输入端通过第三上拉电阻连接第三直流电源，所述第三光耦的发光端的输入端连接第一输入接口，所述第三光耦的发光端的输出端接地；所述第三上拉电阻的分压值大于第三光耦的发光端的导通电压。
29.又进一步的，所述第一输入接口与第二输入接口之间连接有滤波电容。
30.与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果是：本实用新型的开关量输出电路及开关量检测系统，通过设计第一光耦的发光端的输入端连接第一控制接口；第一光耦的受光端的输入端连接第一输出接口；第二光耦的发光端的输入端连接第一光耦的发光端的输出端，第二光耦的发光端的输出端连接第二控制接口；第二光耦的受光端的输入端连接第一光耦的受光端的输出端，且第二光耦的受光端的输入端与第一光耦的受光端的输出端的连接节点连接第二输出接口；第二光耦的受光端的输出端连接第一光耦的受光端的输入端；第一输出接口和第二输出接口的输出信号无极性，可以简单方便地与被测装置连接；本实用新型的开关量输出电路及开关量检测系统，实现了无极性输出开关量信号，而且隔离效果好，成本低，便于实现。
31.结合附图阅读本实用新型实施方式的详细描述后，本实用新型的其他特点和优点将变得更加清楚。
附图说明
32.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
33.图1是本实用新型所提出的开关量输出电路的一个实施例的电路示意图；
34.图2是本实用新型所提出的开关量输出电路的另一个实施例的电路示意图；
35.图3是本实用新型所提出的开关量检测系统的一个实施例的电路示意图；
36.图4是本实用新型所提出的开关量检测系统的另一个实施例的电路示意图；
37.图5是本实用新型所提出的开关量检测系统的又一个实施例的电路示意图。
具体实施方式
38.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将结合附图和实施例，对本实用新型作进一步详细说明。
39.需要说明的是，在本实用新型的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖”、“横”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
40.此外，还需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
41.实施例一、
42.本实施例的开关量输出电路，主要包括第一光耦u1、第二光耦u2、第一控制接口c1、第二控制接口c2、第一输出接口out1、第二输出接口out2，参见图1所示。
43.第一光耦u1，其发光端的输入端连接第一控制接口c1；第一光耦u1的受光端的输入端连接第一输出接口out1。
44.第二光耦u2，其发光端的输入端连接第一光耦u1的发光端的输出端，第二光耦u2的发光端的输出端连接第二控制接口c2；第二光耦u2的受光端的输入端连接第一光耦u1的受光端的输出端，且第二光耦u2的受光端的输入端与第一光耦u1的受光端的输出端的连接节点连接第二输出接口out2；第二光耦u2的受光端的输出端连接第一光耦u1的受光端的输入端。
45.第一控制接口c1和第二控制接口c2，用于接收其他装置发出的信号，以控制第一光耦u1的发光端、第二光耦u2的发光端的发光与否。
46.第一输出接口out1和第二输出接口out2，用于与被测装置连接，以输出无极性开关量信号至被测装置。
47.由于第一光耦u1的受光端与第二光耦u2的受光端反向并联在一起，第二光耦u2的受光端的输入端与第一光耦u1的受光端的输出端的连接节点连接第二输出接口out2；第二光耦u2的受光端的输出端与第一光耦u1的受光端的输入端的连接节点连接第一输出接口out1；第一输出接口out1和第二输出接口out2的输出信号无极性。因此，当被测装置与第一输出接口out1、第二输出接口out2连接时，无需考虑第一输出接口out1、第二输出接口out2的极性，直接将被测装置的两个输入接口与第一输出接口out1、第二输出接口out2连接即可，简单方便。
48.本实施例的开关量输出电路，通过设计第一光耦u1的发光端的输入端连接第一控制接口c1；第一光耦u1的受光端的输入端连接第一输出接口out1；第二光耦u2的发光端的输入端连接第一光耦u1的发光端的输出端，第二光耦u2的发光端的输出端连接第二控制接口c2；第二光耦u2的受光端的输入端连接第一光耦u1的受光端的输出端，且第二光耦u2的受光端的输入端与第一光耦u1的受光端的输出端的连接节点连接第二输出接口out2；第二光耦u2的受光端的输出端连接第一光耦u1的受光端的输入端；第一输出接口out1和第二输出接口out2的输出信号无极性，可以简单方便地与被测装置连接；本实施例的开关量输出电路，实现了无极性输出开关量信号，而且隔离效果好，成本低，便于实现。
49.本实施例的开关量输出电路，第一光耦u1的发光端与第二光耦u2的发光端串联在一起，第一光耦u1的受光端与第二光耦u2的受光端反向并联在一起，实现快速、隔离的无极性开关量输出，动作块，器件成本低，隔离效果好。
50.作为本实施例的一种优选设计方案，第一控制接口c1通过第一上拉电阻r1连接第一直流电源vcc1，第一直流电源vcc1为独立的直流电源，或者是测试装置内的直流电源；第二控制接口c2连接测试装置的信号端（io端子），参见图2所示。
51.当测试装置的信号端为高电平时，第一光耦u1的受光端、第二光耦u2的受光端不导通。
52.当测试装置的信号端为低电平时，第一光耦u1的受光端、第二光耦u2的受光端导通发光。
53.通过上述设计，便于控制第一光耦u1的发光端、第二光耦u2的发光端的通断，即便于控制第一光耦u1和第二光耦u2的通断。
54.在本实施例中，第一光耦u1的发光端的输入端通过二极管d1连接第一控制接口c1，参见图2所示。二极管d1的阳极连接第一控制接口c1，二极管d1的阴极连接第一光耦u1的发光端的输入端。通过设计二极管d1，以保证电流从第一控制接口c1流向第一光耦u1的发光端的输入端，避免电流逆流损毁电路。
55.在本实施例中，开关量输出电路还包括开关管q1；第二光耦u2的发光端的输出端通过开关管q1的开关通路接地，开关管q1的控制端连接第二控制接口c2，参见图2所示。
56.当第二控制接口c2连接测试装置的信号端时，通过测试装置的信号端输出的高低电平控制开关管q1的通断，进而控制第一光耦u1、第二光耦u2的通断。通过设计开关管q1，以增大电流，增强启动能力，便于控制第一光耦u1、第二光耦u2的通断。
57.在本实施例中，开关管q1为npn三极管。开关管q1的基极连接第二控制接口c2，开关管q1的集电极连接第二光耦u2的发光端的输出端，开关管q1的发射极接地。
58.当第二控制接口c2连接测试装置的信号端时，如果测试装置的信号端为高电平，则开关管q1导通，第一光耦u1的受光端、第二光耦u2的受光端导通发光；如果测试装置的信号端为低电平，则开关管q1关断，第一光耦u1的受光端、第二光耦u2的受光端不导通。通过选择npn三极管，通断控制方便，性能稳定，成本低。
59.作为本实施例的一种优选设计方案，第一光耦u1的受光端的输入端通过第一限流电阻r4连接第一输出接口out1；第二光耦u2的受光端的输入端与第一光耦u1的受光端的输出端的连接节点通过第二限流电阻r5连接第二输出接口out2，参见图2所示。通过设置第一限流电阻r4和第二限流电阻r5，用于限制电流，避免电流过大损毁第一光耦u1、第二光耦u2
以及整个电路，提高电路安全性。
60.在本实施例中，第一光耦u1的发光端为发光二极管，第一光耦u1的受光端为受光三极管；第二光耦u2的发光端为发光二极管，第二光耦u2的受光端为受光三极管。选择上述设计的第一光耦u1、第二光耦u2，结构简单、成本低、性能稳定、效果好。
61.实施例二、
62.基于上述开关量输出电路的设计，本实施例二提出了一种开关量检测系统，包括测试装置、所述的开关量输出电路、被测装置，参见图3至图5所示。
63.测试装置，其具有信号端，输出高低电平。在本实施例中，测试装置为单片机，信号端为单片机的io端子。
64.开关量输出电路，其第一控制接口c1通过第一上拉电阻r1连接第一直流电源vcc1，第二控制接口c2连接测试装置的信号端。
65.被测装置，其包括第一输入接口in1、第二输入接口in2、信号接收电路；信号接收电路的接收引脚通过第二上拉电阻r2连接第二直流电源vcc2，信号接收电路的接收引脚连接第一输入接口in1，第二输入接口in2接地。
66.第一输入接口in1连接第一输出接口out1、第二输出接口out2中的任一个输出接口；第二输入接口in2连接另一个输出接口。
67.也就是说，第一输入接口in1可以连接第一输出接口out1，第二输入接口in2连接第二输出接口out2，参见图3所示；或者，第一输入接口in1也可以连接第二输出接口out2，第二输入接口in2连接第一输出接口out1，参见图4所示。
68.参见图3所示，当测试装置的信号端为高电平时，第一光耦u1和第二光耦u2不导通，信号接收电路的接收引脚被第二上拉电阻r2上拉为高电平。
69.当测试装置的信号端为低电平时，第一光耦u1和第二光耦u2导通，第二直流电源vcc2提供的电流依次流过第二上拉电阻r2、第一输入接口in1、第一输出接口out1、第一光耦u1的受光端、第二输出接口out2、第二输入接口in2，然后流入地；信号接收电路的接收引脚被下拉为低电平。
70.参见图4所示，当测试装置的信号端为高电平时，第一光耦u1和第二光耦u2不导通，信号接收电路的接收引脚被第二上拉电阻r2上拉为高电平。
71.当测试装置的信号端为低电平时，第一光耦u1和第二光耦u2导通，第二直流电源vcc2提供的电流依次流过第二上拉电阻r2、第一输入接口in1、第二输出接口out2、第二光耦u2的受光端、第一输出接口out1、第二输入接口in2，然后流入地；信号接收电路的接收引脚被下拉为低电平。
72.由此可见，无论是第一输入接口in1连接第一输出接口out1，第二输入接口in2连接第二输出接口out2；还是第一输入接口in1连接第二输出接口out2，第二输入接口in2连接第一输出接口out1，信号接收电路的接收引脚接收到的开关量信号是一样的：
73.当测试装置的信号端为高电平时，信号接收电路的接收引脚接收到高电平；
74.当测试装置的信号端为低电平时，信号接收电路的接收引脚接收到低电平。
75.因此，本实施例的开关量检测系统，第一输出接口out1和第二输出接口out2的输出信号无极性，可以使得被测装置与开关量输出电路的连接简单方便，无需考虑极性，提高测试效率，减轻测试工作量。
76.作为本实施例的一种优选设计方案，当第一光耦u1的受光端的输入端通过第一限流电阻r4连接第一输出接口out1，第二光耦u2的受光端的输入端与第一光耦u1的受光端的输出端的连接节点通过第二限流电阻r5连接第二输出接口out2时，被测装置还包括第三光耦u3；在信号接收电路的接收引脚与第一输入接口in1之间设置第三光耦u3，实现隔离，以进一步提高被测装置的安全性，参见图5所示。
77.具体来说，第三光耦u3的受光端的输入端连接信号接收电路的接收引脚，第三光耦u3的受光端的输出端接地；第三光耦u3的发光端的输入端通过第三上拉电阻r3连接第三直流电源vcc3，第三光耦u3的发光端的输入端连接第一输入接口in1，第三光耦u3的发光端的输出端接地；第三上拉电阻r3的分压值大于第三光耦u3的发光端的导通电压。
78.当测试装置的信号端为高电平时，开关管q1导通，第一光耦u1、第二光耦u2导通，第三直流电源vcc3提供的电流经第三限流电阻r3、第一输入接口in1、第一输出接口out1、第一限流电阻r4、第一光耦u1的受光端、第二限流电阻r5、第二输出接口out2、第二输入接口in2，然后流入地；由于第三上拉电阻r3的分压值大于第三光耦u3的发光端的导通电压，因此，第三光耦u3不导通，信号接收电路的接收引脚被第二上拉电阻r2上拉为高电平。
79.当测试装置的信号端为低电平时，开关管q1关断，第一光耦u1、第二光耦u2关断，第三直流电源vcc3提供的电流经第三限流电阻r3、第三光耦u3的发光端流入地，第三光耦u3导通，信号接收电路的接收引脚被下拉为低电平。
80.在本实施例中，假设第三直流电源vcc3的电压值为v，第三上拉电阻r3的分压值大于第三光耦u3的发光端的导通电压，是指v*r3/（r3+r4+r5）大于第三光耦u3的发光端的导通电压。
81.第三光耦u3的发光端为发光二极管，第三光耦u3的受光端为受光三极管，结构简单、成本低、性能稳定、效果好。
82.在本实施例中，第一输入接口in1与第二输入接口in2之间连接有滤波电容c1，以滤除杂波，保证被测装置的安全性。
83.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型个实施例技术方案的精神和范围。