可扩展的开关矩阵板制造技术

本实用新型专利技术涉及一种可扩展的开关矩阵板，与控制平台连接，该开关矩阵板包括：继电器矩阵，包括若干个继电器，以矩阵形式组成，并适于连接其它一个或多个可扩展的开关矩阵板；逻辑电平端口，连接控制平台；扩展控制端口，连接其它一个或多个可扩展的开关矩阵板的逻辑电平端口；以及控制电路，分别连接继电器矩阵、逻辑电平端口和扩展控制端口，用于接收来自控制平台的继电器控制信号，并向继电器提供控制信号，以控制继电器的开合。本实用新型专利技术易于扩展并构建任意形式的二维继电器矩阵，通用性好，而且可以降低硬件成本的浪费。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本 技术涉及一种可扩展的开关矩阵板。
技术介绍
开关矩阵卡和开关矩阵板广泛应用于工业自动化设备或测试设备，其主要功能， 是通过继电器的开合，实现不同信号的切换传输，以节约硬件成本。例如，美国国家仪器公司的产品NI-PXle-2529就是一种典型的开关矩阵卡。这种板卡包含有128个继电器开关， 并可通过软件设置，配置成为4X32或8X16的二维开关矩阵。但是这种开关矩阵卡只能应用于拥有PXle插槽的接口，并且矩阵配置固定为两种类型。现有技术的矩阵开关板卡在应用时，通常需要特定的PC (个人电脑)或IPC (工业电脑)的高级接口以及相对应的特殊驱动程序。而对于PLC(可编程逻辑控制器)等低端逻辑控制设备而言，通常并不具有PCI (外部设备组件互连标准)、PXI (面向仪器系统的外部设备组件互连标准扩展)或PXIe(高速面向仪器系统的外部设备组件互连标准扩展)等高级接口，因此，此类板卡在不同的工业控制平台之间的通用性受到了限制。此外，制造商为了尽可能满足不同用户的需要，在设计继电器矩阵板卡时，所使用的继电器模块数量往往会大大高于正常的需求，并将矩阵的规模配置进行预设限制， 如NI-PXle-2529板卡被限制为只能在4X32和8X16两种规模的矩阵之间进行选择切换。这就使得在使用时造成了硬件成本的极大浪费。例如，参见图1，在构造图中所示的 “L”型矩阵时，实现功能所需要的继电器数量为48个，但对于大规模固化结构的板卡，如 NI-PXle-2529,则需要将一块板卡配置为如图2所示的8 X 16的矩阵，而图2右边的虚线框内的无效继电器模块在实际使用中只能被废弃不用而造成浪费，最终共耗费128个继电器以及一些无用的信号输入/输出点才能实现设计要求的图1所示的L型继电器矩阵，即由图2左边所示的虚线框外的48个继电器所构成。
技术实现思路
本技术旨在克服现有技术的上述缺陷，提供一种可扩展的开关矩阵板，与控制平台连接，所述可扩展的开关矩阵板包括继电器矩阵，包括若干个继电器，以矩阵形式组成，并适于连接其它一个或多个可扩展的开关矩阵板；逻辑电平端口，连接所述控制平台；扩展控制端口，连接所述其它一个或多个可扩展的开关矩阵板的逻辑电平端口 ； 以及控制电路，分别连接所述继电器矩阵、逻辑电平端口和扩展控制端口，用于接收来自所述控制平台的继电器控制信号，并向所述继电器提供所述控制信号，以控制所述继电器的开合。根据本技术的实施例，所述逻辑电平端口包括至少两个逻辑电平端口，分别适于连接所述控制电路和至少两个具有不同输出逻辑电平的控制平台。根据本技术的实施例，所述至少两个逻辑电平端口具有不同的输入逻辑电平；所述至少两个逻辑电平端口中的至少一个包括与所述控制电路相连的电平转换电路， 用于将所述其输入逻辑电平转换成与所述控制电路的逻辑电平相一致。根据本技术的实施例，所述继电器矩阵是4X4矩阵，包括16个继电器模块。根据本技术的实施例，所述控制电路包括一个或多个晶体管-晶体管级 (TTL)逻辑芯片。根据本技术的实施例，所述不同的输入逻辑电平至少包括5V级逻辑电平和 24V级逻辑电平。根据本技术的实施例，所述逻辑电平端口和扩展控制端口中的每一个包括三个硬件引脚锁定信号引脚、串行数据信号引脚和串行时钟信号引脚，分别用于传输锁定信号、串行数据信号和串行时钟信号。根据本技术的实施例，所述锁定信号引脚的信号进入可扩展的开关矩阵板后，通过“与”门芯片与串行时钟信号引脚的信号进行逻辑“与”运算并作为读取串行数据信号引脚的信号的触发信号根据本技术的实施例，所述继电器矩阵还包括横轴输入/输出点，适于连接所述其它一个或多个可扩展的开关矩阵板的横轴输入/输出点；以及纵轴输入/输出点，适于连接所述其它一个或多个可扩展的开关矩阵板的纵轴输入/输出点。根据本技术的实施例，所述控制电路包括串行数据接收部分，适于通过所述逻辑电平端口以串行方式接收来自控制平台的继电器控制数据信息，并将其转换为并行输出的数字信号；继电器驱动电路，适于将所转换的数字信号转换为所述继电器的开合驱动信号。本技术易于扩展并构建任意形式的二维继电器矩阵，通用性好，而且可以降低硬件成本的浪费。附图说明图1是一种L型继电器矩阵的构型示意图；图2是现有技术中为实现图1的L型继电器矩阵而配置的继电器矩阵示意图；图3是根据本技术的实施例的可扩展的开关矩阵板的结构框图；图4是根据本技术的实施例的可扩展的开关矩阵板的控制电路结构框图，其中控制电路与扩展控制端口以及逻辑电平端口连接；图5是图4所示的控制电路的串行数据接收部分的电路图；图6是图4所示的控制电路的继电器驱动电路部分的示意图；图7是本技术的实施例的可扩展的开关矩阵板的一路24V逻辑电平转换为5V 逻辑电平的逻辑电平转换电路示意图。具体实施方式根据本技术的一个实施例，可扩展的开关矩阵板的电路结构如图3所示。其中采用4X4的继电器矩阵(见图3上部的矩阵，包括16个继电器模块)及其控制电路(其结构如图4所示)构成基本的矩阵单元板卡，也可以根据需要将继电器矩阵配置为其它尺寸作为单元矩阵。这样的设计规模可以在使用中易于扩展并构建任意形式的二维继电器矩阵，以及尽可能地减少无效的继电器的数量，降低硬件成本的浪费。在继电器矩阵的外围设有X轴(即横轴)信号输入端口、X轴信号输出端口、Y轴 (即竖轴)信号输入端口和Y轴信号输出端口，分别可用于连接扩展继电器矩阵的X轴信号输入/输出端口和Y轴信号输入/输出端口。每个信号输入/输出端口包括4个信号输入 /输出点。控制电路向继电器矩阵提供继电器开合控制信号，以控制其中的各继电器的开合。控制电路还分别连接扩展控制端口、作为第一逻辑电平端口的5V逻辑电平端口和作为第二逻辑电平端口的24V逻辑电平端口。根据本技术的实施例，这两种逻辑电平端口使得开关矩阵板可以连接多种类型的工业控制平台(未图示)。第一逻辑电平端口和第二逻辑电平端口通常并不同时工作，工作时只有其中之一连接相对应的一种控制平台。根据本技术的实施例，图3和图4所示的24V逻辑电平端口、5V逻辑电平端口和扩展控制端口中的每一个包括三个硬件引脚锁定信号引脚、串行数据信号引脚和串行时钟信号引脚，从而提供一种以三位数字逻辑信号构成的通用串行通讯控制接口，即锁定信号(EN)、串行数据信号(DATA)和串行时钟信号(CLK)。此外，通过相应的硬件设计，该实施例的可扩展的开关矩阵板上的两个逻辑端口分别可适用于“24V电平逻辑”(即24V定义为逻辑1，0V定义为逻辑0。常见于各种可编程逻辑控制器的逻辑输入输出端口)以及 5V电平逻辑”(即5V定义为逻辑1，0V定义为逻辑0。常见于各种类型的PC/IPC的数字板卡)。现有的可编程逻辑控制器(PLC)多采用24V逻辑电平，也有一部分是采用5V逻辑电平。在本实施例中，图3的结构中的所有控制信号端口(即‘‘24V逻辑电平端口”、‘‘5V 逻辑电平端口”以及“扩展控制端口”)的硬件引脚定义是完全相同的，包括锁定信号引脚、 串行数据信号引脚和串行时钟信号引脚，其引脚分布如表1所示本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种可扩展的开关矩阵板，与控制平台连接，其特征在于包括：继电器矩阵，包括：若干个继电器，以矩阵形式组成，并适于连接其它一个或多个可扩展的开关矩阵板；逻辑电平端口，连接所述控制平台；扩展控制端口，连接所述其它一个或多个可扩展的开关矩阵板的逻辑电平端口；以及控制电路，分别连接所述继电器矩阵、逻辑电平端口和扩展控制端口，用于接收来自所述控制平台的继电器控制信号，并向所述继电器提供所述控制信号，以控制所述继电器的开合。

【技术特征摘要】
1.一种可扩展的开关矩阵板，与控制平台连接，其特征在于包括继电器矩阵，包括若干个继电器，以矩阵形式组成，并适于连接其它一个或多个可扩展的开关矩阵板；逻辑电平端口，连接所述控制平台；扩展控制端口，连接所述其它一个或多个可扩展的开关矩阵板的逻辑电平端口 ；以及控制电路，分别连接所述继电器矩阵、逻辑电平端口和扩展控制端口，用于接收来自所述控制平台的继电器控制信号，并向所述继电器提供所述控制信号，以控制所述继电器的开合。2.根据权利要求1所述的可扩展的开关矩阵板，其特征在于，所述逻辑电平端口包括至少两个逻辑电平端口，分别适于连接所述控制电路和至少两个具有不同输出逻辑电平的控制平台。3.根据权利要求2所述的可扩展的开关矩阵板，其特征在于，所述至少两个逻辑电平端口具有不同的输入逻辑电平；所述至少两个逻辑电平端口中的至少一个包括与所述控制电路相连的电平转换电路，用于将所述其输入逻辑电平转换成与所述控制电路的逻辑电平相一致。4.根据权利要求1所述的可扩展的开关矩阵板，其特征在于，所述继电器矩阵是4X4 矩阵，包括16个继电器模块。5.根据权利要求1所述的可扩展的开关矩阵板，其特征在于，所述控制电路包括一个或多个晶体管-晶体管级(TT...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晔，陈栋，
申请(专利权)人：博世汽车部件苏州有限公司，
类型：实用新型
国别省市：32