МНОГОКАНАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО СЪЕМА И ПОДАЧИ ДВУХПОЛЯРНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СИГНАЛОВ Российский патент 2022 года по МПК H03K17/16 

Изобретение относится к электронике, а именно к схемам проверки модулей дискретного ввода и модулей дискретного вывода. Изобретение может использоваться в схемах промышленной автоматизации, схемах автоматизированных систем управления технологическими процессами, для съема сигналов с выходов каналов дискретного вывода типа «сухой контакт» и подачи принятых сигналов на входы пассивных каналов дискретного ввода, для съема и подачи дискретных сигналов в программируемых логических контроллерах, в многоканальных системах управления периферийным оборудованием, в многоканальных системах контроля цифровых устройств, в робототехнике и других областях.

Современный уровень техники требует улучшения ряда важных эксплуатационных характеристик устройства. Технический результат, обеспечивающий требуемые улучшения, заключается в достижении совокупности ряда характеристик предлагаемого устройства: возможности подачи дискретных цифровых сигналов как положительной, так и отрицательной полярности на одни и те же входы устройства, возможности выдачи дискретных цифровых сигналов как положительной, так и отрицательной полярности на одни и те же выходы устройства, в ограничении токов, протекающих на выходах каждого канала устройства после достижения данными токами заданной величины, в возможности изменения уровня логических сигналов, подаваемых на выходы устройства в широких пределах, в поканальной световой индикации приема логических сигналов с выходов каналов дискретного вывода типа «сухой контакт» и в поканальной световой индикации при подаче дискретных логических сигналов на входы пассивных каналов дискретного ввода.

Известна схема, обеспечивающая подачу логических сигналов на вход пассивных каналов дискретного ввода, которая содержит ключ, один полюс которого является выходом устройства, второй полюс ключа соединен с положительным полюсом источника постоянного напряжения, отрицательный полюс источника напряжения является общим проводом устройства и выходом «общий» данного устройства [1]. Недостатки данной схемы: она обеспечивает подачу выходных логических сигналов только одной полярности на выход данного устройства, не имеет световой индикации подачи сигнала на вход и выход, не ограничивает выходной ток, не может менять уровень выходного логического сигнала в широких пределах, не может управляться отрицательным уровнем входного сигнала.

Известна другая схема многоканального приема управляющих сигналов и подачи выходных дискретных сигналов [2]. Данная схема содержит источник постоянного напряжения питания, N идентичных блоков ключей с гальванической развязкой, входы которых связаны со входами устройства, положительный выход каждого из ключей с гальванической развязкой подключен ко входу одного из N идентичных блоков усилителей тока, общий провод каждого из блоков усилителей тока подключен к положительному полюсу источника постоянного напряжения питания, отрицательный полюс источника постоянного напряжения питания подключен к отрицательному выводу каждого из N ключей с гальванической развязкой и является выходом «общий» устройства.

Данная схема наиболее близка к схеме предлагаемого многоканального устройства съема и подачи двухполярных логических сигналов и принята за прототип. Первый недостаток данной схемы состоит том, что она обеспечивает выходной сигнал только положительной полярности и не может обеспечить выходной сигнал отрицательной полярности на своем выходе относительно выхода «общий» данного устройства. Второй недостаток данной схемы состоит в том, что она управляется со стороны входа устройства только положительным управляющим логическим сигналом относительно входа «общий» и не может управляться с того же входа устройства еще и отрицательным управляющим логическим сигналом относительно входа «общий». Третий недостаток данной схемы -отсутствие световой индикации прихода входного логического сигнала и световой индикации выдачи выходного логического сигнала устройства. Четвертый недостаток данной схемы - отсутствие возможности задать ограничение выходного тока в каждом канале устройства на требуемом уровне. Пятый недостаток - схема не имеет защиты от переполюсировки напряжения питания.

Целью предлагаемого изобретения является обеспечение многоканального съема как положительных, так и отрицательных управляющих логических сигналов от N каналов дискретного вывода типа «сухой контакт» со световой индикацией приема логического сигнала в каждом канале, с возможностью переключения полярности питающего напряжения указанных каналов, а также выдачу выходных логических сигналов как положительной, так и отрицательной полярности с выходов устройства, на входы пассивных каналов дискретного ввода с числом каналов N с возможностью ограничения выходного тока на N выходах предложенного устройства на требуемом уровне и световой индикацией подачи выходных сигналов в каждом канале и возможностью переключения полярности напряжения сигнала на входах каналов дискретного ввода, обеспечение возможности регулирования уровня выходного напряжения логического сигнала на выходах в широких пределах и обеспечение защиты от переполюсировки полярности внешнего источника питания.

Для достижения поставленных целей в схему прототипа, содержащую источник постоянного напряжения питания, N идентичных блоков ключей с гальванической развязкой, входы которых связаны со входами устройства, положительный выход каждого из ключей с гальванической развязкой подключен ко входу одного из N блоков усилителей тока, общий провод каждого из блоков усилителей тока подключен к положительному полюсу источника постоянного напряжения питания, отрицательный полюс источника постоянного напряжения питания подключен к отрицательному выводу каждого из N ключей с гальванической развязкой и является выходом «общий» устройства, дополнительно введены: блок защиты от превышения и переполюсировки напряжения питания и перегрузок по току (2), на входы которого подается положительное постоянное напряжение питания от источника постоянного напряжения питания, выполненного в виде внешнего источника постоянного напряжения питания с изменяемым выходным напряжением (1), блок задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3), входы которого соединены с выходами блока защиты от превышения и переполюсировки напряжения питания и перегрузок по току, блок стабилизации напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией (7), входы которого соединены со входами блока задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3), блок задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8), N идентичных блоков двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току (5), блок световой индикации положительной и отрицательной полярности входного напряжения для каналов дискретного ввода (4), блок световой индикации положительной и отрицательной полярности напряжения каналов дискретного вывода (9), соединенные таким образом, что положительный выход блока задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3), подключен ко входам N идентичных блоков двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току (5) через диоды (29, 37), установленные в этих блоках, выходы N идентичных блоков двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току подключены ко входам N идентичных блоков ключей с гальванической развязкой (6), выполненных в виде N идентичных блоков двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой, а отрицательный выход блока задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3), подключен к N выходам «общий», являющихся выходами «общий» устройства, при этом положительный выход блока задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8), соединен с N входами блоков усилителей тока (10), выполненных в виде N блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока, а отрицательный выход блока задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8), соединен с выходом «общий» N блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока (10), являющихся входами «общий» устройства и соединен с N отрицательных входов N двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой (6), являющихся входами управления, а N выходов блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока соединены соответственно с N положительными входами, являющимися входами управления двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой, где N - число каналов дискретного вывода и каналов дискретного ввода, которое обслуживает описываемое многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов, при этом:

1. каждый из N блоков двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой содержит диодный мост, соединенный со входом оптронной развязки, выполненной в виде двух управляемых ключевых элементов, включенных встречно последовательно, резистор, подключенный параллельно входу управления управляемых ключевых элементов и два двунаправленных TVS диода, подключенных к каждому из выходов управляющего элемента одним выводом, вторые выводы каждого из двунаправленных TVS диодов подключены к общему проводу коммутируемого сигнала;

2. каждый из N блоков двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току выполнен в виде двух параллельных ветвей, на входах которых установлены два разнонаправленных диода, соединенных со входом блока через самовосстанавливающийся предохранитель, причем каждая ветвь содержит два биполярных транзистора и два резистора, включенных по схеме с параллельной обратной связью по току, а так же светодиод, однонаправленный TVS диод, установленные разнонаправлено;

3. каждый из N блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока выполнен в виде двух параллельных ветвей с общим входом управления, каждая из ветвей содержит два одинаково направленных диода, причем один из диодов каждой ветви соединен через самовосстанавливающийся предохранитель со входом блока, другой диод каждой ветви соединен с выходом блока, двунаправленный TVS диод подключен между входом управления и общим проводом блока, а диоды в разных ветвях установлены разнонаправленно;

4. блок стабилизации напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией выполнен в виде конденсатора входного фильтра, DC-DC конвертора с гальванической изоляцией, резистора подстройки выходного напряжения DC-DC конвертора с гальванической изоляцией, конденсатор выходного фильтра DC-DC конвертора с гальванической изоляцией, резистора, стабилизатора напряжения с возможностью подстройки выходного напряжения, подстроечный резистор для установки выходного напряжения стабилизатора напряжения, резистор, конденсатор выходного фильтра стабилизатора напряжения;

5. блок задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3) соединен с блоком световой индикации положительной и отрицательной полярности входного напряжения для каналов дискретного ввода (4);

6. блок задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8) соединен с блоком световой индикации положительной и отрицательной полярности напряжения каналов дискретного вывода (9);

7. диапазон напряжений уровня регулируемых логических сигналов внешнего источника постоянного напряжения составляет от минус 24 до минус 1,8 В при отрицательной полярности логического сигнала и от 1,8 до 24 В при положительной полярности логического сигнала.

Достигаемые технические результаты обеспечиваются полной совокупностью указанных существенных признаков, т.е. как построением всей схемы устройства, так и отдельных ее блоков. Обеспечение многоканального съема как положительных, так и отрицательных, т.е. двухполярных, управляющих логических сигналов от каналов дискретного вывода типа «сухой контакт» обусловлено тем, что технически решено условие прохождения сигналов по блокам схемы без искажений и ограничений.

Схема выполнена в виде двух независимых участков цепи, связанных сигналами управления, первый участок цепи отвечает за подачу логических сигналов на выходы устройства, а второй участок цепи отвечает за подачу напряжения питания на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» от внешнего источника постоянного напряжения питания с изменяемым выходным напряжением.

Напряжение питания первого участка цепи обеспечивается внешним источником постоянного напряжения питания с изменяемым выходным напряжением (1) и определяет уровень логических сигналов на N выходах устройства, то есть на входах N каналов дискретного ввода. Подача и выключение выходных логических сигналов на выходы устройства производится за счет управления двунаправленными, двухполярными ключами с гальванической развязкой (6.1-6.N) со входов N блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока (10.1-10.N), а полярность сигналов на выходах устройства задается блоком задания полярности входного напряжения (3), подаваемого на каналы дискретного ввода, через N блоков двухполярных источников напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току (5.1-5.N) и через N блоков двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой (6.1-6.N).

Каждый из N блоков двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току (5) выполнен в виде двух параллельных ветвей, на входах которых установлены два разнонаправленных диода, соединенных со входом блока через самовосстанавливающийся предохранитель, причем каждая ветвь содержит два биполярных транзистора и два резистора, включенных по схеме с параллельной обратной связью по току, а так же светодиод, однонаправленный TVS диод, установленные разнонаправлено и обеспечивает протекание тока как положительной, так и отрицательной направленности на N блоков двунаправленных двухполярных ключей с гальванической изоляцией, так и ограничение по току, которое обеспечивается путем выбора номинала сопротивления резисторов 33 и 41, подключенных параллельно р-n переходам биполярных транзисторов 32 и 40, соответственно (фиг. 5).

Каждый из N блоков двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой (6) содержит диодный мост, соединенный со входом оптронной развязки, выполненной в виде двух управляемых ключевых элементов, включенных встречно последовательно, резистор, подключенный параллельно входу управления управляемых ключевых элементов и два двунаправленных TVS диода, подключенных к каждому из выходов управляющего элемента одним выводом, вторые выводы каждого из двунаправленных TVS диодов подключены к общему проводу коммутируемого сигнала и обеспечивает прохождение сигнала в двух направлениях, причем полярность сигналов управления ключа, может быть как положительной, так и отрицательной за счет применения диодного моста.

Второй участок цепи, отвечает за подачу напряжения питания на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» от внешнего источника постоянного напряжения питания с изменяемым выходным напряжением (1) через блок стабилизации напряжения (7), блок задания полярности напряжения (8), подаваемого на каналы дискретного вывода и N блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока (10) и прохождение логического сигнала от входов схемы на входы управления N блоков двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой (6). Блок стабилизации напряжения в этом участке цепи обеспечивает гальваническую развязку каналов дискретного вывода от источника питания и от каналов дискретного ввода и возможность подачи как положительных, так и отрицательных напряжений на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» независимо от полярности напряжения логических сигналов, подаваемых на каналы дискретного ввода.

Каждый из N блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока выполнен в виде двух параллельных ветвей с общим входом управления, каждая из ветвей содержит два одинаково направленных диода, причем один из диодов каждой ветви соединен через самовосстанавливающийся предохранитель со входом блока, другой диод каждой ветви соединен с выходом блока, двунаправленный TVS диод подключен между входом управления и общим проводом блока, а диоды в разных ветвях установлены разнонаправленно.

Уровень логического сигнала определяется напряжением внешнего источника постоянного напряжения питания с изменяемым выходным напряжением и также зависит от параметров и номиналов электронных элементов устройства и параметров внешнего источника питания. Уровень определяется тем, что описанные выше построение схемы и отдельных блоков устройства обеспечивает диапазон логического сигнала как в положительной, так и в отрицательной области. Предложенная схема многоканального устройства съема и подачи двухполярных логических сигналов позволяет принимать на входы и выдавать на выходы сигналы как положительной, так и отрицательной полярности, регулировать уровень напряжения выходных логических сигналов от 1,8 до 24 В и от минус 24 В до минус 1,8 В.

На фиг. 1 приведена блок-схема заявленного Многоканального устройства съема и подачи двухполярных логических сигналов, а далее на чертежах фиг. 2-фиг. 10 приведены примеры выполнения каждого блока.

На чертеже фиг. 1 и далее в тексте обозначены блоки:

1 - внешний источник постоянного напряжения питания с изменяемым выходным напряжением;

2 - блок защиты от превышения и переполюсировки напряжения питания и перегрузок по току;

3 - блок задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода;

4 - блок световой индикации положительной и отрицательной полярности входного напряжения для каналов дискретного ввода;

5 - блок двунаправленных двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току

6 - блок двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой с 1 по N;

7 - блок стабилизации напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией;

8 - блок задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт»;

9 - блок световой индикации положительной и отрицательной полярности напряжения каналов дискретного вывода;

10 - блок двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока с 1 по N.

Устройство содержит внешний источник постоянного напряжения питания с изменяемым выходным напряжением (1), который является входом предложенного устройства и соединен с блоком защиты от превышения и переполюсировки напряжения питания и перегрузок по току (2), блок переключения полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3), вход которого соединен с выходом блока защиты от превышения и переполюсировки напряжения питания и перегрузок по току (2) и со входом блока стабилизатора напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией (7), блок световой индикации положительной и отрицательной полярности входного напряжения для каналов дискретного ввода (4), вход которого соединен с выходом блока переключения полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3) и входами двунаправленных двухполярных источников постоянного напряжения с ограничением уровня выходного тока и со световой индикацией протекающего тока (5.1-5.N), соединенных с блоками двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой (6.1-6.N), выходы которых являются выходами предложенного устройства, управляющий вход каждого блока двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой (6.1-6.N) соединен с соответствующим выходом блока двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока (10.1-10.N), блок стабилизации напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией (7), блок переключения полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8), вход которого соединен с выходом блока стабилизации напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией (7), блок световой индикации положительной и отрицательной полярности напряжения каналов дискретного вывода (9), вход которого соединен с выходом блока переключения полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8), блоки двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока (10.1-10.N), все входы которых соединены с выходом блока световой индикации положительной и отрицательной полярности напряжения каналов дискретного вывода (9), каждый вход блока двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока (10.1-10.N) соединен с одним из выходов каналов дискретного вывода типа «сухой контакт» и является одним из входов предлагаемого устройства, где N - число каналов дискретного вывода и каналов дискретного ввода, которое обслуживает описываемое многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов.

Приведенные ниже примеры подтверждают, но не ограничивают предлагаемое изобретение.

На фиг. 2 приведен пример реализации схемы блока защиты от превышения и переполюсировки напряжения питания и перегрузок по току. Схема содержит: самовосстанавливающийся предохранитель 11, выключатель питания устройства 12, диод Шоттки 13, однонаправленный TVS диод 14.

На фиг. 3 приведен пример реализации схемы блока задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода. Схема содержит сдвоенный переключатель на два положения 15.

На фиг. 4 приведен пример реализации схемы блока световой индикации положительной и отрицательной полярности входного напряжения для каналов дискретного ввода. Схема содержит: диоды 17, 26, микросхемы источников стабильного тока 18, 25, задаваемого внешними элементами, токозадающие резисторы 9, 24, резисторы 20, 23, ограничивающие рассеиваемую мощность микросхем источников стабильного тока, бирюзовый светодиод 21, оранжевый светодиод 22, однонаправленные TVS диоды 16, 27.

На фиг. 5 приведен пример реализации схемы блока двунаправленного двухполярного источника постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока. Схема содержит: конденсатор 28, диоды 29, 37, резисторы 30, 33, 35, 38, 41, 43, NPN транзисторы 31, 32, PNP транзисторы 39, 40, зеленый светодиод 34, красный светодиод 42, однонаправленные TVS диоды 36, 44, самовосстанавливающийся предохранитель 45.

На фиг. 6 приведен пример реализации схемы блока двунаправленного двухполярного ключа с гальванической развязкой. Схема содержит: диодный мост 46, резистор 47, микросхему ключа с гальванической развязкой 34, двунаправленные TVS диоды 49, 50.

На фиг 7 приведен пример реализации схемы блока стабилизации напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией. Схема содержит: конденсатор входного фильтра DC-DC конвертора с гальванической изоляцией 51, DC-DC конвертор с гальванической изоляцией 52, резистор подстройки выходного напряжения DC-DC конвертора с гальванической изоляцией 53, конденсатор выходного фильтра DC-DC конвертора с гальванической изоляцией 54, резистор 55, стабилизатор напряжения с возможностью подстройки выходного напряжения 56, подстроечный резистор для установки выходного напряжения стабилизатора напряжения 57, резистор 59, конденсатор выходного фильтра стабилизатора напряжения 58.

На фиг 8 приведен пример реализации схемы блока задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт». Схема содержит: спаренный переключатель на два положения 60, однонаправленный TVS диод 61.

На фиг. 9 приведен пример реализации схемы блока световой индикации положительной и отрицательной полярности напряжения каналов дискретного вывода. Схема содержит: диоды 63, 72, микросхемы источников стабильного тока, задаваемого внешними элементами 64, 71, токозадающие резисторы 65, 70, резисторы, ограничивающие рассеиваемую мощность микросхем источников стабильного тока 66, 69, белый светодиод 67, фиолетовый светодиод 68, однонаправленные TVS диоды 62, 73.

На фиг. 10 приведен пример реализации схемы блока двунаправленного двухполярного усилителя тока со световой индикацией протекающего тока. Схема содержит: конденсатор 74, диоды 75, 83, 85, 92, двунаправленный TVS диод 78, резисторы 76, 77, 79, 81, 86, 87, 89, 88, PNP транзистор 80, желтый светодиод 82, однонаправленные TVS диоды 84, 93, NPN транзистор 90, синий светодиод 91, самовосстанавливающийся предохранитель 94.

Многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов работает следующим образом. Входные логические сигналы с N выходов модулей дискретного вывода типа «сухой контакт» или от N датчиков типа «сухой контакт» приходят на входы блока двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока (10.1-10.N). Сигналы усиливаются усилителями тока со световой индикацией протекающего тока (10.1-10.N) после чего усиленные токовые сигналы попадают на управляющие входы блоков двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой (6.1-6.N) и вызывают их срабатывание. При срабатывании двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой (6.1-6.N) сигнал в виде импульса напряжения с выходов двунаправленных двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока и ограничением протекающего тока (5.1-5.N) попадают на N входов каналов дискретного ввода и вызывают срабатывание каналов дискретного ввода.

Устройство обеспечивает различную световую индикацию подачи входного логического сигнала от канала дискретного вывода типа «сухой контакт» как при положительном, так и при отрицательном напряжении питания канала дискретного вывода типа «сухой контакт» на входы устройства и различную световую индикацию протекания выходного тока при подаче логических сигналов положительной и отрицательной полярности на входы каналов дискретного ввода.

Устройство позволяет использовать четыре режима работы:

- положительное напряжение на N выходах модулей дискретного вывода типа «сухой контакт» и положительная полярность логических сигналов на входах модулей дискретного ввода;

- отрицательное напряжение на N выходах модулей дискретного вывода типа «сухой контакт» и отрицательная полярность логических сигналов на входах модулей дискретного ввода;

- положительное напряжение на N выходах модулей дискретного вывода типа «сухой контакт» и отрицательная полярность логических сигналов на входах модулей дискретного ввода;

- отрицательное напряжение на N выходах модулей дискретного вывода типа «сухой контакт» и положительная полярность логических сигналов на входах модулей дискретного ввода.

Используя предложенную в заявке структурную схему устройства, был изготовлен модуль для проверки каналов дискретного ввода-вывода.

Получена следующая совокупность параметров:

количество проверяемых каналов дискретного вывода 16,

количество проверяемых каналов дискретного ввода 16,

уровень логического сигнала на входах каналов дискретного ввода:

от минус 24 до минус 1,8 В при отрицательной полярности логического сигнала и

от 1,8 до 24 В при положительной полярности логического сигнала,

разноцветная световая индикация при подаче сигналов положительной и отрицательной полярности как на вход, так и на выход предложенной схемы устройства.

Источники информации

1. Рыбаков С.И., Алексеев К.А. Схемотехника дискретных модулей ввода-вывода программируемых логических контроллеров. Актуальные проблемы авиации и космонавтики, том 1, № 12, 2016 г., стр. 711-713.

2. Схема блока сопряжения LPN порта ПК с блоком электроуправляемых клапанов робота-манипулятора РФ-202М.

https://studbooks.net/2341073/tehnika/blok_elktricheskih_klyuchey

Изобретение относится к электронике, а именно к схемам проверки модулей дискретного ввода и модулей дискретного вывода. Технический результат заключается в обеспечении устройства для многоканального съема как положительных, так и отрицательных управляющих логических сигналов от N каналов дискретного вывода типа «сухой контакт» со световой индикацией приема логического сигнала в каждом канале, с возможностью переключения полярности питающего напряжения указанных каналов, а также с возможностью ограничения тока и регулирования уровня выходного напряжения логического сигнала на N выходах устройства на требуемом уровне и выдачи с них выходных логических сигналов как положительной, так и отрицательной полярности на входы пассивных каналов дискретного ввода с числом каналов N. Устройство содержит: блок защиты от превышения и переполюсировки напряжений питания и перегрузок по току, внешний источник напряжения, выполненный в виде внешнего источника постоянного напряжения с изменяемым выходным напряжением, блок задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода, блок двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока, блок стабилизации напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией, блок задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт», N блоков ключей с гальванической развязкой, выполненных в виде двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой, N блоков усилителей тока, выполненных в виде блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока. 7 з.п. ф-лы, 10 ил.

1. Многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов, содержащее источник постоянного напряжения питания, N идентичных блоков ключей с гальванической развязкой (6), входы которых связаны со входами устройства, положительный выход каждого из ключей с гальванической развязкой подключен ко входу одного из N идентичных блоков усилителей тока (10), общий провод каждого из блоков усилителей тока подключен к положительному полюсу источника постоянного напряжения питания, отрицательный полюс источника постоянного напряжения питания подключен к отрицательному выводу каждого из N ключей с гальванической развязкой и является выходом «общий» устройства, отличающееся тем, что дополнительно введены: блок защиты от превышения и переполюсировки напряжения питания и перегрузок по току (2), на входы которого подается положительное постоянное напряжение питания от источника постоянного напряжения питания, выполненного в виде внешнего источника постоянного напряжения питания с изменяемым выходным напряжением (1), блок задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3), входы которого соединены с выходами блока защиты от превышения и переполюсировки напряжения питания и перегрузок по току, блок стабилизации напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией (7), входы которого соединены со входами блока задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода, блок задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8), N идентичных блоков двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току (5), блок световой индикации положительной и отрицательной полярности входного напряжения для каналов дискретного ввода (4), блок световой индикации положительной и отрицательной полярности напряжения каналов дискретного вывода (9), соединенные таким образом, что положительный выход блока задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3) подключен ко входам N идентичных блоков двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току (5) через диоды (29, 37), установленные в этих блоках, выходы N идентичных блоков двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току подключены ко входам N идентичных блоков ключей с гальванической развязкой (6), выполненных в виде N идентичных блоков двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой, а отрицательный выход блока задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3) подключен к N выходам «общий» ключей с гальванической развязкой (6), являющихся выходами «общий» устройства, при этом положительный выход блока задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8), соединен с N входами блоков усилителей тока (10), выполненных в виде N блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока, а отрицательный выход блока задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8), соединен с выходом «общий» N блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока (10), являющихся входами «общий» устройства, и соединен с N отрицательных входов N двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой (6), являющихся входами управления, а N выходов блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока соединены соответственно с N положительными входами, являющимися входами управления двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой, где N - число каналов дискретного вывода и каналов дискретного ввода, которое обслуживает описываемое многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов.

2. Многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что каждый из N блоков двунаправленных двухполярных ключей с гальванической развязкой содержит диодный мост, соединенный со входом оптронной развязки, выполненной в виде двух управляемых ключевых элементов, включенных встречно последовательно, резистор, подключенный параллельно входу управления управляемых ключевых элементов, и два двунаправленных TVS диода, подключенных к каждому из выходов управляющего элемента одним выводом, вторые выводы каждого из двунаправленных TVS диодов подключены к общему проводу коммутируемого сигнала.

3. Многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что каждый из N блоков двухполярных источников постоянного напряжения со световой индикацией протекающего тока с ограничением по току выполнен в виде двух параллельных ветвей, на входах которых установлены два разнонаправленных диода (29, 37), соединенных со входом блока через самовосстанавливающийся предохранитель, причем каждая ветвь содержит два биполярных транзистора и два резистора, включенных по схеме с параллельной обратной связью по току, а также светодиод, однонаправленный TVS диод, установленные разнонаправлено.

4. Многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что каждый из N блоков двунаправленных двухполярных усилителей тока со световой индикацией протекающего тока выполнен в виде двух параллельных ветвей с общим входом управления, каждая из ветвей содержит два одинаково направленных диода, причем один из диодов каждой ветви соединен через самовосстанавливающийся предохранитель со входом блока, другой диод каждой ветви соединен с выходом блока, двунаправленный TVS диод подключен между входом управления и общим проводом блока, а диоды в разных ветвях установлены разнонаправленно.

5. Многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что блок стабилизации напряжения каналов дискретного вывода с гальванической изоляцией выполнен в виде конденсатора входного фильтра, DC-DC конвертора с гальванической изоляцией, резистора подстройки выходного напряжения DC-DC конвертора с гальванической изоляцией, конденсатора выходного фильтра DC-DC конвертора с гальванической изоляцией, резистора, стабилизатора напряжения с возможностью подстройки выходного напряжения, подстроечного резистора для установки выходного напряжения стабилизатора напряжения, резистора, конденсатора выходного фильтра стабилизатора напряжения.

6. Многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что блок задания полярности входного напряжения каналов дискретного ввода (3) соединен с блоком световой индикации положительной и отрицательной полярности входного напряжения для каналов дискретного ввода (4).

7. Многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что блок задания полярности напряжения, подаваемого на каналы дискретного вывода типа «сухой контакт» (8), соединен с блоком световой индикации положительной и отрицательной полярности напряжения каналов дискретного вывода (9).

8. Многоканальное устройство съема и подачи двухполярных логических сигналов по п. 1, отличающееся тем, что диапазон напряжений уровня регулируемых логических сигналов внешнего источника постоянного напряжения составляет от минус 24 до минус 1,8 В при отрицательной полярности логического сигнала и от 1,8 до 24 В при положительной полярности логического сигнала.