一种恒流输入的数字量输入采集电路的制作方法

本发明涉及数字量输入，具体涉及一种恒流输入的数字量输入采集电路。

背景技术：

1、现代工业现场数字量输入通常集成在工业控制系统中，在工业自动化、制造业、能源行业等领域得到广泛应用。工业现场数字量输入主要用于采集和监测工业现场设备的状态和信号。在工业自动化控制系统中，数字量输入被用于接收来自开关、传感器、继电器等设备的数字信号，这些信号可以代表设备的状态、开关状态、报警信号等。通过数字量输入，可以实时监测和控制工业现场的设备状态，从而实现自动化控制、故障诊断和数据采集。这些信号可以用于监控生产过程、设备运行状态、安全保护等方面，帮助工业企业提高生产效率、降低成本和提升安全性。由于工业现场复杂环境，数字量输入模块在复杂环境下工作需要综合考虑多种因素，包括抗干扰能力，可靠性，容错等。

2、然而，现有数字量输入采集电路抗干扰能力差，不能很好的过滤非正常输入波形。输入电流随输入源的改变，输入回路电流差异明显，输入功耗变化大。不能可靠适用在多样性的工业环境中。

3、有鉴于此，特提出本技术。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是现有数字量输入采集电路抗干扰能力差，不能很好的过滤非正常输入波形；输入电流随输入源的改变，输入回路电流差异明显，输入功耗变化大；不能可靠适用在多样性的工业环境中。本发明目的在于提供一种恒流输入的数字量输入采集电路，系统接线简单，稳定性高，具有输入保护和恒流能力，可应用在复杂工业现场环境下的数字量采集模块；减少数字量输入模块受到来自周围环境的电磁干扰、射频干扰和静电干扰等产生的误采和误判；提高数字量输入模块的容错能力，适配多样化的数字量输入源，更容易符合相关标准规定。

2、本发明通过下述技术方案实现：

3、一种恒流输入的数字量输入采集电路，该数字量输入采集电路包括：

4、恒流电路，用于为数字量输入信号提供稳定电流回路，结合基准器件和调整器件形成的负反馈电路使电流回路的电流稳定在预设值；并将稳定后的数字量输入信号传输至数字量输入指示电路和逻辑输出电路；

5、数字量输入指示电路，用于通过高低电平状态转化为指示灯的亮灭状态，将稳定后的数字量输入信号显示为工业现场上可见的指示灯信号，从而实现信号的直观显示，便于工作人员对设备状态进行监测和控制；

6、逻辑输出电路，用于输出稳定后的数字量输入信号。

7、进一步地，该数字量输入采集电路还包括：在恒流电路之前连接有输入保护电路；

8、输入保护电路，用于过滤前级源输入的数字量输入信号产生的浪涌、静电脉冲以及短路大电流；当数字量输入信号出现短路大电流时，则切断数字量输入信号的回流路径；当数字量输入信号出现浪涌、静电脉冲时，则将浪涌、静电脉冲钳位至一个低电压。

9、进一步地，恒流电路包括电阻r2、三极管q1、稳压源tl431、电阻r7、电阻r6和电阻r10；

10、电阻r2的一端接入数字量输入信号、电阻r2的另一端连接三极管q1的集电极，三极管q1的基极连接电阻r7的一端，三极管q1的发射极连接电阻r10的一端，电阻r10的另一端接地，三极管q1的发射极还连接稳压源tl431的参考极；电阻r7的另一端连接稳压源tl431的阴极，电阻r7的另一端还连接电阻r6的一端，电阻r6的另一端连接电源vdd，稳压源tl431的阳极连接地。

11、进一步地，恒流电路中结合三极管q1与稳压源tl431形成负反馈电路，数字量输入信号的电流通过电阻r2(作为负载电阻)流经三极管q1和电阻r10(作为反馈电阻)到地，构成数字量输入信号的电流回流电路；

12、当数字量输入信号的电流在预设值内时，则电阻r10电压稳定，使稳压源tl431的输出电压稳定，满足三极管q1的基极稳定，通过负反馈电路稳定极管q1的集电极电流，输入回路中三极管q1的集电极电流值和三极管q1的发射极电流值是恒定的；

13、当数字量输入信号的电流高于预设值时，则回流电路中三极管q1的集电极电流上升，电阻r10的电压上升，稳压源tl431的输出电压下降，三极管q1的基极电流下降，输入回路中三极管q1的集电极和三极管q1的发射极电流值均下降；

14、当输入回路中三极管q1的集电极电流的上升经过负反馈电路调整后，使得三极管q1的集电极电流下降；当输入回中三极管q1的集电极电流的下降经过负反馈电路调整后，使得三极管q1的集电极电流上升。

15、进一步地，数字量输入指示电路包括电阻r5、电阻r9、三极管q3、发光二极管d2、电阻r3和电阻r12；

16、电阻r5的一端连接三极管q1的集电极、电阻r5的另一端连接三极管q3的基极，电阻r5的另一端还连接电阻r9的一端，电阻r9的另一端接地；三极管q3的集电极连接至发光二极管d2的阴极，三极管q3的发射极连接电阻r12的一端，电阻r12的另一端接地；发光二极管d2的阳极连接电阻r3的一端，电阻r3的另一端连接24v电源。

17、进一步地，数字量输入指示电路的工作过程为：

18、当有数字量输入信号输入时，则三极管q3的集电极和发射极均导通，驱动发光二极管d2点亮；

19、当没有数字量输入信号输入时，则三极管q3的集电极和发射极均截止，发光二极管d2熄灭。

20、进一步地，逻辑输出电路包括电阻r4、电阻r8、三极管q2、电阻r1和电阻r11；

21、电阻r4的一端接三极管q1的集电极，电阻r4的另一端还连接电阻r8的一端，r8的另一端连接地；电阻r4的另一端还连接三极管q2的基极，三极管q2的集电极连接电阻r1的一端，电阻r1的另一端作为输出端；三极管q2的发射极连接电阻r11的一端，电阻r11的另一端接地。

22、进一步地，逻辑输出电路的执行过程为：

23、当有数字量输入信号输入时，则三极管q2的集电极和发射极均导通，输出端通过电阻r1输出信号；

24、当没有数字量输入信号输入时，则三极管q2的集电极和发射极均截止，输出端保持原有信号。

25、进一步地，输入保护电路包括自恢复保险丝f1和瞬态电压抑制器d3；

26、自恢复保险丝f1的一端接入数字量输入信号、自恢复保险丝f1的另一端连接瞬态电压抑制器d3的一端，瞬态电压抑制器d3的另一端接地。

27、第二方面，本发明还提供了一种多通道恒流输入的数字量输入采集电路，包括四通道光耦u2和4组上述的一种恒流输入的数字量输入采集电路；

28、4组上述的一种恒流输入的数字量输入采集电路的输出端对应连接至四通道光耦u2的引脚2、引脚4、引脚6、引脚8，作为四通道光耦u2的触发信号；

29、四通道光耦u2的引脚10、引脚12、引脚14、引脚16均连接系统侧电源，四通道光耦u2的引脚9、引脚11、引脚13、引脚15作为系统侧输出；

30、当4组上述的一种恒流输入的数字量输入采集电路均采集到电源vdd信号时，系统侧输出系统侧电源高电平信号。

31、本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：

32、本发明一种恒流输入的数字量输入采集电路，系统接线简单，稳定性高，具有输入保护和恒流能力，可应用在复杂工业现场环境下的数字量采集模块；减少数字量输入模块受到来自周围环境的电磁干扰、射频干扰和静电干扰等产生的误采和误判，带回路瞬间大电流保护；提高数字量输入模块的容错能力，适配多样化的数字量输入源，更容易符合相关标准规定。