程控NPN-PNP切换的输入电路和电路板的制作方法

程控npn-pnp切换的输入电路和电路板
技术领域
1.本实用新型涉及工业机器人领域，具体涉及一种程控npn-pnp切换的输入电路和电路板。


背景技术：

2.随着搬运机器人技术的大力发展和广泛应用，各种agv外接设备得到广泛应用。大部分的agv外接设备都设有数字输出端，且数字输出端分为npn输出模式和pnp输出模式的，并且输出模式随着外接设备选型或升级而改变。这样，就给主控设备与agv外接设备之间的连接带来麻烦，比如外接设备由原来npn输出模式变成pnp输出模式，那么就会导致原先支持pnp输入的主控端不再适用。为解决以上问题，现有的主控设备通过增加io口，通过不同的io口输出信号以切换工作模式，但是采用增加io口的方式，就需要通过更换单片机，新增的单片机对应每个agv外接设备增加了2个io口，用软件错开，避免共态导通，通道数一多，占用io口太多，且如果出现程序跑飞的情况，电路的各传输信号易出现错乱。


技术实现要素：

3.本实用新型的第一个发明目的在于提供一种程控npn-pnp切换的输入电路，本实用新型的程控npn-pnp切换的输入电路可用于agv外接设备与主控设备之间的数据传输中，其可降低i0口的占用率、简化电路结构，并可有效防止出现共态导通的现象。
4.为实现以上发明目的，本实用新型采取以下技术方案：
5.程控npn-pnp切换的输入电路，包括程控切换电路和数据传输电路；所述程控切换电路包括程控切换端口，所述程控切换端口用于接收单片机发出的电信号，以使单片机通过输出电信号控制其导通或截止；数据传输电路包括光电传感输入回路和光电传感输出回路，所述光电传感输入回路与光电传感输出回路之间通过光电耦合器实现信号传输；光电传感输出回路包括数据连接端和第一电源，所述数据连接端与agv的外接设备电连接，以接收外接设备发送的信号；光电传感输出回路包括数据输出端口，所述数据输出端口用于与所述单片机的数据接收端口电连接；所述程控切换电路与数据传输电路之间设有继电器，所述程控切换电路通过继电器控制数据传输电路的工作模式，所述光电耦合器的输入端包括一双极性二极管，所述双极性二极管串联于数据连接端与公共端之间，所述光电耦合器的输出端设于光电传感输出回路上。
6.本实用新型通过设置程控切换电路转换数据传输电路的工作模式，使光电传感输入回路可根据外接设备的接口类型从而转换为npn或pnp其中一种输入模式，采用双极性二极管使输出端可在以上任一工作模式下导通，从而驱动光电传感输出电路向单片机传输信号。与现有技术相比，本实用新型利用继电器的机械特性确保同一个常态时刻继电器的公共端只与其中一触点连接，避免常态的共态导通，结合双向发光二极管双向导通的特性，可进一步简化电路结构，进一步减少io口的占用率。
7.优选的，所述继电器的输入端设于程控切换电路上，所述继电器的常闭触点与第
一电源连接以使数据连接端、公共端与所述常闭触点形成高边开关电路，所述继电器的常开触点接地以使数据连接端、公共端与所述常开触点形成低边开关电路。在本方案中，单片机通过发送电平信号控制程控切换电路导通或截止从而选择高边开关电路或低边开关电路导通，当agv外接设备端口为npn型时，单片机向程控切换电路输出一种电平信号，程控切换电路导通从而使继电器的线圈输入端导通，驱动继电器的公共端与常开触点连接，此时，低边开关电路导通、高边开关电路截止，光电传感输出回路的电流依次经过数据连接端、双极性二极管、公共端、常开触点流向大地；当外接设备端口为pnp型时，单片机向程序切换电路输出另一种电平信号，程序切换电路截止从而使继电器的线圈输入端截止，继电器的公共端与常闭触点连接，此时，高边开关电路导通、低边开关电路截止，光电传感输出回路的电流依次经过正极工作电源、常闭触点、公共端、双极性二极管流向数据连接端。由于采用双极性二极管，无论高边开关电路还是低边开关电路导通，光电耦合器的输入端均可驱动其输出端导通从而使光电传感输入回路向单片机发送信号。
8.优选的，所述程控切换电路包括第二电源和开关器，所述开关器设有一场效应管，所述继电器的输入端正极与第二电源连接，输入端负极与所述场效应管的d极或s极的其中一端电连接，所述场效应管的d极或s极的另一端接地，所述场效应管的g极为所述程控切换端口。
9.优选的，所述光电传感输出回路包括第三电源，所述光电耦合器的输出端为npn型的光敏三极管，所述光敏三极管的集电极分别与第三电源、数据输出端口电连接，发射极接地以形成所述光电传感输出回路。
10.优选的，所述光电传感输出回路还包括上拉电阻，所述上拉电阻的输入端与第一电源电连接，所述上拉电阻的输出端与光敏三极管的集电极电连接。
11.优选的，还包括第一限流电阻，所述第一限流电阻串联于所述双极性发光二极管与继电器的公共端之间。
12.优选的，还包括第二限流电阻，第二限流电阻串联于光敏三极管的集电极与数据输出端口之间。
13.优选的，所述开关器为智能继电器驱动芯片。
14.优选的，所述第一电源的电压为24v，第二电源的电压为3.3v。
15.本实用新型的第二个发明目的在于提供一种电路板，所述电路板上设有上述方案的程控npn-pnp切换的输入电路。本实用新型的电路板由于应用了上述的程控npn-pnp切换的输入电路，因此具有上述电路的所有优点。
附图说明
16.图1是本实用新型的原理图1；
17.图2是本实用新型的原理图2；
18.图3是实用新型的整体电路布置图；
19.图4是实用新型的电流走向图1；
20.图5是实用新型的电流走向图2。
21.标号说明：
22.上拉电阻r3、第一限流电阻r1、第二限流电阻r2、开关器u1、继电器k1、光电耦合器
u2、程控切换端口io1、数据连接端io3、数据输出端口io2。
具体实施方式
23.以下根据附图，进一步的说明本实用新型的技术方案：
24.如图1-5所示，本实用新型的程控npn-pnp切换的输入电路包括程控切换电路和数据传输电路；所述程控切换电路包括程控切换端口io1，所述程控切换端口io1用于接收单片机发出的电信号，以使单片机通过输出电信号控制其导通或截止；数据传输电路包括光电传感输入回路和光电传感输出回路，所述光电传感输入回路与光电传感输出回路之间通过光电耦合器u2实现信号传输；光电传感输出回路包括数据连接端io3和第一电源，所述数据连接端io3与agv的外接设备电连接，以接收外接设备发送的信号；光电传感输出回路包括数据输出端口io2，所述数据输出端口io2用于与所述单片机的数据接收端口电连接；所述程控切换电路与数据传输电路之间设有继电器k1，所述程控切换电路通过继电器k1控制数据传输电路的工作模式，所述光电耦合器u2的输入端包括一双极性二极管，所述双极性二极管串联于数据连接端io3与公共端之间，所述光电耦合器u2的输出端设于光电传感输出回路上。
25.上述继电器k1的输入端设于程控切换电路上，所述继电器k1的常闭触点与第一电源连接以使数据连接端io3、公共端与所述常闭触点形成高边开关电路，所述继电器k1的常开触点接地以使数据连接端io3、公共端与所述常开触点形成低边开关电路。在本方案中，单片机通过发送电平信号控制程控切换电路导通或截止从而选择高边开关电路或低边开关电路导通，当agv外接设备端口为npn型时，单片机向程控切换电路输出一种电平信号，程控切换电路导通从而使继电器k1的线圈输入端导通，驱动继电器k1的公共端与常开触点连接，此时，低边开关电路导通、高边开关电路截止，光电传感输出回路的电流依次经过数据连接端io3、双极性二极管、公共端、常开触点流向大地；当外接设备端口为pnp型时，单片机向程序切换电路输出另一种电平信号，程序切换电路截止从而使继电器k1的线圈输入端截止，继电器k1的公共端与常闭触点连接，此时，高边开关电路导通、低边开关电路截止，光电传感输出回路的电流依次经过正极工作电源、常闭触点、公共端、双极性二极管流向数据连接端io3。
26.上述程控切换电路包括第二电源和开关器u1，所述开关器u1设有一场效应管，所述继电器k1的输入端正极与第二电源连接，输入端负极与所述场效应管的d极或s极的其中一端电连接，所述场效应管的d极或s极的另一端接地，所述场效应管的g极与所述程控切换端口io1电连接。在本方案中，当单片机向程控切换端口io1发送高电平信号，则场效应管导通从而导通程控切换电路，使程控电路的电流依次经过第二电源、继电器k1输入端、场效应管流向地；当单片机向程控切换端口io1发送低电平信号，则程控切换电路截止。
27.上述开关器u1为智能继电器k1驱动芯片。
28.进一步的，上述开关器u1为nud3105lt1g型继电器驱动芯片，其集成了输入保护、输出保护等功能，极大的简化外围元件设置，为使用提供了极高的便利性。
29.上述光电传感输出回路包括第三电源，所述光电耦合器u2的输出端为npn型的光敏三极管，所述光敏三极管的集电极分别与第三电源、数据输出端口io2电连接，发射极接地以形成所述光电传感输出回路。
30.上述光电传感输出回路还包括上拉电阻r3，所述上拉电阻r3的输入端与第一电源电连接，所述上拉电阻r3的输出端与光敏三极管的集电极电连接。
31.上述光电传感输入回路还包括第一限流电阻r1，所述第一限流电阻r1串联于所述双极性发光二极管与继电器k1的公共端之间。
32.上述光电传感输出回路还包括第二限流电阻r2，第二限流电阻r2串联于光敏三极管的集电极与数据输出端口io2之间。
33.上述第一电源的电压为24v，第二电源的电压为3.3v。
34.本实用新型通过设置程控切换电路转换数据传输电路的工作模式，使光电传感输入回路可根据外接设备的接口类型从而转换为npn或pnp其中一种输入模式，采用双极性二极管使输出端可在以上任一工作模式下导通，从而驱动光电传感输出电路向单片机传输信号。与现有技术相比，本实用新型利用继电器k1的机械特性确保同一个常态时刻继电器k1的公共端只与其中一触点连接，避免常态的共态导通，结合双向发光二极管双向导通的特性，可进一步简化电路结构，进一步减少io口的占用率，另外，本实用新型的器件采用集成化的多路器件，减小电路的元器件数量，使之体积小巧化，高密度化。
35.本实用新型还公开了一种电路板，所述电路板上设有上述实施例的程控npn-pnp切换的输入电路。
36.根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。