CN210835696U - 一种扩展io输出装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种扩展IO输出装置，包括：主控制模块，主控制模块设有输出母排；连接模块电连接于输出母排以接收控制信号；通讯拨码开关电连接于连接模块以接收控制信号并输出通讯链路信号；地址拨码开关用于形成并发送配置地址信号；IO扩展器电连接于通讯拨码开关与地址拨码开关以接收通讯链路信号和配置地址信号并输出选择信号；驱动模块电连接于IO扩展器以接收选择信号并发送驱动信号；输出接口电连接于驱动模块以接收驱动信号并选择对应输出接口接入主控制模块的控制信号。通过根据通讯链路信号和配置地址信号形成对应的选择信号，驱动模块根据选择信号驱动对应输出接口发送控制信号，实现输出接口的扩展，以满足更多***设备的驱动与控制。

Description

一种扩展IO输出装置

技术领域

本实用新型涉及自动化控制的技术领域，尤其是涉及一种扩展IO输出装置。

背景技术

目前工业控制领域自动化中广泛应用的是PLC，可编程逻辑控制器(Progr 一种扩展IO输出装置mm一种扩展IO输出装置ble Logic Controller，简称PLC)。可编程控制器由内部CPU，指令及资料内存、输入输出单元、电源模组、数字模拟等单元所模组化组合成。用户可以根据自己的需要自行编辑相应的用户程序来满足不同的自动化生产要求。但是成本高，效益不明显，在同样的设备、夹具、治具、屏蔽箱中如果用PLC控制如果实现多功能并存的需求将会大大增加该设备的成本，也同样因为设备的空间大小需要考量安装方式的多样及难度。

在实际应用中，我们常常不得不考虑中大型控制***，这个时候会有很多负载需要控制驱动的问题，很明显光有一块主板或者主模块很难满足其需求。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种扩展IO输出装置，能够扩展多个输出接口，以满足日常中中大型测控项目***的信号传输。

第一方面，本实用新型的一个实施例提供了一种扩展IO输出装置：一种扩展IO输出装置，包括：

主控制模块，所述主控制模块连接有输出母排，所述主控制模块通过输出母排发送控制信号；

连接模块，电连接于所述输出母排以接收控制信号；

若干通讯拨码开关，电连接于所述连接模块以接收控制信号，根据控制信号选择不同的通讯链路信号；

地址拨码开关，用于形成并发送配置地址信号；

IO扩展器，电连接于所述通讯拨码开关与地址拨码开关以接收通讯链路信号和配置地址信号并输出选择信号；

驱动模块，电连接于所述IO扩展器以接收选择信号并发送驱动信号；

输出接口，电连接于所述驱动模块以接收驱动信号并选择对应所述输出接口接入所述主控制模块的控制信号。

本实用新型实施例的一种扩展IO输出装置至少具有如下有益效果：IO扩展器根据通讯拨码开关的通讯链路信号和地址拨码开关的配置地址信号以输出选择信号，驱动模块根据选择信号控制对应的输出接口驱动以输出主控制模块的控制信号，从而实现输出端口的快速扩展，且不影响主控制模块的运行速率，且满足更多***设备的驱动与控制。

根据本实用新型的另一些实施例的一种扩展IO输出装置，种扩展IO输出装置，其特征在于，还包括光耦隔离模块，所述光耦隔离模块电连接于所述IO 扩展器与所述驱动模块之间以接收选择信号并将所述主控制模块发出的控制信号中的剑锋脉冲信号隔离。

根据本实用新型的另一些实施例的一种扩展IO输出装置，一种扩展IO输出装置还包括滤波模块，所述滤波模块电连接于所述光耦隔离模块与驱动模块之间以将所述主控制模块发出的控制信号中的高频脉冲信号滤除。

根据本实用新型的另一些实施例的一种扩展IO输出装置，一种扩展IO输出装置，其特征在于，还包括指示模块，所述指示模块电连接于所述驱动模块以接收驱动信号并输出指示信号。

根据本实用新型的另一些实施例的一种扩展IO输出装置，所述光耦隔离模块包括若干光耦隔离单元，所述光耦隔离单元包括：第一隔离电阻、第二隔离电阻、加速电阻、光电耦合器、第一隔离电容以及第二隔离电容；

所述第一隔离电阻的一端连接电源，另一端连接所述光电耦合器的第一输入端；

所述第二隔离电阻的一端连接所述光电耦合器的第一输出端，另一端连接电源；

所述加速电阻的一端连接电源，另一端连接所述光电耦合器的第二输入端和所述IO扩展器；

所述第一隔离电容的一端连接所述第二隔离电阻与所述光电耦合器的第一输出端之间，另一端接地；

所述第二隔离电容的一端连接所述光电耦合器的第二输出端与所述驱动模块，另一端接地。

根据本实用新型的另一些实施例的一种扩展IO输出装置，所述滤波模块包括若干滤波单元，所述滤波单元包括：滤波电容、滤波电阻以及滤波二极管；

所述滤波电容的一端与所述驱动模块和所述光电耦合器的第二输出端连接，另一端与所述驱动模块连接；

所述滤波电阻的一端与所述驱动模块、滤波电阻的一端连接，另一端接地；

所述滤波二极管的正极与所述驱动模块、所述输出接口连接，所述滤波二极管的负极与电源连接。

根据本实用新型的另一些实施例的一种扩展IO输出装置，所述指示模块包括若干指示单元，所述指示单元包括指示电阻以及发光二极管；

所述指示电阻一端与电源连接，另一端与所述发光二极管的正极连接；

所述发光二极管的负极与所述输出接口连接。

根据本实用新型的另一些实施例的一种扩展IO输出装置，所述驱动模块包括若干驱动单元，所述驱动单元包括MOS管；

所述MOS管的栅极与所述光电耦合器的第二输出端连接；

所述MOS管的漏极与所述输出接口连接；

所述MOS管的源极接地。

根据本实用新型的另一些实施例的一种扩展IO输出装置，所述IO扩展器的型号为TCA9535。

附图说明

图1本实用新型实施例中一种扩展IO输出装置的一具体实施例的模块框图；

图2本实用新型实施例中一种扩展IO输出装置的一具体实施例中连接模块的电路原理图；

图3本实用新型实施例中一种扩展IO输出装置的一具体实施例中通讯拨码开关和地址拨码开关的电路原理图；

图4本实用新型实施例中一种扩展IO输出装置的一具体实施例中IO扩展器的电路原理图；

图5本实用新型实施例中一种扩展IO输出装置的一具体实施例中光耦隔离模块的电路原理图；

图6本实用新型实施例中一种扩展IO输出装置的一具体实施例中光耦隔离接模块的电路原理图；

图7本实用新型实施例中一种扩展IO输出装置的一具体实施例中驱动模块和滤波模块的电路原理图；

图8本实用新型实施例中一种扩展IO输出装置的一具体实施例中指示模块的电路原理图。

附图标记：100、主控制模块；200、连接模块；300、通讯拨码开关；400、地址拨码开关；500、IO扩展器；600、驱动模块；700、输出接口；800、光耦隔离模块；900、滤波模块；110、指示模块。

具体实施方式

以下将结合实施例对本实用新型的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本实用新型的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。

在本实用新型实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1，本实用新型实施例公开了一种扩展IO输出装置，包括：主控制模块100、连接模块200、若干通讯拨码开关300、地址拨码开关400、IO扩展器500、驱动模块600以及输出接口700，主控制模块100设有输出母排，主控制模块100通过输出母排将主控制模块100中的控制信号发送出去，连接模块 200连接输出母排以接收控制信号并进行传输；若干通讯拨码开关300电连接连接模块200以接收控制信号并根据控制信号选择不同的通讯链路信号；地址拨码开关400用于形成并发送配置地址信号；IO扩展器500电连接于若干通讯拨码开关300与地址拨码开关400以接收通讯链路信号和配置地址信号并输出选择信号；驱动模块600电连接IO扩展器500以接收选择信号并输出驱动信号，输出接口700电连接驱动模块600以接收驱动信号，根据驱动信号驱动对应的输出接口700启动从而该输出接口700发送出主控制模块100对应的控制信号，其中控制信号中包括预置程序信号与输出控制信号，预置程序信号主要用于控制通讯拨码开关300和地址拨码开关400之间的通讯链路信号和配置地址信号，IO扩展器500接收到通讯链路信号和配置地址信号以形成选择信号，该选择信号为对应选择哪一个输出接口700发送输出控制信号，然后通过驱动模块600驱动对应的输出接口700启动发送控制信号，通过该方式只需要设置预置程序即可根据预置程序逐个选择对应的输出接口700发送控制信号。即可实现多个输出扩展，且不影响主控制模块100的运行效率，也能保证多个***设备集中在一个主控制模块 100上进行控制。

一种扩展IO输出装置还包括光耦隔离模块800、滤波模块900以及指示模块110，光耦隔离模块800电连接IO扩展器500于驱动模块600之间以将主控制模块100发出的控制信号中的剑锋脉冲信号隔离，滤波模块900电连接于光耦隔离模块800与驱动模块600之间以将主控制模块100发送的控制信号中的高频脉冲信号滤除，指示模块110电连接于驱动模块600以接收驱动信号并输出指示信号，通过光耦隔离模块800将控制信号的剑锋脉冲信号隔离，滤波模块900 将控制信号中高频脉冲信号过滤，以保证输出到***设备的控制信号为干净、稳定的。

综上，通过控制信号中的预置程序信号以控制若干通讯拨码开关300和地址拨码开关400选择对应的通讯链路信号和配置地址信号，IO扩展器500根据通讯链路信号和配置地址信号形成对应的选择信号，驱动模块600根据选择信号驱动对应输出接口700启动，以通过预置程序即可实现不同输出接口700输出控制信号，以实现多个输出扩展，实现整个***的集中控制。

实施例二：参照图1和图2，连接模块200包括连接器、第一连接电容C01、第二连接电容C02、第三连接电容C03、第四连接电容C04、第五连接电容C06 以及第六连接电容C06，连接器为20个端口的连接器，且第一连接电容C01的一端连接连接器的第十九引脚另一端接地，第三连接电容C03的一端与连接器的第十九引脚另一端接地，第二连接电容C02一端与连接器的第十四引脚另一端接地，第五连接电容C05与第二连接电容C02并联，第四连接电容C04一端与连接器的第十八引脚连接另一端接地，通过第一连接电容C01值第六连接电容的设置以保持连接器传输的信号更加稳定。

参照图1和图3，通讯拨码开关300在本实施例设置四个，地址拨码开关400 设置一个，且通讯拨码开关300设置四个，且四个拨码开关的连接关系如图所示。四个通讯拨码开关300可以根据通讯拨码开关300的控制选择不同的通讯链路进而确定对应的协议通道。地址拨码开关400的配置方式为“00”、“01”、“10”、“11”，则每个通道可以配置四个地址，且每个地址对应输出端口的16路输出，所以通过通讯拨码开关300和地址拨码开关400的匹配以满足256路负载或输出信号的控制于驱动，能够满足该行业中中大型测控项目***的信号控制需要。

参照图1和图4，IO扩展器500的型号为TCA9535，TCA9535芯片内部一共8个寄存器，具体功能如下：根据读取SCL端、SDA端接入的通讯链路信号和A0端的配置地址信号，以设置P00～P07、P10～P17其中一个做为输出，TCA9535 需要设置P00端口为输出时，在程序的应用逻辑中调用写P00端口来点亮指示模块110中对应的指示灯。IO扩展器500的端口包括连接端、SCL端、SDA端、 A0端以及A1端，连接端与光耦隔离模块800连接，SCL端和SDA端与4个通讯拨码开关300连接，A0端和A1端与地址拨码开关400连接。通过通讯拨码开关300选择不同的通讯链路后确定SCL端和SDA端的协议通道，然后地址拨码开关400配置不同的地址通过A0端和A1端发送，从而IO扩展器500根据通讯链路和配置地址以选择对应连接端输出选择信号。

参照图1、图5以及图6，光耦隔离模块800包括若干光耦隔离单元，在本实施例中对应IO扩展器500的连接段设置16个光耦隔离单元，且光耦隔离单元包括：第一隔离电阻、第二隔离电阻、加速电阻、光电耦合器、第一隔离电容以及第二隔离电容，在本实施例中第一隔离电阻对应说明书附图中而的第一百电阻 R100至第一百零七电阻R107、第一百零八电阻R108至第一百一十五电阻R115 之间其中一个。第二隔离电阻为第二十一电阻R21至第二十八电阻R28、第二十九电阻R29至第三十六电阻R36之间其中一个。加速电阻为第一百四十电阻 R140至第一百四十七电阻R147、第一百四十九电阻R149至第一百五十八电阻 R158之间其中一个。第一隔离电容为第三十电容C30至第四十五电容C45其中一个，而第二隔离电容为第四十六电容C46至第六十一电容C61之中的一个。第一隔离电阻的一端连接电源，另一端连接光电耦合器的第一输入端；第二隔离电阻的一端连接光电耦合器的第一输出端，另一端连接电源；加速电阻的一端连接电源，另一端连接光电耦合器的第二输入端和IO扩展器500；第一隔离电容的一端连接第二隔离电阻与光电耦合器的第一输出端之间，另一端接地；第二隔离电容的一端连接光电耦合器的第二输出端与驱动模块600，另一端接地。通过第一隔离电阻和第二隔离电阻可以对光电耦合器起到限流作用，而加速电阻主要用于增加IO扩展器500的驱动能力和快速响应能力，而第一隔离电容和第二隔离电容主要滤除通过IO扩展器500传输过来的控制信号中的高频脉冲信号，可以智能家居光电耦合器的坑干扰能力，且驱动能力也变得更加稳定。

参照图1和图7，驱动模块600包括若干驱动单元，且在本实施例中设置16 个驱动单元，驱动单元包括MOS管，MOS管的栅极与光电耦合器的第二输出端连接，MOS管的漏极与输出接口700连接，MOS管的源极接地。在在本实施例中MOS管的型号为30N06，且主控制模块100通过连接模块200、IO扩展器500 输出至光耦隔离模块800，光电耦合器将控制信号中的剑锋脉冲信号隔离后输出至MOS管的栅极，则控制对应的MOS管闭合后，对应的输出接口700连通，该输出接口700输出对应的控制信号，以实现多个输出的扩展。

滤波模块900包括若干滤波单元，且在本实施例对应的滤波单元设置十六个，滤波单元包括：滤波电容、滤波电阻以及滤波二极管，其中滤波电容对应图中第六十二电容C62至第七十七电容C77中一个，而滤波电阻对应图中第三十七电阻R37至第五十二电阻R52之间的一个，同样滤波二极管对应图中第一二极管DK1至第十六二极管DK16之中的一个。滤波电容的一端与驱动模块600 和所述光电耦合器的第二输出端连接，另一端与驱动模块600连接；滤波电阻的一端与驱动模块600、滤波电阻的一端连接，另一端接地；滤波二极管的正极与驱动模块600、所述输出接口700连接，滤波二极管的负极与电源连接。通过滤波电阻和滤波电容能够滤除干扰信号，且滤波二极管主要用于快速吸收或泄放感性负载在接通或关断时产生的电压脉冲，用来把线圈产生的反向电势释放掉。

参照图1和图8，指示模块110包括若干指示单元，所述指示单元包括指示电阻以及发光二极管，其中指示电阻为图中第一百二十电阻R120至第一百三十五电阻R135之中一个，且发光二极管为图中第十发光二极管LED10至第十八发光二极管LED18之中的一个，指示电阻一端与电源连接，另一端与发光二极管的正极连接,发光二极管的负极与所述输出接口700连接。通过发光二极管的显示以显示当前输出和驱动状态，以便于使用者或维护人员快速查找问题。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所述技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (9)

1.一种扩展IO输出装置，其特征在于，包括：

主控制模块，所述主控制模块连接有输出母排，所述主控制模块通过输出母排发送控制信号；

连接模块，电连接于所述输出母排以接收控制信号；

若干通讯拨码开关，电连接于所述连接模块以接收控制信号，根据控制信号选择不同的通讯链路信号；

地址拨码开关，用于形成并发送配置地址信号；

IO扩展器，电连接于所述通讯拨码开关与地址拨码开关以接收通讯链路信号和配置地址信号并输出选择信号；

驱动模块，电连接于所述IO扩展器以接收选择信号并发送驱动信号；

输出接口，电连接于所述驱动模块以接收驱动信号并选择对应所述输出接口接入所述主控制模块的控制信号。

2.根据权利要求1所述的一种扩展IO输出装置，其特征在于，还包括光耦隔离模块，所述光耦隔离模块电连接于所述IO扩展器与所述驱动模块之间以接收选择信号并将所述主控制模块发出的控制信号中的剑锋脉冲信号隔离。

3.根据权利要求2所述的一种扩展IO输出装置，其特征在于，还包括滤波模块，所述滤波模块电连接于所述光耦隔离模块与驱动模块之间以将所述主控制模块发出的控制信号中的高频脉冲信号滤除。

4.根据权利要求3所述的一种扩展IO输出装置，其特征在于，还包括指示模块，所述指示模块电连接于所述驱动模块以接收驱动信号并输出指示信号。

5.根据权利要求3所述的一种扩展IO输出装置，其特征在于，所述光耦隔离模块包括若干光耦隔离单元，所述光耦隔离单元包括：第一隔离电阻、第二隔离电阻、加速电阻、光电耦合器、第一隔离电容以及第二隔离电容；

所述第一隔离电阻的一端连接电源，另一端连接所述光电耦合器的第一输入端；

所述第二隔离电阻的一端连接所述光电耦合器的第一输出端，另一端连接电源；

所述加速电阻的一端连接电源，另一端连接所述光电耦合器的第二输入端和所述IO扩展器；

所述第一隔离电容的一端连接所述第二隔离电阻与所述光电耦合器的第一输出端之间，另一端接地；

所述第二隔离电容的一端连接所述光电耦合器的第二输出端与所述驱动模块，另一端接地。

6.根据权利要求5所述的一种扩展IO输出装置，其特征在于，所述滤波模块包括若干滤波单元，所述滤波单元包括：滤波电容、滤波电阻以及滤波二极管；

所述滤波电容的一端与所述驱动模块和所述光电耦合器的第二输出端连接，另一端与所述驱动模块连接；

所述滤波电阻的一端与所述驱动模块、滤波电阻的一端连接，另一端接地；

所述滤波二极管的正极与所述驱动模块、所述输出接口连接，所述滤波二极管的负极与电源连接。

7.根据权利要求4所述的一种扩展IO输出装置，其特征在于，所述指示模块包括若干指示单元，所述指示单元包括指示电阻以及发光二极管；

所述指示电阻一端与电源连接，另一端与所述发光二极管的正极连接；

所述发光二极管的负极与所述输出接口连接。

8.根据权利要求5所述的一种扩展IO输出装置，其特征在于，所述驱动模块包括若干驱动单元，所述驱动单元包括MOS管；

所述MOS管的栅极与所述光电耦合器的第二输出端连接；

所述MOS管的漏极与所述输出接口连接；

所述MOS管的源极接地。

9.根据权利要求1所述的一种扩展IO输出装置，其特征在于，所述IO扩展器的型号为TCA9535。

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