一种传感器负载极性类型自动检测输出装置

技术领域

本发明涉及工业测控设备技术领域，具体为一种传感器负载极性类型自动检测输出装置。

背景技术

传感技术是关于传感器设计、制造及应用的综合技术，是信息技术三大支柱(传感与控制技术、通信技术、计算机技术)中的重要内容，是实现自动检测和自动控制的首要环节。

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感器是实现自动检测和自动控制的首要环节。

国际电工委员会(IEC：International electrotechnical Committee)的定义是：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。

而在目前市场上主流的传感器以开关传感器为主，其主要特点是价格便宜、结构简单、以开关量信号输出，特别适合于PLC、IO采集卡等信号采集设备使用，因此其占据了主要市场。

根据传感器开关类型分为NPN型和PNP型两种输出，NPN、PNP通俗来讲是其输出的电平类型区别，NPN指在传感器信号触发时输出低电平，PNP指在传感器信号触发时输出高电平。而传统的开关型传感器在出厂时已经限定其输出类型NPN或PNP输出，即要么是NPN输出，要么是PNP输出，两者间是不可切换。或者是出厂时将NPN、PNP以接线方式引出，由使用者根据需求以接线方式选择。通过NPN转PNP或PNP转NPN模块实现，这样的方式响应速度较慢、并且无法实现自动检测输出的效果，为此，我们提出一种传感器负载极性类型自动检测输出装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种传感器负载极性类型自动检测输出装置，以解决背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种传感器负载极性类型自动检测输出装置，包括传感器信号输出、负载信号检测电路、逻辑处理电路和输出电路；

所述负载信号检测电路用于检测外部负载信号极性，所述负载信号检测电路与逻辑处理电路连接，所述逻辑处理电路与传感器信号输出连接，所述逻辑处理电路判断传感器输出的NPN或PNP信号，所述逻辑处理电路与输出电路连接，所述输出电路用于输出传感器NPN或PNP信号。

进一步的，所述负载信号检测电路包括限流电阻R3、三极管Q1、电阻R1和电阻R9，接入负载通过限流电阻R3与三极管Q1连接，三极管Q1与电阻R1连接，所述三极管Q1的输出端连接有电阻R9。

进一步的，所述限流电阻R3与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与电阻R1连接，所述三极管Q1的发射极与电阻R9连接。

进一步的，所述逻辑处理电路包括异或门U2、模拟开关U3、二极管D1、三极管Q3，所述异或门U2的B引脚与三极管Q1的发射极连接，所述异或门U2的A引脚通过二极管D1与传感器信号输出连接，所述模拟开关U3的COM引脚连接与二极管D1连接，所述异或门U2的VCC引脚与模拟开关U3的VCC引脚连接，所述异或门U2的Y引脚与模拟开关U3的SEL引脚连接，所述异或门U2的Y引脚连接有电阻R7，所述模拟开关U3的CH0引脚与三极管Q3连接，所述模拟开关U3的CH0引脚连接有电阻R5，所述三极管Q3与模拟开关U3的CH1引脚与输出电路连接。

进一步的，所述输出电路包括三极管Q2、三极管Q4和限流保险U1，所述三极管Q3通过电阻R4与三极管Q2连接，所述电阻R4与三极管Q2连接有电阻R2，所述模拟开关U3的CH1引脚通过电阻R6与三极管Q4连接，所述电阻R6与三极管Q4连接有电阻R8，所述三极管Q2与三极管Q4与限流保险U1连接。

进一步的，所述模拟开关U3的CH0引脚与三极管Q3的基极连接，所述三极管Q3的集电极通过电阻R4与三极管Q2的基极连接，所述模拟开关U3的CH1引脚通过电阻R6与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q2和三极管Q4的集电极与限流保险U1连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明设置的负载信号检测电路可以对外部负载信号极性进行快速检测，而逻辑处理电路可以对传感器信号输出判断传感器输出的NPN或PNP信号，随后输出电路根据逻辑处理电路之后的传感器负载极性类型输出传感器NPN或PNP信号，这样的检测处理方式结构设计简单、响应速度快、并且可以通过纯电路便可以自动检测处传感器负载类型。

附图说明

图1为本发明系统原理示意图；

图2为本发明电路结构示意图；

图3为本发明负载信号检测电路结构示意图；

图4为本发明逻辑处理电路结构示意图；

图5为本发明输出电路结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图5，本发明提供一种技术方案：一种传感器负载极性类型自动检测输出装置，包括传感器信号输出、负载信号检测电路、逻辑处理电路和输出电路；所述负载信号检测电路用于检测外部负载信号极性，所述负载信号检测电路与逻辑处理电路连接，所述逻辑处理电路与传感器信号输出连接，所述逻辑处理电路判断传感器输出的NPN或PNP信号，所述逻辑处理电路与输出电路连接，所述输出电路用于输出传感器NPN或PNP信号。

其中，设置的负载信号检测电路可以对外部负载信号极性进行快速检测，而逻辑处理电路可以对传感器信号输出判断传感器输出的NPN或PNP信号，随后输出电路根据逻辑处理电路之后的传感器负载极性类型输出传感器NPN或PNP信号，这样的检测处理方式结构设计简单、响应速度快、并且可以通过纯电路便可以自动检测处传感器负载类型。

请参阅图1、图2和图3，所述负载信号检测电路包括限流电阻R3、三极管Q1、电阻R1和电阻R9，接入负载通过限流电阻R3与三极管Q1连接，三极管Q1与电阻R1连接，所述三极管Q1的输出端连接有电阻R9，所述限流电阻R3与三极管Q1的基极连接，所述三极管Q1的集电极与电阻R1连接，所述三极管Q1的发射极与电阻R9连接。

其中，当接入的负载为NPN类型时，IN端输入为高电平，通过限流电阻R3进行限流处理，此时三极管Q1的基极为高电平，并且三极管Q1处于导通状态，随后电流通过电阻R1流向OUT端，此时OUT端为高电平；

当接入的负载为PNP类型时，IN端输入为低电平，此时三极管Q1的基极为低平，此时三极管Q1截止，OUT端通过电阻R9下拉，OUT端则为低电平。

请参阅图1、图2和图4，所述逻辑处理电路包括异或门U2、模拟开关U3、二极管D1、三极管Q3，所述异或门U2的B引脚与三极管Q1的发射极连接，所述异或门U2的A引脚通过二极管D1与传感器信号输出连接，所述模拟开关U3的COM引脚连接与二极管D1连接，所述异或门U2的VCC引脚与模拟开关U3的VCC引脚连接，所述异或门U2的Y引脚与模拟开关U3的SEL引脚连接，所述异或门U2的Y引脚连接有电阻R7，所述模拟开关U3的CH0引脚与三极管Q3连接，所述模拟开关U3的CH0引脚连接有电阻R5，所述三极管Q3与模拟开关U3的CH1引脚与输出电路连接，所述模拟开关U3的CH0引脚与三极管Q3的基极连接，所述三极管Q3的集电极通过电阻R4与三极管Q2的基极连接。

其中，负载检测电路OUT端接入异或门U2的B引脚，当负载检测电路检测之后电路为PNP时，OUT为低电平时,异或门U2的B引脚为低电平，传感器信号输出在上电时为低电平，异或门U2的A引脚为低电平，此时异或门U2的Y引脚输出低电平，当模拟开关U3的SEL引脚接收为低电平，模拟开关U3的COM引脚与模拟开关U3的CH0引脚接通，此时模拟开关U3的CH0输出为PNP输出；当传感器信号输出为高电平时，异或门U2的A引脚为高电平，三极管Q3基极为高电平，三极管Q3导通，DOUT输出为VCC。DOUT反馈回负载检测电路，三极管Q1导通，OUT为高电平，异或门U2的B引脚为高电平，异或门U2的Y引脚输出低电平。

当负载检测电路为NPN时，OUT为高电平，异或门U2的B引脚为高电平，传感器上电机为低电平，异或门U2的A引脚为低电平，些时异或门U2的Y引脚输出高电平，模拟开关U3的SEL引脚为高电平，模拟开关U3的COM引脚与模拟开关U3的CH1引脚接通，为NPN输出。当传感器信号输出为高电平时，异或门U2的A引脚为高电平，三极管Q4基极为高电平，三极管Q4导通，DOUT输出GND。DOUT反馈回负载检测电路，三极管Q1截止，OUT输出低电平，异或门U2的B引脚为低电平，异或门U2的Y引脚输出高电平。

请参阅图1、图2、图4和图5，所述输出电路包括三极管Q2、三极管Q4和限流保险U1，所述三极管Q3通过电阻R4与三极管Q2连接，所述电阻R4与三极管Q2连接有电阻R2，所述模拟开关U3的CH1引脚通过电阻R6与三极管Q4连接，所述电阻R6与三极管Q4连接有电阻R8，所述三极管Q2与三极管Q4与限流保险U1连接，所述模拟开关U3的CH1引脚通过电阻R6与三极管Q4的基极连接，所述三极管Q2和三极管Q4的集电极与限流保险U1连接。

其中，三极管Q2为PNP输出晶体管，三极管Q4为NPN输出晶体管，限流电阻U1与输出引线BLK链接，当电路为PNP输出时，传感器信号未触发，PNP输出为低电平，三极管Q3基极为低电平，三极管Q3截止，三极管Q2由电阻R2上拉，三极管Q2基极为高电平，三极管Q2截止。传感器信号触发，PNP输出为高电平，三极管Q3基极为高电平，三极管Q3导通，三极管Q2基极为低电平，DOUT输出VCC；

当电路为NPN时出时，传感器信号未触发，NPN输出为低电平，三极管Q4基极为低电平，三极管Q4截止。传感器信号触发，NPN输出为高电平，三极管Q4导通，DOUT输出GND。

使用时，首先，当接入的负载为NPN类型时，IN端输入为高电平，通过限流电阻R3进行限流处理，此时三极管Q1的基极为高电平，并且三极管Q1处于导通状态，随后电流通过电阻R1流向OUT端，此时OUT端为高电平；当接入的负载为PNP类型时，IN端输入为低电平，此时三极管Q1的基极为低平，此时三极管Q1截止，OUT端通过电阻R9下拉，OUT端则为低电平，负载检测电路OUT端接入异或门U2的B引脚，当负载检测电路检测之后电路为PNP时，OUT为低电平时,异或门U2的B引脚为低电平，传感器信号输出在上电时为低电平，异或门U2的A引脚为低电平，此时异或门U2的Y引脚输出低电平，当模拟开关U3的SEL引脚接收为低电平，模拟开关U3的COM引脚与模拟开关U3的CH0引脚接通，此时模拟开关U3的CH0输出为PNP输出；当传感器信号输出为高电平时，异或门U2的A引脚为高电平，三极管Q3基极为高电平，三极管Q3导通，DOUT输出为VCC。DOUT反馈回负载检测电路，三极管Q1导通，OUT为高电平，异或门U2的B引脚为高电平，异或门U2的Y引脚输出低电平。当负载检测电路为NPN时，OUT为高电平，异或门U2的B引脚为高电平，传感器上电机为低电平，异或门U2的A引脚为低电平，些时异或门U2的Y引脚输出高电平，模拟开关U3的SEL引脚为高电平，模拟开关U3的COM引脚与模拟开关U3的CH1引脚接通，为NPN输出。当传感器信号输出为高电平时，异或门U2的A引脚为高电平，三极管Q4基极为高电平，三极管Q4导通，DOUT输出GND。DOUT反馈回负载检测电路，三极管Q1截止，OUT输出低电平，异或门U2的B引脚为低电平，异或门U2的Y引脚输出高电平，三极管Q2为PNP输出晶体管，三极管Q4为NPN输出晶体管，限流电阻U1与输出引线BLK链接，当电路为PNP输出时，传感器信号未触发，PNP输出为低电平，三极管Q3基极为低电平，三极管Q3截止，三极管Q2由电阻R2上拉，三极管Q2基极为高电平，三极管Q2截止。传感器信号触发，PNP输出为高电平，三极管Q3基极为高电平，三极管Q3导通，三极管Q2基极为低电平，DOUT输出VCC；当电路为NPN时出时，传感器信号未触发，NPN输出为低电平，三极管Q4基极为低电平，三极管Q4截止。传感器信号触发，NPN输出为高电平，三极管Q4导通，DOUT输出GND。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。