TWI647554B

TWI647554B - Tandem signal transmission control module

Info

Publication number: TWI647554B
Application number: TW107104825A
Authority: TW
Inventors: 袁志堅
Original assignee: 凱立自動化有限公司
Priority date: 2018-02-09
Filing date: 2018-02-09
Publication date: 2019-01-11
Also published as: TW201935157A

Abstract

本發明提供了一種串列式訊號傳輸控制模組，包括：互相串接的複數個驅動母版以及多個控制模塊。該等驅動母版用以收集及傳輸一偵測訊號至一系統控制器，該驅動母版包括：一訊號輸入口、複數個插槽、一處理器以及一訊號輸出口。該處理器與該訊號輸入口、複數個插槽以及該訊號輸出口電性連接，該訊號輸出口可與另一個驅動母版之訊號輸入口電性連接。該控制模塊包括：一連接端、一訊號傳輸端以及一功能電路。該連接端用以***該插槽，與該驅動母版電性連接。該訊號傳輸端用以與一外部感測器電性連接，以接收該外部感測器的一偵測訊號。該功能電路與該連接端、訊號傳輸端電性連接，用以將該偵測訊號傳遞至該處理器。透過上述訊號傳輸控制模組，系統控制器可根據一排序訊號排序該等驅動母版，並根據該等驅動母版的排序讀取該等偵測訊號或傳輸指令至該等外部感測器。

Description

串列式訊號傳輸控制模組

本發明之技術涉及自動控制領域，特別是指一種適用於RS-485通訊介面的串列式訊號傳輸控制模組。

由電信行業協會(TIA)及電子工業聯盟(EIA)聯合發布的標準RS-485通訊介面具有良好的抗雜訊干擾性，以及長距離傳輸和多站點能力等優點，使其成為序列介面的首選。實現此標準的數位通訊網可以在有電子雜訊的環境下進行長距離有效率的通訊。在線性多點匯流排的組態下，可以在一個網路上有多個接收器。因此適用在工業環境中。

一般而言，為了達到有效率的訊號傳輸，各種訊號感測器會以串接的方式與系統控制器連接。此時為了避免訊號相容性、干擾等問題，會製作一種通用式的電路板，或是針對客戶不同的需求製作專屬的電路板，以連接各式感測器。

然而，通用式的電路板有可能不使用全部的連接埠，造成空間上的浪費。且無論是哪一種電路板，當電路零件損壞時，考量到檢測維修的成本及時間，往往是直接更換一組新的電路板。再者，若客戶需要更換不同類型的訊號感測器時，又必須重新製作專屬的電路板，造成成本上升。

本發明之主要目的係提供一種訊號傳輸控制模組，可以根據需求快速且輕易地更換硬體裝置，再進行排序完成設置，以及只需更換少部份零件即可完成模組維修作業。為了達到上述目的，本發明係採取以下之技術手段予以達成，其中，本發明提供一種串列式訊號傳輸控制模組，包括：互相串接的複數個驅動母版以及多個控制模塊。該等驅動母版用以收集及傳輸一偵測訊號至一系統控制器，該驅動母版包括：一訊號輸入口、複數個插槽、一處理器以及一訊號輸出口。該處理器與該訊號輸入口、複數個插槽以及該訊號輸出口電性連接，該訊號輸出口可與另一個驅動母版之訊號輸入口電性連接。該控制模塊包括：一連接端、一訊號傳輸端以及一功能電路。該連接端用以***該插槽，與該驅動母版電性連接。該訊號傳輸端用以與一外部感測器電性連接，以接收該外部感測器的一偵測訊號。該功能電路與該連接端、訊號傳輸端電性連接，用以將該偵測訊號傳遞至該處理器。其中，該系統控制器根據一排序訊號排序該等驅動母版，並根據該等驅動母版的排序讀取該等偵測訊號或傳輸一指令至該等外部感測器。

在本發明較佳實施例中，該系統控制器與串接的複數個驅動母版其中之一電性連接。

在本發明較佳實施例中，該排序訊號啟動時，所有該驅動母版之訊號輸出口會輸出低位階給下一個驅動母版的訊號輸入口，最高位階之驅動母版佔一號排序，一號排序之驅動母版再輸出一高位階訊號至下一個驅動母版依序排序。

在本發明較佳實施例中，該驅動母版透過晶片控制訊號(Chip Select,CS)、時脈訊號(CLK)以及數據傳輸訊號(DATA)進行資料讀寫，該驅動母版透過該晶片控制訊號選擇該控制模塊，並依照該時脈訊號由該外部感測器端將偵測訊號從該控制模塊讀取該等偵測訊號或傳輸該指令。

在本發明較佳實施例中，該串列式訊號傳輸控制模組更包括一外殼，該外殼用以包覆該驅動母版，且該外殼具有複數個開孔，以提供該訊號輸入口、該訊號輸出口以及該訊號傳輸端的連接管道。

在本發明較佳實施例中，第n個驅動母版的訊號輸入口與第(n-1)個驅動母版的訊號輸出口直接對接，n為大於1的整數。

在本發明較佳實施例中，該複數個插槽的數量為八個，且該複數個驅動母版的最大數量為十二個。

1‧‧‧系統控制器

2,2a,2n‧‧‧驅動母版

20‧‧‧外殼

201‧‧‧開孔

21,21a‧‧‧訊號輸入口

22‧‧‧插槽

23‧‧‧處理器

24,24a‧‧‧訊號輸出口

3‧‧‧控制模塊

31‧‧‧連接端

32‧‧‧訊號傳輸端

33‧‧‧功能電路

4,4a‧‧‧外部感測器

5‧‧‧連接線

圖1為本發明串列式訊號傳輸控制模組較佳實施例之驅動母版示意圖。

圖2為本發明串列式訊號傳輸控制模組較佳實施例之驅動母版、控制模塊與外部感測器連接示意圖。

圖3為本發明串列式訊號傳輸控制模組較佳實施例之串接示意圖。

圖4為本發明串列式訊號傳輸控制模組較佳實施例之訊號時序圖。

為達成上述目的及功效，本發明所採用之技術手段及構造，茲繪圖就本發明較佳實施例詳加說明其特徵與功能如下，俾利完全了解，但須注意的是，所述內容不構成本發明的限定。

請同時參閱圖1、圖2及圖3所示，其為本發明串列式訊號傳輸控制模組較佳實施例之驅動母版示意圖、驅動母版、控制模塊與外部感測器連接示意圖以及串接示意圖。本發明之串列式訊號傳輸控制模組是應用於RS-485通訊界面自動控制的模組化驅動板塊，其較佳的工作電壓為24伏特(V)，靜態電流為6.5毫安培(mA)，掃描週期為32毫秒(ms)，絕緣耐壓為(AC 50/60Hz，3KV/min)，隔離電壓為(AC 500伏特)，較佳工作溫度介於攝氏負十度至六十度之間(-10~60℃)，較佳儲存溫度介於攝氏負四十度至八十五度之間(-40~85℃)。該串列式訊號傳輸控制模組包括：可互相串接的複數個驅動母版(2,2a,…2n)以及多個控制模塊3。

該等驅動母版(2,2a,…2n)以互相串接方式連接，每一個驅動母版2皆包括一訊號輸入口21、複數個插槽22、一處理器23以及一訊號輸出口24。其中，第n個驅動母版的訊號輸入口與第(n-1)個驅動母版的訊號輸出口可透過一連接線5對接，以形成該等驅動母版的互相串接形式。

該訊號輸入口21包括電源輸入端(V+,V-)、RS-485通訊界面傳輸端(T/R+,T/R-)以及主機模組連結線(Link I/O)。其中，串接序列中的第一個驅動母版2之訊號輸入口21與一系統控制器1電性連接，以接收該系統控制器1提供之電源供應、偵測訊號的傳輸以及控制訊號的傳輸。該系統控制器1可以為具有RS-485通訊界面的控制器或電腦，用以控制該等驅動母版的訊號傳輸。

該插槽22可透過銲接方式設置於該驅動母版2上，於本較佳實施例中，該等插槽的數量為八個，且為10pin腳位之插槽。

該處理器23與該訊號輸入口21、複數個插槽22電性連接，其可以為一控制電路，用以控制驅動母版2運作並提供偵測訊號的暫存。

該訊號輸出口24與訊號輸入口21相似，都包括電源輸入端(V+,V-)、RS-485通訊界面傳輸端(T/R+,T/R-)以及主機模組連結線(Link I/O)。該訊號輸入口21與該訊號輸出口24可同為公端或母端，但不限於此，其亦可以為一公端以及一母端。

該控制模塊3包括一連接端31、一訊號傳輸端32以及一功能電路33。該連接端31為具有與該插槽22相同個數腳位之接腳，並可***該插槽22，與驅動母版2電性連接。

該訊號傳輸端32用以與一外部感測器4電性連接，以接收該外部感測器4的一偵測訊號。根據該控制模塊3功能作用的不同，該訊號傳輸端32可以有不同的接腳腳位，例如基本的電源輸入腳位、數位輸入腳位、電流輸入腳位、溫度輸入腳位…等。

該功能電路33與該連接端31、訊號傳輸端32電性連接，用以將該偵測訊號傳遞至該處理器23。其中，該等控制模塊3依據其功能電路33的不同，可包括不同的功能作用，例如數位輸入、類比輸入、溫度輸入、位元輸入、數位輸出、類比輸出…等，使用者可以根據不同的需求，或根據現場偵測訊號及控制輸出的數量，選擇相應的控制模塊3***驅動母版使用，並與相應的外部感測器(4,4a)電性連接。當插槽22個數不夠時，可串接下一塊驅動母版即可，由於目前RS-485通訊界面的點位限制，單一條傳輸序列最多可控制192個輸入/輸出點(I/O)，本發明較佳實施例中，每個驅動母版之插槽的數量為八個(16個I/O)，則該驅動母版的最大串接數量為十二個。

在本發明一實施例中，該串列式訊號傳輸控制模組更包括一外殼20，該外殼20用以包覆驅動母版，且該外殼20具有複數個開孔201，以提供該訊號輸入口21、該訊號輸出口24以及該訊號傳輸端32的連接管道。

請更加參閱圖4所示，其為本發明串列式訊號傳輸控制模組較佳實施例之訊號時序圖。當串列式訊號傳輸控制模組設置完成後，該系統控制器1會發出一排序訊號，以下達排序指令，各驅動母版會經由串接順序依序自動儲存排序以避免衝突。串接方式及排序訊號會依串接位階變化次數決定排序，當排序訊號啟動時所有驅動母版之訊號輸出口會輸出一低位階訊號給下一個驅動母版的訊號輸入口。此時，由於第一個驅動母版2之訊號輸入口21因直接與系統控制器1連接而呈現高位階，在一小段時間後系統判斷只有第一個驅動母版2屬於高位階，因此該驅動母版2自動佔一號排序。之後第一個驅動母版2之訊號輸出口24再輸出一高位階訊號給下一個驅動母版2a的訊號輸入口21a，下一個驅動母版2a收到一次變化後，一小段時間內再無變化就自動佔二號排序，同時其訊號輸出口24a輸出一高位階-低位階-高位階訊號給再下一個驅動母版，並以此類推完成驅動母版的排序。

當各個驅動母版的排序完成後，該系統控制器1依序讀取各個驅動母版的控制模塊3，賦予各個控制模塊3位址，完成各個驅動母版內控制模塊3的排序動作，以供之後讀寫資訊位址之依據。

此外，每一個驅動母版會各自分工處理該驅動母版上的控制模塊資料，可以有效的節省處理時間。本發明利用晶片控制訊號(Chip Select,CS)、時脈訊號(CLK)以及數據傳輸訊號(DATA)來控制驅動母版與各個控制模塊的訊號傳輸。該驅動母版透過晶片控制訊號選擇控制模塊後，依照時脈訊號相位時序由外部感測器4端將偵測訊號從該控制模塊讀取該等偵測訊號或傳輸一指令。

故，請參閱全部附圖所示，本發明提供的一種串列式訊號傳輸控制模組，與習用技術相較，其提供了一種模組化的串列式訊號傳輸控制模組，使用者可以根據需求，快速且輕易地更換硬體裝置，再進行排序即可完成設置。此外，當部份的零件損壞時，只需將壞掉的部份更換同規格之良品，免去了習知技術往往整組電路板皆要更換之缺點，有效降低成本，維護方便。

透過上述之詳細說明，即可充分顯示本發明之目的及功效上均具有實施之進步性，極具產業之利用性價值，且為目前市面上前所未見之新發明，完全符合發明專利要件，爰依法提出申請。唯以上所述僅為本發明較佳的實施例，並非因此限制本發明的實施方式及保護範圍，對於本領域技術人員而言，應當能夠意識到凡運用本發明說明書及圖示內容所作出的等同替換和顯而易見的變化所得到的方案，均應當包含在本發明的保護範圍內。

Claims

一種串列式訊號傳輸控制模組，包括：可互相串接的複數個驅動母版以及多個控制模塊，該等驅動母版用以收集及傳輸一偵測訊號至一系統控制器，該驅動母版包括：一訊號輸入口；複數個插槽；一處理器，與該訊號輸入口、複數個插槽電性連接；以及一訊號輸出口，與該處理器電性連接，可與另一個驅動母版之訊號輸入口電性連接；該控制模塊包括：一連接端，用以***該插槽，與該驅動母版電性連接；一訊號傳輸端，用以與一外部感測器電性連接，以接收該外部感測器的一偵測訊號；一功能電路，與該連接端、訊號傳輸端電性連接，用以將該偵測訊號傳遞至該處理器；其中，該系統控制器根據一排序訊號排序該等驅動母版，並根據該等驅動母版的排序讀取該等偵測訊號或傳輸一指令至該等外部感測器。
如申請專利範圍第1項所述的串列式訊號傳輸控制模組，其中該系統控制器與串接的複數個驅動母版其中之一電性連接。
如申請專利範圍第1項所述的串列式訊號傳輸控制模組，其中該排序訊號啟動時，所有該驅動母版之訊號輸出口會輸出低位階給下一個驅動母版的訊號輸入口，最高位階之驅動母版佔一號排序，一號排序之驅動母版再輸出一高位階訊號至下一個驅動母版依序排序。
如申請專利範圍第1項所述的串列式訊號傳輸控制模組，其中該驅動母版透過晶片控制訊號(Chip Select, CS)、時脈訊號 (CLK)以及數據傳輸訊號(DATA)進行資料讀寫，該驅動母版透過該晶片控制訊號選擇該控制模塊，並依照該時脈訊號由該外部感測器端將偵測訊號從該控制模塊讀取該等偵測訊號或傳輸該指令。
如申請專利範圍第1項所述的串列式訊號傳輸控制模組，其更包括一外殼，該外殼用以包覆該驅動母版，且該外殼具有複數個開孔，以提供該訊號輸入口、該訊號輸出口以及該訊號傳輸端的連接管道。
如申請專利範圍第1項所述的串列式訊號傳輸控制模組，其中第n個驅動母版的訊號輸入口與第(n-1)個驅動母版的訊號輸出口直接對接，n為大於1的整數。
如申請專利範圍第1項所述的串列式訊號傳輸控制模組，其中該複數個插槽的數量為八個，且該複數個驅動母版的最大數量為十二個。