一种数字量输入输出模块的制作方法

1.本实用新型涉及自动控制领域，尤其涉及一种数字量输入输出模块。


背景技术：

2.目前针对数字量输入输出通常是基于单片机或其他顺序执行的嵌入式处理器实现，即需要设置输入模块以及输出模块，由单片机作为处理器或配置顺序执行的嵌入式处理器，处理器从输入模块采集数字量信号后进行处理，从输出模块输出数字量信号，实现数字量输入输出功能。
3.例如专利cn204188979u提供的一种基于总线通讯的数字量输入输出模块，其基于现场总线通讯。
4.而ethercat(ethernet for control automation technology)是一种基于以太网的开发架构的实时工业现场总线通讯协议，它是最快的工业以太网技术之一相比其余传统的现场总线系统，ethercat系统结构具备能减少25％—30％的cpu负载、拓扑结构灵活、无需网络调试、高集成度且低成本的优点，ethercat在终端操作简单且直观，所以需要能够基于ethercat的数字量输入输出模块。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供一种数字量输入输出模块，能够基于ethercat协议，以利用ethercat协议的优点。
6.为了达到上述目的，本实用新型解决技术问题的技术方案是提供一种数字量输入输出模块，包括：
7.电源模块、多输入模块、多输出模块、控制模块以及指示灯接口模块，所述电源模块与所述多输入模块、所述多输出模块、所述控制模块以及所述指示灯接口模块电连接并供电，所述多输入模块、所述多输出模块与所述控制模块电连接，所述指示灯接口模块与所述多输入模块、所述多输出模块电连接，所述多输入模块具有多个输入口，其接受多个数字量的输入并发送给所述控制模块，所述控制模块将输入的数字量进行处理发送给所述多输出模块，所述指示灯接口模块能够显示所述多输入模块、所述多输出模块的工作状态，所述控制模块包括具体型号为f407+ethercat的控制芯片u1。
8.进一步，所述电源模块包括肖特基二极管d1、肖特基二极管d2、tvs二极管d3、电容c1、电容c2、极性电容ec1、极性电容ec2、电感l1及电源芯片u2，所述肖特基二极管d1的阳极以及所述tvs二极管d3一端形成电压接入端，所述特基二极管d1的阴极与所述电容c1一端、所述极性电容ec1的阳极以及所述电源芯片u2的in引脚电连接，所述tvs二极管d3另一端、所述电容c1另一端、所述极性电容ec1的阴极接地，所述电源芯片u2的out引脚与所述肖特基二极管d2的阴极、所述电感l1的一端电连接，所述电感l1的另一端与所述电源芯片u2的fb引脚、所述极性电容ec2的阳极、所述电容c2的一端电连接，所述肖特基二极管d2的阳极、所述极性电容ec2的阴极、所述电容c2的另一端接地。
9.进一步，所述多输入模块2包括光耦芯片u5、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、拨动开关s1、tvs二极管d4、tvs二极管d5、tvs二极管d6、tvs二极管d7，所述光耦芯片u5的第一引脚、第三引脚、第五引脚、第七引脚作为所述多输入模块的输入端，所述电阻r10的一端、所述电阻r11的一端、所述电阻r12的一端、所述电阻r13的一端与所述电源模块电连接，所述电阻r10的另一端与所述光耦芯片u5的第十六引脚、所述控制模块、所述指示灯模块电连接，所述电阻r11的另一端与所述光耦芯片u5的第十四引脚、所述控制模块、所述指示灯模块电连接，所述电阻r12的另一端与所述光耦芯片u5的第十二引脚、所述控制模块、所述指示灯模块电连接，所述电阻r13的另一端与所述光耦芯片u5的第十引脚、所述控制模块、所述指示灯模块电连接，所述光耦芯片u5的第二引脚与所述拨动开关s1的第九引脚、第十引脚电连接，所述光耦芯片u5的第四引脚与所述拨动开关s1的第十一引脚、第十二引脚电连接，所述光耦芯片u5的第六引脚与所述拨动开关s1的第十三引脚、第十四引脚电连接，所述光耦芯片u5的第八引脚与所述拨动开关s1的第十五引脚、第十六引脚电连接，所述拨动开关s1的第一引脚、第三引脚、第五引脚、第七引脚与所述电源模块电连接，所述tvs二极管d4的两端分别连接所述光耦芯片u5的第一引脚以及第二引脚，所述tvs二极管d5的两端分别连接所述光耦芯片u5的第三引脚以及第四引脚，所述tvs二极管d6的两端分别连接所述光耦芯片u5的第五引脚以及第六引脚，所述tvs二极管d7的两端分别连接所述光耦芯片u5的第七引脚以及第八引脚。
10.进一步，所述多输出模块包括负载芯片u4、光电耦合器u3、光电耦合器u6、电容c4、电容c5，所述光电耦合器u3的第一引脚、第三引脚、第五引脚、第七引脚与所述电源模块电连接，所述光电耦合器u3的第二引脚、第四引脚、第六引脚、第八引脚与所述控制模块以及所述指示灯模块电连接，所述光电耦合器u3的第十引脚、第十二引脚、第十四引脚、第十六引脚与所述电容c4一端以及所述电源模块1电连接，所述电容c4另一端接地，所述光电耦合器u3的第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚分别与所述负载芯片u4的i4引脚、i3引脚、i2引脚、i1引脚电连接；所述光电耦合器u6的第一引脚、第三引脚、第五引脚、第七引脚与所述电源模块电连接，所述光电耦合器u3的第二引脚、第四引脚、第六引脚、第八引脚与所述控制模块以及所述指示灯模块电连接，所述光电耦合器u3的第十引脚、第十二引脚、第十四引脚、第十六引脚与所述电容c5一端以及所述电源模块电连接，所述电容c5另一端接地，所述光电耦合器u3的第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚分别与所述负载芯片u4的i8引脚、i7引脚、i6引脚、i5引脚电连接，所述负载芯片u4的o1引脚、o2引脚、o3引脚、o4引脚、o5引脚、o6引脚、o7引脚、o8引脚形成输出端。
11.进一步，所述控制芯片u1的pi4引脚、pi5引脚、pi6引脚、pi7引脚与所述光耦芯片u5电连接，所述控制芯片u1的pd1引脚、pd2引脚、pd3引脚、pd4引脚与所述光电耦合器u6电连接，所述控制芯片u1的ph2引脚、ph3引脚、ph4引脚、ph5引脚与所述光电耦合器u5电连接，所述控制芯片u1的ph2引脚与所述电源模块电连接。
12.进一步，所述指示灯接口模块包括led显示模块bar1、接口jp1，所述led显示模块bar1的led1引脚、led3引脚、led5引脚、led7引脚与所述多输入模块电连接，所述led显示模块bar1的led2引脚、led4引脚、led6引脚、led8引脚、led12引脚、led14引脚、led16引脚、led10引脚与所述多输出模块电连接；所述接口jp1的第一引脚、第二引脚、第六引脚、第七引脚、第十引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十八引脚、第十九引脚、第二十二引脚、第二十
六引脚、第三十引脚与所述电源模块电连接，所述接口jp1的第三引脚、第九引脚、第十五引脚、第二十一引脚与所述光耦芯片u5电连接，所述接口jp1的第四引脚、第八引脚、第十二引脚、第十六引脚、第二十引脚、第二十四引脚、第二十八引脚、第三十二引脚与所述负载芯片u4电连接。
13.进一步，所述电源芯片u2的具体型号为lm2596s，所述肖特基二极管d1的具体型号为b340a-e3/61t，所述肖特基二极管d2的具体型号为ss34，所述tvs二极管d3的具体型号为smbj30ca。
14.进一步，所述光耦芯片u5的具体型号为elq3h4，所述tvs二极管d4、所述tvs二极管d5、所述tvs二极管d6、所述tvs二极管d7的具体型号为smbj30ca，所述拨动开关s1的型号为da-08。
15.进一步，所述光电耦合器u3、所述光电耦合器u6的具体型号为ltv-847s，所述负载芯片u4的具体型号为tbd62083apg。
16.进一步，所述led显示模块bar1的具体型号为dre led bar v2。
17.与现有技术相比，本实用新型所提供的数字量输入输出模块具有以下有益效果：
18.本实用新型的数字量输入输出模块结构简单，其提供了利用ethercat协议进行控制的硬件基础，使其相比其他传统的数字量输入/输出模块简单很多，且易于使用与教学。
附图说明
19.图1为本实用新型的一种数字量输入输出模块的模块示意图；
20.图2为图1中电源模块的电路结构图；
21.图3为图1中多输入模块的电路结构图；
22.图4为图1中多输出模块的电路结构图；
23.图5为图1中控制模块的电路结构图；
24.图6为图1中指示灯接口模块的电路结构图。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
26.请参阅图1，本实用新型提供的一种数字量输入输出模块，其包括：电源模块1、多输入模块2、多输出模块3、控制模块4以及指示灯接口模块5，所述电源模块1与所述多输入模块2、所述多输出模块3、所述控制模块4以及所述指示灯接口模块5电连接并供电，所述多输入模块2、所述多输出模块3与所述控制模块4电连接，所述指示灯接口模块5与所述多输入模块2、所述多输出模块3电连接，所述多输入模块2具有多个输入口，其接受多个数字量的输入并发送给所述控制模块4，所述控制模块4将输入的数字量进行处理发送给所述多输出模块3，所述指示灯接口模块5能够显示所述多输入模块2、所述多输出模块3的工作状态。
27.具体的，请参阅图2，所述电源模块1包括肖特基二极管d1、肖特基二极管d2、tvs二极管d3、电容c1、电容c2、极性电容ec1、极性电容ec2、电感l1及电源芯片u2，所述肖特基二极管d1的阳极以及所述tvs二极管d3一端形成电压接入端，所述特基二极管d1的阴极与所
述电容c1一端、所述极性电容ec1的阳极以及所述电源芯片u2的in引脚电连接，所述tvs二极管d3另一端、所述电容c1另一端、所述极性电容ec1的阴极接地，所述电源芯片u2的out引脚与所述肖特基二极管d2的阴极、所述电感l1的一端电连接，所述电感l1的另一端与所述电源芯片u2的fb引脚、所述极性电容ec2的阳极、所述电容c2的一端电连接，所述肖特基二极管d2的阳极、所述极性电容ec2的阴极、所述电容c2的另一端接地。
28.在本实施例中，所述电源芯片u2的具体型号为lm2596s。所述肖特基二极管d1的具体型号为b340a-e3/61t，所述肖特基二极管d2的具体型号为ss34，所述tvs二极管d3的具体型号为smbj30ca。lm2596s芯片的功能是由该系列芯片组成的稳压器是个能够主动改变降压，能够驱动3a负载，具有良好的线路和负载调节能力。这些设备有3.3v,5v,12v固定输出电压和可调输出版本。
29.具体的，请参阅图3，所述多输入模块2包括光耦芯片u5、电阻r10、电阻r11、电阻r12、电阻r13、拨动开关s1、tvs二极管d4、tvs二极管d5、tvs二极管d6、tvs二极管d7，所述光耦芯片u5的第一引脚、第三引脚、第五引脚、第七引脚作为所述多输入模块2的输入端，所述电阻r10的一端、所述电阻r11的一端、所述电阻r12的一端、所述电阻r13的一端与所述电源模块1电连接，所述电阻r10的另一端与所述光耦芯片u5的第十六引脚、所述控制模块4、所述指示灯模块5电连接，所述电阻r11的另一端与所述光耦芯片u5的第十四引脚、所述控制模块4、所述指示灯模块5电连接，所述电阻r12的另一端与所述光耦芯片u5的第十二引脚、所述控制模块4、所述指示灯模块5电连接，所述电阻r13的另一端与所述光耦芯片u5的第十引脚、所述控制模块4、所述指示灯模块5电连接，所述光耦芯片u5的第二引脚与所述拨动开关s1的第九引脚、第十引脚电连接，所述光耦芯片u5的第四引脚与所述拨动开关s1的第十一引脚、第十二引脚电连接，所述光耦芯片u5的第六引脚与所述拨动开关s1的第十三引脚、第十四引脚电连接，所述光耦芯片u5的第八引脚与所述拨动开关s1的第十五引脚、第十六引脚电连接，所述拨动开关s1的第一引脚、第三引脚、第五引脚、第七引脚与所述电源模块1电连接，所述tvs二极管d4的两端分别连接所述光耦芯片u5的第一引脚以及第二引脚，所述tvs二极管d5的两端分别连接所述光耦芯片u5的第三引脚以及第四引脚，所述tvs二极管d6的两端分别连接所述光耦芯片u5的第五引脚以及第六引脚，所述tvs二极管d7的两端分别连接所述光耦芯片u5的第七引脚以及第八引脚。
30.在本实施例中，所述光耦芯片u5的具体型号为elq3h4，所述tvs二极管d4、所述tvs二极管d5、所述tvs二极管d6、所述tvs二极管d7的具体型号为smbj30ca，所述拨动开关s1的型号为da-08。
31.所述多输入模块2接收四路信号并发送给所述控制模块4。
32.具体的，请参阅图4，所述多输出模块3包括负载芯片u4、光电耦合器u3、光电耦合器u6、电容c4、电容c5，所述光电耦合器u3的第一引脚、第三引脚、第五引脚、第七引脚与所述电源模块1电连接，所述光电耦合器u3的第二引脚、第四引脚、第六引脚、第八引脚与所述控制模块4以及所述指示灯模块5电连接，所述光电耦合器u3的第十引脚、第十二引脚、第十四引脚、第十六引脚与所述电容c4一端以及所述电源模块1电连接，所述电容c4另一端接地，所述光电耦合器u3的第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚分别与所述负载芯片u4的i4引脚、i3引脚、i2引脚、i1引脚电连接；所述光电耦合器u6的第一引脚、第三引脚、第五引脚、第七引脚与所述电源模块1电连接，所述光电耦合器u3的第二引脚、第四引
脚、第六引脚、第八引脚与所述控制模块4以及所述指示灯模块5电连接，所述光电耦合器u3的第十引脚、第十二引脚、第十四引脚、第十六引脚与所述电容c5一端以及所述电源模块1电连接，所述电容c5另一端接地，所述光电耦合器u3的第九引脚、第十一引脚、第十三引脚、第十五引脚分别与所述负载芯片u4的i8引脚、i7引脚、i6引脚、i5引脚电连接，所述负载芯片u4的o1引脚、o2引脚、o3引脚、o4引脚、o5引脚、o6引脚、o7引脚、o8引脚形成输出端。
33.在本实施例中，所述光电耦合器u3、所述光电耦合器u6的具体型号为ltv-847s，所述负载芯片u4的具体型号为tbd62083apg。
34.所述多输出模块3根据所述控制模块4的信号输出八路输出信号。
35.具体的，请参阅图5，所述控制模块4包括控制芯片u1，所述控制芯片u1的pi4引脚、pi5引脚、pi6引脚、pi7引脚与所述光耦芯片u5电连接，所述控制芯片u1的pd1引脚、pd2引脚、pd3引脚、pd4引脚与所述光电耦合器u6电连接，所述控制芯片u1的ph2引脚、ph3引脚、ph4引脚、ph5引脚与所述光电耦合器u5电连接，所述控制芯片u1的ph2引脚与所述电源模块1电连接。
36.在本实施例中，所述控制芯片u1的具体型号为f407+ethercat。所述控制芯片u1接收所述多输入模块2输入的四路信号并形成八路信号发送给所述多输出模块3。
37.具体的，请参阅图6，所述指示灯接口模块5包括led显示模块bar1、接口jp1，所述led显示模块bar1的led1引脚、led3引脚、led5引脚、led7引脚与所述多输入模块2电连接，所述led显示模块bar1的led2引脚、led4引脚、led6引脚、led8引脚、led12引脚、led14引脚、led16引脚、led10引脚与所述多输出模块3电连接；所述接口jp1的第一引脚、第二引脚、第六引脚、第七引脚、第十引脚、第十三引脚、第十四引脚、第十八引脚、第十九引脚、第二十二引脚、第二十六引脚、第三十引脚与所述电源模块1电连接，所述接口jp1的第三引脚、第九引脚、第十五引脚、第二十一引脚与所述光耦芯片u5电连接，所述接口jp1的第四引脚、第八引脚、第十二引脚、第十六引脚、第二十引脚、第二十四引脚、第二十八引脚、第三十二引脚与所述负载芯片u4电连接。
38.在本实施例中，所述led显示模块bar1的具体型号为dreledbarv2。所述led显示模块bar1能够实时显示输入接口以及输出接口的信号情况。
39.本实用新型的数字量输入输出模块结构简单，其提供了利用ethercat协议进行控制的硬件基础，使其相比其他传统的数字量输入/输出模块简单很多，且易于使用与教学。
40.以上所述本实用新型的具体实施方式，并不构成对本实用新型保护范围的限定。任何根据本实用新型的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本实用新型的保护范围内。