一种数字输出隔离器

技术领域

本发明涉及隔离器技术领域，尤其涉及一种数字输出隔离器。

背景技术

流程工业中系统数字输出往往需要通过继电器来进行信号隔离和功率放大。实际应用中由于继电器断开时容易拉弧，导致触点的氧化衰减，需要定期更换。由于更换成本过高，用户往往等到继电器完全失效引起回路工作异常时再进行更换，因此增加电磁阀的使用寿命是很有必要的。

由于继电器输出负载多样，高压交流或者大功率负载等均有可能，有小概率出现继电器选型或接线错误导致回路电流过大，而继电器端子板上的走线通流能力要远远小于走线线缆，因此PCB上的走线是整个负载回路最薄弱的点，过流后此处发热是整个线路最大的，有起火风险以及继电器接交流负载时的使用寿命也会降低。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于现有技术的上述缺点、不足，本发明提供一种数字输出隔离器，其解决了流程工业中系统数字输出往往需要通过继电器来进行信号隔离和功率放大过程中，继电器接交流负载时的使用寿命降低的技术问题。

(二)技术方案

为了达到上述目的，本发明采用的主要技术方案包括：

一种数字输出隔离器，包括：

驱动电路，用于分别与数字输出隔离器外部的控制系统、供电电源、负载连接，并接受数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压，基于所述控制电压使得所述供电电源与所述负载接通并对所述控制电压蓄电在驱动电路中的电容器中，进一步，还用于在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0时，根据所述电容器的蓄电使得所述供电电源与所述负载继续接通第一预先设定时间段；

电流隔离采样单元，与数字输出隔离器外部的供电电源连接，用于实时采集所述供电电源所产生的电流值；

控制单元，分别与所述驱动电路和所述电流隔离采样单元连接，用于控制驱动电路在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0后的第一时刻断开所述供电电源与所述负载；

所述第一时刻为供电电源所产生的电流值为0的时刻。

优选地，

所述驱动电路包括依次连接的驱动检测单元、第一二极管、第一电容、第一继电器、第二二极管、第二继电器；

其中，所述驱动检测单元的输入端，与数字输出隔离器外部的控制系统的正连接端连接；

所述第一二极管的输入端还与所述驱动检测单元的输入端连接，第一二极管的输出端分别与第一电容的第一连接端以及第一继电器的第一触点接口；

所述第一继电器的第二触点接口与所述第二二极管的输出端和所述第二继电器的输入端口连接；

所述第二继电器的输出端口分别与所述第二二极管的输入端连接；

所述第二二极管的输入端和所述第一电容的第二连接端连接；

所述第一电容的第二连接端与所述驱动检测单元的输出端连接；

所述驱动检测单元的输出端与控制系统的负连接端连接。

优选地，

所述驱动电路中的驱动检测单元的控制接口与所述控制单元的第一接口连接，用于实时检测控制系统所发出的控制电压，并当控制系统所发出的控制电压降为0时，向所述控制单元发出驱动信号。

优选地，

所述驱动电路中的第一继电器的输入端子和输出端子分别与所述控制单元连接。

优选地，

所述控制单元，用于根据所述驱动信号以及所述供电电源所产生的电流值，控制驱动电路在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0后的第一时刻断开所述供电电源与所述负载。

优选地，所述控制单元，根据所述驱动信号以及所述供电电源所产生的电流值，控制驱动电路在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0后的第一时刻断开所述供电电源与所述负载，具体包括：

所述控制单元，根据所述驱动信号以及所述供电电源所产生的电流值，获取第一时间段；

其中，所述第一时间段为所述控制单元获取所述驱动信号的时刻到在该时刻之前最近的所述供电电源所产生的电流值为0时的时间；

所述控制单元，采用预先获取的所述供电电源所产生的电流的交流周期和所述第一时间段以及预先获取的第二时间段，确定主动延迟时间段；

所述控制单元，在获取所述驱动信号的时刻起之后的主动延迟时间段，向所述驱动电路中的第一继电器发出断开指令，使得控制系统所发出的控制电压降为0后的第一时刻断开所述供电电源与所述负载；

所述第一预先设定时间段大于等于所述供电电源所产生的电流的交流周期。

优选地，

所述第二继电器的第一接触口与所述供电电源连接；所述第二继电器的公共接触口与所述负载连接；所述第二继电器的第二接触口接地；

所述驱动电路中的第一继电器在接收到所述断开指令后，断开所述第一触点接口和第二触点接口之间的连接，以使所述第二继电器中的连接负载的公共接触口与连接供电电源的第一接触口断开。

优选地，

其中，所述主动延迟时间段为所述供电电源所产生的电流的交流周期减去第一时间段和第二时间段后剩余的时间；

其中，所述第二时间段为从控制单元向所述驱动电路中的第一继电器发出断开指令的时刻到所述第二继电器中的连接负载的公共接触口与连接供电电源的第一接触口断开时的时间。

优选地，所述数字输出隔离器，还包括：

热电阻测温单元，与所述控制单元连接，并与所述供电电源具有预设距离，实时采集所述供电电源预设距离处的温度值；

所述控制单元，还用于在所述温度值超出预设的第一报警值以及供电电源所产生的电流值超出预设的第二报警值时，向所述驱动电路中的第一继电器发出断开指令。

优选地，所述数字输出隔离器，还包括：

输出单元，与所述控制单元连接，用于与外部的移动终端通信连接，并接收移动终端所发出的修改第一报警值的第一指令和/或修改第二报警值的第二指令，并将所述第一指令或第二指令发送至控制单元；

所述控制单元，还用于根据所述第一指令，对所述第一报警值进行修改；以及根据所述第二指令，对所述第二报警值进行修改。

(三)有益效果

本发明的有益效果是：本发明的一种数字输出隔离器，由于采用驱动电路、电流隔离采样单元以及控制单元，并通过驱动电路中的电容器进行蓄电使得在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0时，所述供电电源与所述负载继续接通第一预先设定时间段，然后，通过控制单元的控制驱动电路在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0后供电电源所产生的电流值为0的时刻断开所述供电电源与负载，也就是在供电电源为0的时刻关断与负载的连接达到延长电磁阀使用寿命的效果。

附图说明

图1为本发明的一种数字输出隔离器结构示意图；

图2为本发明的一种数字输出隔离器在使用时的连接结构示意图；

图3为本发明实施例中的一种数字输出隔离器在使用时的连接结构示意图；

图4为本发明实施例中供电电源所产生的电流的交流周期示意图。

附图标记

1：第一二极管；

2：第一电容；

3：第一继电器；

4：第二二极管；

5：第二继电器；

31：第一触点接口；

32：第二触点接口；

33：输入端子；

34：输出端子；

51：输入端口；

52：输出端口；

53：第一接触口；

54：公共接触口；

55：第二接触口；

A：正连接端；

B：负连接端；

O：供电电源所产生的电流的交流周期的原点；

C：控制单元获取所述驱动信号的时刻；

D：从C点开始经过第二时间段的时刻；

E：一个交流周期的终点时间点。

具体实施方式

为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明作详细描述。

为了更好的理解上述技术方案，下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更清楚、透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参见图1和图2，本实施例提供一种数字输出隔离器，包括：

驱动电路，用于分别与数字输出隔离器外部的控制系统、供电电源、负载连接，并接受数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压，基于所述控制电压使得所述供电电源与所述负载接通并对所述控制电压蓄电在驱动电路中的电容器中，进一步，还用于在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0时，根据所述电容器的蓄电使得所述供电电源与所述负载继续接通第一预先设定时间段。

电流隔离采样单元，与数字输出隔离器外部的供电电源连接，用于实时采集所述供电电源所产生的电流值。

控制单元，分别与所述驱动电路和所述电流隔离采样单元连接，用于控制驱动电路在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0后的第一时刻断开所述供电电源与所述负载。

所述第一时刻为供电电源所产生的电流值为0的时刻。

参见图3，本实施例中所述驱动电路包括依次连接的驱动检测单元、第一二极管1、第一电容2、第一继电器3、第二二极管4、第二继电器5。

其中，所述驱动检测单元的输入端，与数字输出隔离器外部的控制系统的正连接端A连接。

所述第一二极管1的输入端还与所述驱动检测单元的输入端连接，第一二极管的输出端分别与第一电容2的第一连接端以及第一继电器3的第一触点接口31。

所述第一继电器3的第二触点接口32与所述第二二极管4的输出端和所述第二继电器5的输入端口连接。

所述第二继电器5的输出端口分别与所述第二二极管4的输入端连接。

所述第二二极管4的输入端和所述第一电容1的第二连接端连接。

所述第一电容1的第二连接端与所述驱动检测单元的输出端连接。

所述驱动检测单元的输出端与控制系统的负连接端B连接。

具体的，本实施例中所述驱动电路中的驱动检测单元的控制接口与所述控制单元的第一接口连接，用于实时检测控制系统所发出的控制电压，并当控制系统所发出的控制电压降为0时，向所述控制单元发出驱动信号。

所述驱动电路中的第一继电器3的输入端子和输出端子分别与所述控制单元连接。

所述控制单元，用于根据所述驱动信号以及所述供电电源所产生的电流值，控制驱动电路在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0后的第一时刻断开所述供电电源与所述负载。

所述控制单元，根据所述驱动信号以及所述供电电源所产生的电流值，控制驱动电路在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0后的第一时刻断开所述供电电源与所述负载，具体包括：

所述控制单元，根据所述驱动信号以及所述供电电源所产生的电流值，获取第一时间段。

其中，所述第一时间段为所述控制单元获取所述驱动信号的时刻到在该时刻之前最近的所述供电电源所产生的电流值为0时的时间。

所述控制单元，采用预先获取的所述供电电源所产生的电流的交流周期和所述第一时间段以及预先获取的第二时间段，确定主动延迟时间段。

举例说明，参见图4，本实施例中假如所述供电电源所产生的电流的交流周期即为图4中O点到E点之间的时间段，那么，假设当前控制单元获取所述驱动信号的时刻为C点，那么，第一时间段即为O点到C点之间的时间段。其中，图4中，C点到D点之间的时间就是预先获取的第二时间段，也就是从控制单元向所述驱动电路中的第一继电器3发出断开指令的时刻到所述第二继电器5中的连接负载的公共接触口54与连接供电电源的第一接触口53断开时的时间，也就是说，如果在C控制单元向所述驱动电路中的第一继电器3发出断开指令的话，那么，第二继电器5中的连接负载的公共接触口54与连接供电电源的第一接触口53断开时是在D点的时间，此时D点的供电电流值并不等于0，因此，为了时第二继电器5中的连接负载的公共接触口54与连接供电电源的第一接触口53断开时正好是在供电电流值等于0时，则需要在控制单元获取所述驱动信号的时刻C点时，再等待主动延迟时间段后，再向所述驱动电路中的第一继电器3发出断开指令，最终达到在供电电流值等于0时(E点)，第二继电器5中的连接负载的公共接触口54与连接供电电源的第一接触口53断开。

所述控制单元，在获取所述驱动信号的时刻起之后的主动延迟时间段，向所述驱动电路中的第一继电器发出断开指令，使得控制系统所发出的控制电压降为0后的第一时刻断开所述供电电源与所述负载。

所述第一预先设定时间段大于等于所述供电电源所产生的电流的交流周期。本实施例中的交流周期为20ms。

所述第二继电器5的第一接触口51与所述供电电源连接；所述第二继电器的公共接触口与所述负载连接；所述第二继电器5的第二接触口接地；

所述驱动电路中的第一继电器3在接收到所述断开指令后，断开所述第一触点接口31和第二触点接口32之间的连接，以使所述第二继电器5中的连接负载的公共接触口与连接供电电源的第一接触口断开。

其中，所述主动延迟时间段为所述供电电源所产生的电流的交流周期减去第一时间段和第二时间段后剩余的时间；

其中，所述第二时间段为从控制单元向所述驱动电路中的第一继电器3发出断开指令的时刻到所述第二继电器5中的连接负载的公共接触口54与连接供电电源的第一接触口53断开时的时间。

参见图3，本实施例中数字输出隔离器，还包括：

热电阻测温单元，与所述控制单元连接，并与所述供电电源具有预设距离，实时采集所述供电电源预设距离处的温度值；

所述控制单元，还用于在所述温度值超出预设的第一报警值以及供电电源所产生的电流值超出预设的第二报警值时，向所述驱动电路中的第一继电器发出断开指令。

本实施例中数字输出隔离器通过热电阻测温单元和控制单元以及电流隔离采样单元实现主动安全关断，为数字输出隔离器提供一道安全保护。

参见图3，本实施例中的数字输出隔离器，还包括：

输出单元，与所述控制单元连接，用于与外部的移动终端通信连接，并接收移动终端所发出的修改第一报警值的第一指令和/或修改第二报警值的第二指令，并将所述第一指令或第二指令发送至控制单元；

所述控制单元，还用于根据所述第一指令，对所述第一报警值进行修改；以及根据所述第二指令，对所述第二报警值进行修改。

本实施例中的一种数字输出隔离器，由于采用驱动电路、电流隔离采样单元以及控制单元，并通过驱动电路中的电容器进行蓄电使得在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0时，所述供电电源与所述负载继续接通第一预先设定时间段，然后，通过控制单元的控制驱动电路在数字输出隔离器外部的控制系统所发出的控制电压降为0后供电电源所产生的电流值为0的时刻断开所述供电电源与负载，也就是在供电电源为0的时刻关断与负载的连接达到延长电磁阀使用寿命的效果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例，或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。

应当注意的是，在权利要求中，不应将位于括号之间的任何附图标记理解成对权利要求的限制。词语“包含”不排除存在未列在权利要求中的部件或步骤。位于部件之前的词语“一”或“一个”不排除存在多个这样的部件。本发明可以借助于包括有若干不同部件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件来具体体现。词语第一、第二、第三等的使用，仅是为了表述方便，而不表示任何顺序。可将这些词语理解为部件名称的一部分。

此外，需要说明的是，在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域的技术人员在得知了基本创造性概念后，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，权利要求应该解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种修改和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也应该包含这些修改和变型在内。