一种双向接口电路制造技术

本发明专利技术提供了一种双向接口电路，所述双向接口电路包括：输入接口、输入使能接口、输入接收器、输出接口、输出驱动器、输出过流保护器。本发明专利技术的双向接口电路能够通过单根信号线进行双向信号传输；具有过流保护功能，能够自动检测电路中的电流，发现过流现象时自动切断电路进行保护。故障消除后，接口电路自动恢复正常工作。而且该双向接口电路扩展了工业摄像机内部微处理器的IO电平范围，使输入、输出电平范围可以达到30V。接口电路信号传输延时小于5us，远小于由光电耦合器构成的接口电路的延时30～50us。当将接口电路应用于工业摄像机时，可以显著改善对相机、闪光灯等相关部件的控制精度，使得图像的拍摄和外接闪光灯的选通达到更好的同步效果。

【技术实现步骤摘要】
一种双向接口电路
本专利技术涉及机器视觉领域，具体涉及一种用于机器视觉检测的工业摄像机的双向接口电路。
技术介绍
机器视觉系统已经被广泛应用在生产线上，工业摄像机作为机器视觉系统中的“眼睛”，可以用来拍摄被测物体，从而可以对被测物体进行各方面的检测。通过工业摄像机的IO接口，可以控制工业摄像机的拍摄、控制外部光源的选通以及和其它设备进行通信。为了满足对工业摄像机的微处理器的保护，现有用于工业摄像机的IO接口电路通常由光电耦合器构成，光电耦合器能够实现输入信号与微处理器输入的隔离。但是，光电耦合器的延时时间通常在几十微秒，对于曝光时间同样为几十微秒的工业摄像机来说，延时时间过长，这会造成图像的拍摄和外接闪光灯的选通不同步。基于光电耦合器的接口电路也可以包含多路IO信号，但是每路信号往往只能进行单向传输，要想进行双向传输则会使电路过于复杂。当需要通信的外部设备很多时，会出现输入信号不够而输出信号富余的现象；反之，亦有可能。这就造成了IO接口不能充分利用，为使用者带来了不便。此外，近年来工业摄像机的小型化趋势越来越明显，导致其内部结构及电路设计越来越紧凑。多路单向IO信号已经不符合小型化设计的趋势。申请号为CN201320883908的专利介绍了一种双向接口电路。该双向接口电路的结构如图1所示。如图所示，当第一控制器输出信号，第二控制器接收信号时：开关管T2始终关断，第一控制器输出高电平给过流保护开关管T1的栅极，T1导通，限流二极管D1导通，第二控制器的收发端收到来自第一控制器发出的低电平信号；第一控制器输出低电平给过流保护开关管T1的栅极，T1关断，限流二极管D1截止，第二控制器的收发端收到来自第一控制器发出的高电平信号。当第二控制器输出信号，第一控制器接收信号时：过流保护开关管T1始终关断，第二控制器输出高电平给开关管T2的基极或栅极，T2导通，限流二极管D1截止，第一控制器的收发端通过限流电阻R1接收到来自第二控制器发出的低电平输入信号；第二控制器输出低电平给开关管T2的基极或栅极，T2关断，限流二极管D1导通，第一电源电压V1通过电压调整电阻R2和限流二极管D1为第一控制器的收发端提供高效的电平上拉，第一控制器的收发端会检测到来自第二控制器发出的高电平输入信号。但是，申请号为CN201320883908的专利介绍的双向接口电路方案存在以下问题：1、采用MOS管作为过流保护器件，不能够切断电路中的电流。如果线束短路到其他电源，而同时过流保护开关管T1打开，只要产生过流的故障不消除，就一直会有很大电流流过T1，T1或者外部线束有可能会因持续发热而烧坏。根据图1可以看出，MOS管的打开和关断受控于第一控制器，因此MOS管不能根据电路中流过的电流进行自动保护。2、过流保护开关管是安装在第一控制器端且受第一控制器的控制，接口电路的信号流方向由第一控制器和第二控制器协调控制，如果两个控制器没有配合好，会导致信号无法正常传输。3、第一控制器和第二控制器接收到的高电平值均为第一电源电压V1的电压值。第一电源电压V1的电压值不能超过第一控制器和第二控制器的IO引脚所能承受的最大电压值。通常控制器的IO引脚所能承受的最大电压值不会超过5V，而工业现场通常会使用24V直流电源，因此通常的接口电路不能在工业现场广泛使用。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术希望提供一种能够通过单根信号线实现数据双向传输的高速接口电路，其既能够实现双向信号传输，又能够保护两侧电路不受损伤。这样不仅可以根据使用者的实际应用，对IO信号传输方向进行灵活配置，提高IO端口信号线的利用率以及IO通信速率，也可以减少电路板的面积，有利于实现工业摄像机的小型化。具体而言，本专利技术提供一种双向接口电路，其特征在于，所述双向接口电路包括：输入接口、输入使能接口、输入接收器、输出接口、输出驱动器、输出过流保护器，所述输入接收器中具有单向导通器件，所述单向导通器件的第一端分别连接所述输入接口和所述输入使能接口，所述单向导通器件的第二端连接信号传输线；所述输入使能接口用于控制所述单向导通器件；所述输出接口用于接收对外发出的信号；所述输出驱动器用于响应于所述输出接口接收到的信号并产生相应的输出信号，所述输出驱动器的第一端与所述输出接口相连接，第二端经所述输出过流保护器连接至所述信号传输线。进一步地，当所述双向接口电路处于输入状态时，所述输入使能接口向所述单向导通器件的阳极输出第一种电平信号，当所述接口电路处于输出状态时，所述输入使能接口向所述单向导通器件的阳极输出第二种电平信号。进一步地，所述接口电路用于连接工业摄像机和所述信号传输线，所述工业摄像机具有微处理器，所述输入接口、输入使能接口和输出接口分别与所述工业摄像机的微处理器相连接，并且，当所述接口电路处于输入状态时，所述微处理器向所述输入使能接口输入高电平，向所述输出接口输出低电平；当所述接口电路处于输出状态时，所述微处理器向所述输入使能接口输入低电平，向所述输出接口输出需要发送的信号。进一步地，所述输入接收器包括：第一电阻R1、第二电阻R2和二极管D1，所述第一电阻R1的第一引脚、所述第二电阻R2的第一引脚和所述二极管D1的阳极连接在一起，所述第二电阻R2的第二引脚与所述输入接口相连接，所述第一电阻R1的第二引脚与输入使能接口相连接，所述二极管D1的阴极连接至所述信号传输线。进一步地，所述二极管D1为肖特基二极管。进一步地，所述输出驱动器包括：第三电阻R3、第四电阻R4以及三极管Q1，所述第三电阻R3的第一引脚、第四电阻R4的第一引脚和所述三极管Q1的基极连接在一起；所述第三电阻R3的第二引脚与所述输出接口相连接，所述第四电阻R4的第二引脚、所述三极管Q1的发射极和接地引脚连接在一起；所述三极管Q1的集电极经所述输出过流保护器与所述信号传输线相连接。进一步地，所述三极管Q1为NPN三极管或NMOS管。进一步地，所述输出过流保护器包括第五电阻R5。进一步地，在所述信号传输线的另一侧，连接有上拉电源和上拉电阻R6。优选地，所述第五电阻R5为热敏电阻，更优选地，所述第五电阻为正温度系数热敏电阻。在一种优选实现方式中，该接口电路的输入接口、输入使能接口、输出接口分别用于与目标设备(例如，工业摄像机的微处理器)相连接。输入接口，用于从外部接收电平信号给目标设备。输入使能接口和输出接口分别用于从微处理器接收电信号，以控制接口电路的工作状态。本文所提到的输出驱动器用于响应于输出接口的信号产生相应的输出信号。输出驱动器可以直接利用输出接口的电平信号，也可以基于输出接口的指令，产生出相应的电平信号。输出过流保护器用于限制输出电流的大小，当输出电流过大时，输出过流保护器能够相应地降低输出电流。在另一种实现方式中，输入使能接口不是与目标设备的微处理器相连接，而是连接到一个恒压电源。采用这种连接方式可以节省微处理器一个IO引脚。技术效果1)本专利技术的接口电路能够通过单根信号线进行双向信号传输；2)本专利技术的接口电路具有过流保护功能，能够自动检测电路中的电流，发现过流现象时自动切断电路(或将电流值限定在预定值之下)进行保护，防止输入或输出电流过大烧坏接口电路。故障消除后，接口电路自动恢复正常工作。3)本专利技术的接口电路扩展了工业摄像机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双向接口电路，其特征在于，所述双向接口电路包括：输入接口、输入使能接口、输入接收器、输出接口、输出驱动器、输出过流保护器。

【技术特征摘要】
1.一种双向接口电路，其特征在于，所述双向接口电路包括：输入接口、输入使能接口、输入接收器、输出接口、输出驱动器、输出过流保护器，所述输入接收器中具有单向导通器件，所述单向导通器件的第一端分别连接所述输入接口和所述输入使能接口，所述单向导通器件的第二端连接信号传输线；所述输入使能接口用于控制所述单向导通器件；所述输出接口用于接收对外发出的信号并传送至所述输出驱动器；所述输出驱动器用于响应所述输出接口接收到的信号，并产生相应的输出信号，所述输出驱动器的第一端与所述输出接口相连接，第二端经所述输出过流保护器连接至所述信号传输线。2.根据权利要求1所述的双向接口电路，其特征在于，当所述双向接口电路处于输入状态时，所述输入使能接口向所述单向导通器件的阳极输出第一种电平信号，当所述接口电路处于输出状态时，所述输入使能接口向所述单向导通器件的阳极输出第二种电平信号。3.根据权利要求1所述的双向接口电路，其特征在于，所述接口电路用于连接工业摄像机和所述信号传输线，所述工业摄像机具有微处理器，所述输入接口、输入使能接口和输出接口分别与所述工业摄像机的微处理器相连接，并且，当所述接口电路处于输入状态时，所述微处理器向所述输入使能接口输入高电平；当所述接口电路处于输出状态时，所述微处理器向所述输入使...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆大伟，仇开阳，孙敬涛，高原，李永怀，周中亚，
申请(专利权)人：北京大恒图像视觉有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11