变频器数字信号输入端子及变频器的制作方法

本发明属于变频器技术领域，尤其涉及变频器数字信号输入端子及变频器。

背景技术：

变频器的控制端子电路与外部控制线路相连接。变频器的控制端子，以电路性质来分，可分为数字控制端子和模拟控制端子；以信号的输入、输出来分，可分为输入信号端子和输出信号端子。数字信号输入端子，可对变频器完成起动、停止、复位、多段速运行等控制。

现有的变频器数字信号输入端子主要由跳线端子、二极管、电阻、电容及光耦通过电气连接实现。输入端子的数字信号经过二极管、电阻及电容等组成的前级电路连接至光耦原边，通过光耦的通断控制，最终由光耦副边将数字信号传送至数字信号处理芯片。现有变频器产品一般都有4-7路数字信号输入端子并提供扩展功能，则需要用到4-7个或更多的光耦，由于光耦本身的价格较高，造成生产成本高昂。因此，现有的变频器数字信号输入端子因采用光耦实现而存在成本高的问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供变频器数字信号输入端子及变频器，旨在解决现有技术所存在的变频器数字信号输入端子采用光耦实现，成本高的问题。

本发明的第一方面，提供了变频器数字信号输入端子，用于连接在数字信号源和控制器之间，包括模式控制电路和数字信号处理电路；

所述模式控制电路的第一输出端连接所述控制器的第一输入端，所述模式控制电路的第二输出端连接所述数字信号处理电路的第一输入端，所述数字信号处理电路的第二输入端连接所述数字信号源的输出端，所述数字信号处理电路的输出端连接所述控制器的第二输入端；

所述模式控制电路输出使能信号使所述控制器确定相应的信号处理模式，所述模式控制电路输出防误操作信号用于稳定所述数字信号处理电路的输出电压，所述数字信号处理电路根据所述数字信号源输出的数字源信号得到数字信号并输出给所述控制器。

本发明的第二方面，提供了变频器，包括上述的变频器数字信号输入端子。

本发明通过在变频器数字信号输入端子中采用模式控制电路和数字信号处理电路，由模式控制电路输出使能信号使控制器确定相应的信号处理模式，模式控制电路输出防误操作信号用于稳定数字信号处理电路的输出电压，数字信号处理电路根据数字信号源输出的数字源信号得到数字信号并输出给控制器，从而使变频器数字信号输入端子在不使用光耦的情况下能够实现与带有光耦的常规变频器相一致的功能，降低了制造成本。

附图说明

图1是本发明实施例所提供的变频器数字信号输入端子的结构图；

图2是本发明第一实施例所提供的变频器数字信号输入端子的示例电路结构图；

图3是本发明第二实施例所提供的变频器数字信号输入端子的示例电路结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明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发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例通过在变频器数字信号输入端子中采用模式控制电路和数字信号处理电路，由模式控制电路输出使能信号使控制器确定相应的信号处理模式，模式控制电路输出防误操作信号用于稳定数字信号处理电路的输出电压，数字信号处理电路根据数字信号源输出的数字源信号得到数字信号并输出给控制器，从而使变频器数字信号输入端子在不使用光耦的情况下能够实现与带有光耦的常规变频器相一致的功能，降低了制造成本。。

图1示出了本发明实施例所提供的变频器数字信号输入端子的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

变频器数字信号输入端子，用于连接在数字信号源300和控制器400之间，包括模式控制电路100和数字信号处理电路200。

模式控制电路100的第一输出端连接控制器400的第一输入端，模式控制电路100的第二输出端连接数字信号处理电路200的第一输入端，数字信号处理电路200的第二输入端连接数字信号源300的输出端，数字信号处理电路200的输出端连接控制器400的第二输入端。

模式控制电路100输出使能信号使所述控制器400确定相应的信号处理模式，模式控制电路100输出防误操作信号用于稳定数字信号处理电路200的输出电压，数字信号处理电路200根据数字信号源300输出的数字源信号得到数字信号并输出给控制器400。

在本发明实施例中，数字信号源300为用户接入的数字信号源。控制器400为数字信号处理芯片，例如DSP(Digital Signal Processing，数字信号处理)芯片或FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程逻辑门阵列)芯片等。

模式控制电路100输出使能信号使控制器400确定相应的信号处理模式。具体的，作为一种可实施方式，当控制器400的第一输入端接收的使能信号为低电平时，其第二输入端接收的数字信号为高电平有效；当控制器400的第一输入端接收的使能信号为高电平时，其第二输入端接收的数字信号为低电平有效。

模式控制电路100输出防误操作信号给数字信号处理电路200，主要是为了保证在数字信号源300无信号输入数字信号处理电路200(即数字信号处理电路200的第二输入端悬空)时，数字信号处理电路200的输出依然稳定，避免数字信号处理电路200输出错误信号给控制器400从而导致控制器400发生误操作。以具体情况为例，当数字信号处理电路200的第二输入端悬空时，其接收的数字源信号为不稳定信号(电压可能为高，也可能为低)，则可能由外部引起误操作，例如操作员的手部接触静电可能会引起一个高电平输入，从而导致触发控制器。防误操作信号用于避免这种情况，保证数字信号处理电路200的输出电压稳定。

数字信号处理电路200根据数字信号源300输出的数字源信号得到数字信号并输出给控制器400。具体的，数字信号处理电路200将数字源信号进行处理，调整得到的数字信号在控制器400允许输入的电压范围内。

以下结合具体实施例对上述的变频器数字信号输入端子的具体实现进行详细描述：

实施例一：

图2示出了本发明第一实施例所提供的变频器数字信号输入端子的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明第一实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，模式控制电路100包括：

第一连接器、电阻R1、电阻R2、电容C1、二极管D1及二极管D2。

第一连接器的第一端接第一电源V1，第一连接器的第二端为模式控制电路的第二输出端，第一连接器的第二端连接电阻R1的第一端，电阻R1的第二端为模式控制电路的第一输出端，电阻R1的第二端同时连接电阻R2的第一端、电容C1的第一端及二极管D1的正极，电阻R2的第二端与电容C1的第二端共同接地，二极管D1的正极接二极管D2的负极，二极管D2的正极接地，二极管D1的负极接第二电源V2。

具体的，第一连接器可以为多种接插件或者开关等。

具体的，第一电源V1和第二电源V2均为直流电源，可根据需要设置为不同电压等级。第一电源V1和第二电源V2可以是设置在模式控制电路100中的电源模块，也可以是外接电源。

具体的，在本发明第一实施例中，第一连接器为排针J1。

作为本发明一实施例，数字信号处理电路200包括：

电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电容C3、二极管D3、二极管D4及二极管D5。

二极管D3的正极为数字信号处理电路的第一输入端，二极管D3的负极接电阻R6的第一端，电阻R6的第二端为数字信号处理电路的第二输入端，电阻R6的第二端同时连接电阻R7的第一端和电阻R8的第一端，电阻R8的第二端为数字信号处理电路的输出端，电阻R8的第二端同时连接电阻R9的第一端、电阻R10的第一端、电容C3的第一端及二极管D4的正极，电阻R7的第二端、电阻R9的第二端及电容C3的第二端共接于地，电阻R10的第二端和二极管D4的负极共同连接第五电源V5，二极管D4的正极接二极管D5的负极，二极管D5的正极接地。

具体的，第五电源V5为直流电源，可根据需要设置为不同电压等级。第五电源V5可以是设置在数字信号处理电路200中电源模块，也可以是外接电源。

具体的，在本发明第一实施例中，控制器400为数字信号处理(DSP)芯片。

以下结合工作原理对上述的变频器数字信号输入端子作进一步说明：

如图2所示，模式控制电路100的第一输出端输出的使能信号为EN信号，第二输出端输出的防误操作信号为Source信号。数字信号处理电路200的第二输入端接收的数字源信号为D_IN信号，输出端输出的数字信号为D_OUT信号。

工作时，模式控制电路100中，第一电源V1和第二电源V2可根据不同的设计调整为不同的电压等级。排针J1的1脚连接至第一电源V1；电容C1起滤波作用；二极管D1和二极管D2的一端接至第二电源V2，一端接地，主要作用是将节点电压V_D钳位在0～V2之间，从而保证输入到DSP芯片第一输入端的EN信号在允许输入的电压范围内，避免DSP芯片过压损坏。

当排针J1的1、2脚不短接，Source信号通过电阻R1、电阻R2被拉到地，同理EN信号也被拉到地，即Source信号为0V，EN信号为低电平状态，此时输入DSP芯片的D_OUT信号为高电平有效；

当排针J1的1、2脚短接，Source信号与第一电源V1连通，电阻R1、电阻R2构成分压电路，此时EN信号等于电阻R2两端的电压，即Source信号等于V1，EN信号为高电平状态，此时输入DSP芯片的D_OUT信号为低电平有效。

工作时，数字信号处理电路200中，电阻R7、电阻R8串联后与电阻R9并联，再与电阻R10构成分压电路，对第五电源V5进行分压，第五电源V5扣去电阻R10两端电压后的电压由D_OUT信号传送至DSP芯片，从而保证DSP芯片的第二输入端有一个确定的电平，此电平落在低电平和高电平的中间间隔区域，无论模式控制电路100中排针J1的1、2脚是否短接，都保证在模式控制电路100的第二输入端悬空即无D_IN信号时，DSP芯片不发生误操作。数字信号处理电路200中，D_IN信号为数字源信号，由用户接入；二极管D3用以防止负电压倒灌流到Source信号端；电容C3在电路中起滤波作用；电阻R8主要是为了防止输入到DSP芯片的D_OUT信号电流超过其允许输入的最大值，致使DSP芯片过流损坏，起限流作用；二极管D4和二极管D5将输入到DSP芯片的D_OUT信号电压钳在0V～V2之间，防止DSP芯片过压损坏，起钳位作用。

综上，当排针J1的1、2脚不短接时，Source信号为0V，EN信号为低电平状态，D_OUT为第五电源V5经分压钳位后的电压，此时D_IN信号为高电平有效。当排针J1的1、2脚短接时，Source信号等于V1，EN信号为高电平状态，此时D_IN信号为低电平有效。

由此可知，Source信号的电平总是和D_IN信号的有效电平相反，这样就可以保证当用户什么都不接的时候控制器400不会出现误操作(用户什么都不接时，数字信号处理电路200的第二输入端悬空，为不确定电平)。所以Source的作用就是给数字信号处理电路200的第一输入端一个确定的电平，保证用户不接入信号，控制器400工作不出错。

如果用户不接入D_IN信号，数字信号处理电路200的第二输入端悬空时，电平可能为高，也可能为低，这样就可能由外部引起误操作，例如操作员的手部接触静电可能会引起一个高电平输入，Source信号主要就是避免这种情况，避免外部触发。

实施例二：

图3示出了本发明第二实施例所提供的变频器数字信号输入端子的示例电路结构，为了便于说明，仅示出了与本发明第二实施例相关的部分，详述如下：

作为本发明一实施例，模式控制电路100包括：

第二连接器、电阻R3、电阻R4、电容C2、开关管101及电阻R5；

第二连接器的第一端接第三电源V3，第二连接器的第二端为模式控制电路的第二输出端，第二连接器的第二端连接电阻R3的第一端，电阻R3的第二端同时连接电阻R4的第一端、电容C2的第一端及开关管101的受控端，电阻R4的第二端与电容C2的第二端共同接地，开关管101的高电位端为模式控制电路的第一输出端，开关管101的高电位端接电阻R5的第一端，电阻R5的第二端接第四电源V4，开关管101的低电位端接地。

具体的，上述开关管101为NPN型三极管Q1，NPN型三极管Q1的基极为开关管101的受控端，NPN型三极管Q1的集电极为开关管101的高电位端，NPN型三极管Q1的发射极为开关管101的低电位端。

具体的，第二连接器为排针J2。

具体的，第三电源V3和第四电源V4均为直流电源，可根据需要设置为不同电压等级。第三电源V3和第四电源V4可以是设置在模式控制电路100中电源模块，也可以是外接电源。

以下结合工作原理对上述的变频器数字信号输入端子作进一步说明：

如图3所示，模式控制电路100的第一输出端输出的使能信号为EN’信号，第二输出端输出的防误操作信号为Source’信号。数字信号处理电路200的第二输入端接收的数字源信号为D_IN’信号，输出端输出的数字信号为D_OUT’信号。

工作时，模式控制电路100中，当排针J2短接，输出EN’信号是低电平；当排针J2断开，输出EN’信号是高电平。

当排针J2短接，三极管Q1的基极加大电压，三极管Q1处于饱和导通状态，集电极和发射极导通，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。

饱和导通状态为：当加在三极管Q1发射结的电压大于PN结的导通电压，并当基极电流增大到一定程度时，集电极电流不再随着基极电流的增大而增大，而是处于某一定值附近不怎么变化，这时三极管Q1失去电流放大作用，集电极与发射极之间的电压很小，集电极和发射极之间相当于开关的导通状态。

当排针J2断开，三极管Q1处于截止状态，集电极和发射极断开。

截止状态为：当加在三极管Q1发射结的电压小于PN结的导通电压，基极电流为零，集电极电流和发射极电流都为零，三极管Q1此时失去了电流放大作用，集电极和发射极之间相当于开关的断开状态。

本实施例所提供的变频器数字信号输入端子中的数字信号处理电路200的内部结构与本发明第一实施例所提供的数字信号处理电路200的内部结构相同，因此不再赘述。

本发明实施例通过在变频器数字信号输入端子中采用模式控制电路100和数字信号处理电路200，由模式控制电路100输出使能信号给控制器400以实现控制器400的信号处理模式的选择，模式控制电路100的输出防误操作信号使数字信号处理电路200的输出稳定，数字信号处理电路200将处理后的数字输出信号发送给控制器400，从而使变频器数字信号输入端子在不使用光耦的情况下能够实现与带有光耦的常规变频器相一致的功能，降低了制造成本，且结构简单、电路阈值调整范围广，可以应用在变频器产品上，具有很强的适应性和实用性。

基于上述变频器数字信号输入端子的优势，本发明实施例还提供了一种变频器，其包括上述的变频器数字信号输入端子。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。