开关量输入电压控制电路的制作方法

本发明涉及工业自动化控制领域，具体涉及一种开关量输入电压控制电路。

背景技术：

在工业控制过程中，开关量输入信号常常需要通过外置电源Ui提供，从而根据开关量状态的变化来实现工业控制。为了保证控制的可靠、稳定，通常要求输入电路和单片机处理单元隔离，以防止大电压对单片机的破环，所以通常采用光耦隔离，

现有的技术方案主要采用如图1所示的电路实现，其工作原理为：输入电压Ui在R1电阻上的压降产生光耦导通电流If，驱动光耦H1。当Ui电压为0时，光耦二次侧电压为高电平，Ui增加，If增加；当If超过光耦导通电流后，光耦导通，光耦二次侧信号由高电平变位低电平，从而实现开关量状态的变化。

工业控制现场干扰强，开关量输入线上的干扰电压正常都达到几十伏，由于光耦是电流型敏感器件，也就是If的值直接影响光耦二次侧电平，如果采用图1的判断电路，则有可能因为现场的干扰电压导致电路的不可靠。另外，If随着Ui增加而增加，没有采取对If的限制，这样一来判断回路的功耗也将快速上升。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种抗干扰和低功耗可以对开关量输入电压是否大于电压进行判断的开关量输入电压控制电路。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：开关量输入电压控制电路，该电路包括正极输入端input1、负极输入端input2、输出端DI1、光耦H1、整流二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2；正极输入端input1与电阻R1第一端电连接，电阻R1第二端与恒流二极管D1第一端、电容C1第一端、电阻R2第一端电连接，光耦H1输入端负极和电阻R2的第二端、电容C1的第二端电连接，负极输入端input2与电阻R3的第一端电连接，电阻R3的第二端和整流二极管D2的第二端电连接，光耦H1输出端正极与电阻R4的第一端、电容C2的第一端电连接，光耦H1输出端负极与电容C2的第二端连接接地。

优选地，该电路还包括一恒流二极管D1，该恒流二极管D1的第一端与电阻R1的第一端电连接，该恒流二极管的第二端与光耦的输入端正极电连接。

优选地，在所述光耦H1与整流二极管之间还连接有一稳压二极管Z1，该稳压二极管Z1的第一端与光耦H1输入端负极电连接，第二端与整流二极管D2的第一端电连接。

优选地，所述电阻R4的第二端与输出电源VCC电连接。

优选地，正极输入端input1和负极输入端input2输入的额定电压为AC22V或DC220V 或DC110V 。

本发明技术方案的优点主要体现在：本技术方案利用了稳压二极管的特性，保证在Ui增加到一定值后光耦导通，以满足光耦在一定电压后工作；同时恒流二极管的特性保证光耦前端电流If限制在一定范围内，不会随着输入电压升高而增加，满足低功耗要求；从这两方面保证了该开关量在工业现场使用不会发生误动的情况，进而对开关量输入电压是否大于电压进行判断，具有抗干扰和低功耗的优点。

附图说明

图1是现有技术开关量输入电路的电路图；

图2是本发明开关量输入电路的电路图。

具体实施方式

本发明的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本发明技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本发明要求保护的范围之内。

图2为开关量输入电路的电路图，开关量输入电压控制电路，该电路包括正极输入端input1、负极输入端input2、输出端DI1、产生光耦驱动电流的驱动光耦H1、恒流二极管D1、稳压二级管Z1、整流二极管D2、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电容C1、电容C2。在本实施例中，所述电阻R1和电阻R3为限流电阻，所述电阻R2为抗干扰电阻，所述电阻R4为上拉电阻，所述电容C1和电容C2为滤波电容，输出端VCC为H1输出端的工作电源。所述光耦H1为光电耦合器，在本实施例中，所述光电耦合器H1的型号优选为PC817，该光耦具有体积小、寿命长、无触点，抗干扰能力强，输入和输出之间绝缘，单向传输信号等优点，能够传输连续变化的模拟电压或电流信号，随着输入信号的强弱变化会产生相应的光信号，从而使光敏晶体管的导通程度也不同，输出的电压或电流也随之不同。

该正极输入端input1与电阻R1第一端电连接，电阻R1第二端与恒流二极管D1第一端、电容C1第一端、电阻R2第一端电连接，恒流二极管D1的第二端与光耦H1输入端的第一端电连接。光耦H1输入端的第二端和电阻R2的第二端、电容C1的第二端、稳压二极管Z1的第一端电连接，负极输入端input2输入端与电阻R3的第一端电连接，电阻R3的第二端和整流二极管D2的第二端电连接，整流二极管D2的第一端与稳压二级管Z1的第二端电连接。光耦H1输出端的第三端与电阻R4的第一端、电容C2的第一端电连接，光耦H1输出端的第四端与电容C2的第二端连接接地，电容C2的第二端接地，所述电阻R4的第二端与输出电源VCC电连接。

在电力控制系统中，常常使用AC220V、DC220V、DC110V作为开关量输入的额定电压，该电路在使用过程中通过单片机检测开关量状态的变化进而来实现工业控制。通常，对该电路的规定为：当输入电压小于50%时，电路可靠不响应；当大于70%时，电路可靠响应，所以，将输入电压为65%设为可靠动作的电压。

该技术方案是利用稳压二极管和恒流二极管保证光耦前端电流If不随输入电压变化而变化，从而稳定光耦输出。具体工作原理如下，假设：Ue为开关量输入电压的额定值，U i为开关量输入电压，U1e为开关量输入电压可靠工作电压，U2e为稳压管的额定稳压值。假设Ui由0逐步增加达到Ue，在此过程中，本电路经历三个状态：0<Ui<U2e、U2e <Ui<U1e、U1e <Ui<Ue。当0<Ui<U2e时，由稳压二极管的特性可知，流经恒流二极管D1、稳压二极管Z1，限位电阻R1，限位电阻R3组成的回路电流几乎为0，光耦H1前端电流If=0，此时光耦H1不导通。当U2e <Ui<U1e时，稳压二极管Z1开始稳压，而恒流二极管D1还未达到工作点，流经恒流二极管D1的电流几乎为0，随着Ui的增加，光耦H1前端电流If开始增加，当If足够大时，此时光耦H1导通。当U1e <Ui<Ue时，恒流二极管D1开始恒流，光耦H1前端电流If也因此保持恒定，从而实现了恒流。

本技术方案利用了稳压二极管的特性，保证在Ui增加到一定值后光耦导通，以满足光耦在一定电压后工作；同时恒流二极管的特性保证光耦前端电流If限制在一定范围内，不会随着输入电压升高而增加，满足低功耗要求；从这两方面保证了该开关量在工业现场使用不会发生误动的情况，进而对开关量输入电压是否大于电压进行判断，具有抗干扰和低功耗的优点。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神和基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。