全文摘要
本实用新型提供了一种激光打标控制卡，其包括：主芯片FPGA、多量程输入电路和极性选择电路、EMC电路等，所述多量程输入电路和极性选择电路输入端与工业现场传感器相连接，所述多量程输入电路和极性选择电路的输出端与所述EMC电路的输入端连接，所述EMC电路的输出端与所述主芯片FPGA连接。本实用新型针对激光打标控制卡的输入接口设计了两种电子电路，一种是多量程和极性选择电路，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围；另一种是EMC电路，克服了外接输入传感器带来的电磁干扰。通过在激光打标控制卡的电路中加入多量程输入和极性选择电路以及EMC电路，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围，克服了外接输入传感器带来的电磁干扰。
主设计要求
1.一种激光打标控制卡，其特征在于，包括：主芯片FPGA、多量程输入电路和极性选择电路、EMC电路，多量程输入和极性选择电路与工业现场传感器相连接，所述多量程输入和极性选择电路的输入端与所述工业现场传感器连接，所述多量程输入和极性选择电路的输出端与所述EMC电路的输入端连接，所述EMC电路的输出端与所述主芯片FPGA连接。
设计方案
1.一种激光打标控制卡，其特征在于，包括：主芯片FPGA、多量程输入电路和极性选择电路、EMC电路，多量程输入和极性选择电路与工业现场传感器相连接，所述多量程输入和极性选择电路的输入端与所述工业现场传感器连接，所述多量程输入和极性选择电路的输出端与所述EMC电路的输入端连接，所述EMC电路的输出端与所述主芯片FPGA连接。
2.根据权利要求1所述的一种激光打标控制卡，其特征在于，所述多量程输入电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第十二电阻，
当在第一量程且所述工业现场传感器共阴极时，所述工业现场传感器一端与第一量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与IO端连接，所述第一电阻的一端与所述IO端连接，所述第一电阻的第二端与所述EMC电路连接；所述第二电阻的一端与所述第一量程接口连接，所述第二电阻的第二端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第二量程且所述工业现场传感器共阴极时，所述工业现场传感器一端与第二量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与IO端连接，所述第一电阻的一端与所述IO端连接，所述第一电阻的第二端与所述EMC电路连接；所述第三电阻的一端与所述第二量程接口连接，所述第三电阻的第二端与所述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第三量程且所述工业现场传感器共阴极时，所述工业现场传感器一端与第三量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与IO端连接，所述第一电阻的一端与所述IO端连接，所述第一电阻的第二端与所述EMC电路连接；所述第四电阻的一端与所述第三量程接口连接，所述第四电阻的第二端与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第十电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第十二电阻的另一端连接。
3.根据权利要求2所述的一种激光打标控制卡，其特征在于，当在第一量程且所述工业现场传感器共阳极时，所述工业现场传感器一端与第一量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第六电阻的一端与所述第一量程接口连接，所述第六电阻的第二端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第二量程且所述工业现场传感器共阳极时，所述工业现场传感器一端与第二量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第七电阻的一端与所述第二量程接口连接，所述第七电阻的第二端与所述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第三量程且所述工业现场传感器共阳极时，所述工业现场传感器一端与第三量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第八电阻的一端与所述第三量程接口连接，所述第八电阻的第二端与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第十电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第十二电阻的另一端连接。
4.根据权利要求2所述的一种激光打标控制卡，其特征在于，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻、所述第七电阻以及所述第八电阻的阻值均为0欧姆。
5.根据权利要求2所述的一种激光打标控制卡，其特征在于，所述第一量程的电压范围为5VDC-12VDC，所述第二量程的电压范围为12VDC-24VDC，所述第三量程的电压范围为24VDC-32VDC。
6.根据权利要求5所述的一种激光打标控制卡，其特征在于，所述第九电阻的阻值为1.8千欧姆，所述第十电阻的阻值为1.2千欧姆，所述第十一电阻的阻值为5.3千欧姆，所述第十二电阻的阻值为6.8千欧姆。
7.根据权利要求1所述的一种激光打标控制卡，其特征在于，所述EMC电路包括：光电耦合器、三态总线收发器以及电容，
所述光电耦合器的输入端与所述多量程输入与极性选择电路连接，所述光电耦合器的输出端与所述三态总线收发器的输入端连接，所述三态总线收发器的输出端与所述主芯片FPGA连接，所述电容与所述光电耦合器的输入端并联。
8.根据权利要求7所述的一种激光打标控制卡，其特征在于，所述光电耦合器设置有第一输入端、第二输入端，所述电容的一端与所述第一输入端连接，所述电容的另一端与所述第二输入端连接。
9.根据权利要求7所述的一种激光打标控制卡，其特征在于，还包括：第十三电阻、第十四电阻以及发光二极管，所述第十三电阻的一端与所述光电耦合器的输出端连接，所述第十三电阻的另一端与所述三态总线收发器的输入端连接；
所述第十四电阻的一端与所述光电耦合器的输出端连接，所述第十四电阻的另一端与所述发光二极管的一端连接，所述发光二极管的另一端与所述三态总线收发器的输入端连接。
10.根据权利要求1所述的一种激光打标控制卡，其特征在于，还包括：用于与外界PC终端交互的USB通讯接口、外围存储接口、数模转换器、输出接口以及输入接口，所述USB通讯接口、所述外围存储接口、所述数模转换器、所述输出接口以及所述输入接口均与所述主芯片FPGA连接，所述数模转换器以及所述输出接口均与振镜连接，所述输入接口与所述工业现场传感器连接。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及激光打标技术领域，尤其涉及一种激光打标控制卡。
背景技术
激光打标控制卡应用于激光打标机，激光打标机以其环保、打标清晰等优势正在取代传统的打标方式，激光打标控制卡是激光打标机的核心控制部件。
如图1所示，图1为现有技术中激光打标控制卡的电路结构示意图。图1中的箭头代表电流或者信号的传送方向，激光打标控制卡主要由电子芯片和电子器件等组成，包括FPGA、USB数据通讯、外围程序存储和数据缓存、DA(数模转换)、输出接口，还包括了更多的输入接口电路。
对于激光打标控制卡的输入电路，由于输入接口所接各种传感器的电源电压不同，原激光打标控制卡单一电源电压的输入接口限制了激光打标控制卡的应用范围。
而激光打标控制卡输入电路所接各种传感器直接与工业现场的接触，受到了各种电磁干扰，致使打标控制卡经常因电磁干扰出现误差，导致激光打标机的误动作。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种激光打标控制卡。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：一种激光打标控制卡，其包括：芯片FPGA、多量程输入和极性选择电路以及EMC电路，多量程输入和极性选择电路与工业现场传感器相连接，所述多量程输入和极性选择电路的输入端与所述工业现场传感器连接，所述多量程输入和极性选择电路的输出端与所述EMC电路的输入端连接，所述EMC电路的输出端与所述主芯片FPGA连接。
本实用新型的有益效果是：本实用新型针对激光打标控制卡的输入接口设计了两种电子电路，一种是多量程输入和极性选择电路，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围；另一种是EMC电路，克服了外接输入传感器带来的电磁干扰。通过在激光打标控制卡的电路中加入多量程输入和极性选择电路以及EMC电路，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围，克服了外接输入传感器带来的电磁干扰。防止打标控制卡经常因电磁干扰出现误差，防止激光打标机的误动作。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述多量程输入电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第十二电阻，
当在第一量程且所述工业现场传感器共阴极时，所述工业现场传感器一端与第一量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与IO端连接，所述第一电阻的一端与所述IO端连接，所述第一电阻的第二端与所述EMC电路连接；所述第二电阻的一端与所述第一量程接口连接，所述第二电阻的第二端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第二量程且所述工业现场传感器共阴极时，所述工业现场传感器一端与第二量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与IO端连接，所述第一电阻的一端与所述IO端连接，所述第一电阻的第二端与所述EMC电路连接；所述第三电阻的一端与所述第二量程接口连接，所述第三电阻的第二端与所述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第三量程且所述工业现场传感器共阴极时，所述工业现场传感器一端与第三量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与IO端连接，所述第一电阻的一端与所述IO端连接，所述第一电阻的第二端与所述EMC电路连接；所述第四电阻的一端与所述第三量程接口连接，所述第四电阻的第二端与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第十电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第十二电阻的另一端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：本实用新型的多量程输入电路和极性选择电路由原来的单一极性、单电压输入，改为可以选择的双极性、多电压输入，即原来是单一的共阴极、单电压5VDC接入，现改为了双极性共阴极和共阳极可选择、多电压5VDC～12VDC、12VDC～24VDC和24VDC～32VDC的多电压可选择输入，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围，同时，上述电子电路对电磁干扰也加以了有效地降低和隔离，达到了抗电磁干扰的目的。
进一步地，当在第一量程且所述工业现场传感器共阳极时，所述工业现场传感器一端与第一量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第六电阻的一端与所述第一量程接口连接，所述第六电阻的第二端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第二量程且所述工业现场传感器共阳极时，所述工业现场传感器一端与第二量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第七电阻的一端与所述第二量程接口连接，所述第七电阻的第二端与所述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第三量程且所述工业现场传感器共阳极时，所述工业现场传感器一端与第三量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第八电阻的一端与所述第三量程接口连接，所述第八电阻的第二端与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第十电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第十二电阻的另一端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：本实用新型的多量程输入和极性选择电路由原来的单一极性、单电压输入，改为可以选择的双极性、多电压输入，即原来是单一的共阴极、单电压5VDC接入，现改为了双极性共阴极和共阳极可选择、多电压5VDC～12VDC、12VDC～24VDC和24VDC～32VDC的多电压可选择输入，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围。在工业现场传感器与激光打标控制卡的主芯片FPGA之间设置EMC电路，加装光耦和三态总线收发器进行双隔离，利用多输入接口的电阻对输入电磁干扰信号分压减小，在光耦输入端口并接电容滤除电磁干扰信号，这样多重的抗电磁干扰电子电路设计，彻底克服了输入接口的电磁干扰对主芯片FPGA的干扰，从而也就使激光打标控制卡不会因输入接口的电磁干扰而导致的错误运行了。上述电子器件所组成的电子电路对电磁干扰加以了有效地降低和隔离，达到了抗电磁干扰的目的。
进一步地，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻、所述第七电阻以及所述第八电阻的阻值均为0欧姆。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过电阻作为多量程选择和多极性选择器件，降低了成本，在现场腐蚀的环境中，提高了可靠性，选择电阻作为多量程选择和多极性选择器件、而不用诸如选择开关做选择器件，是因为电阻成本低而且在现场腐蚀的环境中焊接更加可靠。
进一步地，所述第一量程的电压范围为5VDC-12VDC，所述第二量程的电压范围为12VDC-24VDC，所述第三量程的电压范围为24VDC-32VDC。
采用上述进一步方案的有益效果是：本实用新型的多量程输入和极性选择电路由原来的单一极性、单电压输入，改为可以选择的双极性、多电压输入，即原来是单一的共阴极、单电压5VDC接入，现改为了双极性共阴极和共阳极可选择、多电压5VDC～12VDC、12VDC～24VDC和24VDC～32VDC的多电压可选择输入，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围。
进一步地，所述第九电阻的阻值为1.8千欧姆，所述第十电阻的阻值为1.2千欧姆，所述第十一电阻的阻值为5.3千欧姆，所述第十二电阻的阻值为6.8千欧姆。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过电阻作为多量程选择和多极性选择器件，降低了成本，在现场腐蚀的环境中，提高了可靠性。
进一步地，所述EMC电路包括：光电耦合器、三态总线收发器以及电容，所述光电耦合器的输入端与所述多量程输入电路和极性选择电路连接，所述光电耦合器的输出端与所述三态总线收发器的输入端连接，所述三态总线收发器的输出端与所述主芯片FPGA连接，所述电容与所述光电耦合器的输入端并联。
采用上述进一步方案的有益效果是：在工业现场传感器与激光打标控制卡的主芯片FPGA之间，加装光耦和三态总线收发器进行双隔离，利用多输入接口的电阻对输入电磁干扰信号分压减小，在光耦输入端口并接电容滤除电磁干扰信号，多重的抗电磁干扰电子电路设计，克服了输入接口的电磁干扰对主芯片FPGA的干扰，从而避免激光打标控制卡因输入接口的电磁干扰而错误运行。
进一步地，所述光电耦合器设置有第一输入端、第二输入端，所述电容的一端与所述第一输入端连接，所述电容的另一端与所述第二输入端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：当有电磁干扰信号时，其干扰幅值经第九电阻分压降幅，瞬间的干扰经电容短路而不进入光耦输入电路，光耦内部的光电隔离又对电磁干扰信号加以第一级的隔离，而有用信号经光耦内部光电转换正常通过。因此，上述电子器件所组成的电子电路对电磁干扰加以了有效地降低和隔离，达到了抗电磁干扰的目的。
进一步地，还包括：第十三电阻、第十四电阻以及发光二极管，所述第十三电阻的一端与所述光电耦合器的输出端连接，所述第十三电阻的另一端与所述三态总线收发器的输入端连接；所述第十四电阻的一端与所述光电耦合器的输出端连接，所述第十四电阻的另一端与所述发光二极管的一端连接，所述发光二极管的另一端与所述三态总线收发器的输入端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：当有电磁干扰信号时，其干扰幅值经第九电阻分压降幅，瞬间的干扰经电容短路而不进入光耦输入电路，光耦内部的光电隔离又对电磁干扰信号加以第一级的隔离，而有用信号经光耦内部光电转换正常通过。因此，上述电子器件所组成的电子电路对电磁干扰加以了有效地降低和隔离，达到了抗电磁干扰的目的。发光二极管用于指示工业现场传感器的通断状态。
进一步地，还包括：用于与外界PC终端交互的USB通讯接口、外围存储接口、数模转换器、输出接口以及输入接口，所述USB通讯接口、所述外围存储接口、所述数模转换器、所述输出接口以及所述输入接口均与所述主芯片FPGA连接，所述数模转换器以及所述输出接口均与振镜连接，所述输入接口与所述工业现场传感器连接，所述输入接口包含所述多量程输入电路和极性选择电路以及EMC电路。
附图说明
图1为现有技术中激光打标控制卡的电路结构示意图。
图2为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之一。
图3为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之二。
图4为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之三。
图5为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之四。
图6为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之五。
图7为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之六。
图8为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之七。
图9为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之八。
图10为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之九。
图11为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之十。
图12为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之十一。
图13为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之十二。
图14为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之十三。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
如图2至图14所示，图2为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之一。图3为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之二。图4为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之三。图5为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之四。图6为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之五。图7为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之六。图8为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之七。图9为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之八。图10为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之九。图11为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之十。图12为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之十一。图13为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之十二。图14为本实用新型实施例提供的激光打标控制卡的电路结构示意图之十三。
如图2所示，本实用新型提供了一种激光打标控制卡，其包括：主芯片FPGA、多量程输入电路和极性选择电路、EMC电路，多量程输入和极性选择电路与工业现场传感器相连接。所述多量程输入和极性选择电路的输入端与所述工业现场传感器连接，所述多量程输入和极性选择电路的输出端与所述EMC电路的输入端连接，所述EMC电路的输出端与所述主芯片FPGA连接。
其中，所述多量程输入和极性选择电路的一端与所述工业现场传感器连接，所述多量程输入和极性选择电路的另一端与所述EMC电路连接。
本实用新型针对激光打标控制卡的输入接口设计了两种电子电路，一种是多量程输入和极性选择电路，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围；另一种是EMC电路，克服了外接输入传感器带来的电磁干扰。通过在激光打标控制卡的电路中加入多量程输入和极性选择电路以及EMC电路，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围，克服了外接输入传感器带来的电磁干扰。防止打标控制卡经常因电磁干扰出现误差，防止激光打标机的误动作。
本实用新型涉及一种新型激光打标控制卡，即多量程输入和极性选择电路、并具有良好EMC(电磁兼容)的激光打标控制卡，尤其适用于激光打标机领域。
如图2所示，为了克服现有激光打标控制卡的不足，本实用新型针对激光打标控制卡的输入接口设计了两种电子电路，一种是多量程输入和极性选择电路，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围；另一种是EMC电路，克服了外接输入传感器带来的电磁干扰。
激光打标控制卡输入和极性选择电路：由原来的单一极性、单电压输入，改为可以选择的双极性、多电压输入，即原来是单一的共阴极、单电压5VDC接入，现改为了双极性共阴极和共阳极可选择、5VDC～12VDC、12VDC～24VDC和24VDC～32VDC的多电压可选择输入。
EMC电路：在工业现场传感器与激光打标控制卡的主芯片FPGA之间，加装光耦和三态总线收发器进行双隔离，利用多输入接口的电阻对输入电磁干扰信号分压减小，在光耦输入端口并接电容滤除电磁干扰信号，这样多重的抗电磁干扰电子电路设计，彻底克服了输入接口的电磁干扰对主芯片FPGA的干扰，从而也就使激光打标控制卡不会因输入接口的电磁干扰而导致的错误运行了。
在现有技术的基础上，在最易受到电磁干扰的输入接口增加了EMC(电磁兼容)装置，同时扩展了输入接口的应用范围即又增加了多量程和极性选择接口电路。
本实用新型多量程输入和极性选择电路，并具有EMC装置的激光打标控制卡应用到生产实践中，对激光打标控制卡的应用范围有了极大的扩展，EMC(电磁兼容)装置的实施，克服了激光打标控制卡输入接口带来的电磁干扰，保证了激光打标控制卡在激光打标机中的正确稳定运行。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步地，所述多量程输入电路包括：第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第十二电阻，
当在第一量程且所述工业现场传感器共阴极时，所述工业现场传感器一端与第一量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与IO端连接，所述第一电阻的一端与所述IO端连接，所述第一电阻的第二端与所述EMC电路连接；所述第二电阻的一端与所述第一量程接口连接，所述第二电阻的第二端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第二量程且所述工业现场传感器共阴极时，所述工业现场传感器一端与第二量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与IO端连接，所述第一电阻的一端与所述IO端连接，所述第一电阻的第二端与所述EMC电路连接；所述第三电阻的一端与所述第二量程接口连接，所述第三电阻的第二端与所述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第三量程且所述工业现场传感器共阴极时，所述工业现场传感器一端与第三量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与IO端连接，所述第一电阻的一端与所述IO端连接，所述第一电阻的第二端与所述EMC电路连接；所述第四电阻的一端与所述第三量程接口连接，所述第四电阻的第二端与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第十电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第十二电阻的另一端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：本实用新型的多量程输入和极性选择电路由原来的单一极性、单电压输入，改为可以选择的双极性、多电压输入，即原来是单一的共阴极、单电压5VDC接入，现改为了双极性共阴极和共阳极可选择、5VDC～12VDC、12VDC～24VDC和24VDC～32VDC的多电压可选择输入，扩展了激光打标控制卡输入电路的应用范围，同时，上述电子器件所组成的电子电路对电磁干扰也加以了有效地降低和隔离，达到了抗电磁干扰的目的。
需要说明的是，第一电阻即为图中的R23，第二电阻即为图中的R3，第三电阻即为图中的R9，第四电阻即为图中的R15，第五电阻即为图中的R27，第六电阻即为图中的R1，第七电阻即为图中的R7，第八电阻即为图中的R13，第九电阻即为图中的R4，第十电阻即为图中的R21，第十一电阻即为图中的R10，第十二电阻即为图中的R16，第十三电阻即为图中的R24，第十四电阻即为图中的R19。
对图7所示部件的结构进行说明：该图是多量程输入接口选择、多极性选择和EMC装置。首先叙述多量程输入接口选择和多极性选择电子电路：
多极性选择：所谓多极性指的是输入接口所外接的传感器共阳极或者共阴极两种极性选择，当外接传感器共阴极时，电阻R23接入，R27不接，R1、R7、R13不接；当外接传感器共阳极时，电阻R27接入，R23不接，R3、R9、R15不接。一般只分共阴极和共阳极两种。
多电压量程输入接口选择：外接传感器共阴极连接时，当电阻R3连接、R9、R15不接，则外接传感器电压是5VDC～12VDC；当电阻R9连接、R3、R15不接，则外接传感器电压是12VDC～24VDC；当电阻R15连接、R3、R9不接，则外接传感器电压是24VDC～32VDC。外接传感器共阳极连接时，当电阻R1连接，R7、R13不接时，外接传感器接5VDC～12VDC电压；当电阻R7连接，R1、R13不接时，外接传感器接12VDC～24VDC电压；当电阻R13连接，R1、R7不接时，外接传感器接24VDC～32VDC电压。
图中电阻R1、R7、R13，R3、R9、R15，R23、R27称作多量程和多极性选择电阻。之所以选择电阻作为多量程选择和多极性选择器件、而不用诸如选择开关做选择器件，是因为电阻成本低而且在现场腐蚀的环境中焊接更加可靠。电阻R1、R7、R13，R3、R9、R15，R23、R27阻值选择0欧姆。
EMC(电磁兼容)装置：这里以共阴极、外接传感器直流5VDC～12VDC电压为例介绍，图中U3即TLP2398是光耦，此时光耦输入电路是VCC_5VDC正、电阻R3、R4通过U3输入端再经电阻R23接传感器到共阴极的“地”，5VDC量程时电阻R21不接，R4阻值选择1.8k，电容C1并接于光耦输入两端，容值选择100pF。当有电磁干扰信号时，其干扰幅值经R4分压降幅，瞬间的干扰经C1被短路而不进入光耦输入电路，光耦内部的光电隔离又对电磁干扰信号加以了第一级的隔离，而有用信号经U3内部光电转换正常通过。因此，上述电子器件所组成的电子电路对电磁干扰加以了有效地降低和隔离，达到了抗电磁干扰的目的。
图中IO是现场传感器的输入信号。
外接传感器不同极性、不同量程的抗电磁干扰原理与上述类似。
电阻R21在量程为直流24VDC～32VDC电压时接入。
光耦的输出信号是IN_I0，经电阻R24到下一级隔离电路图6，发光二极管D1与电阻R19串联以指示输入接口传感器信号的通断。
对图8、图9、图10、图11、图12、图13、图14所示部件的结构进行说明：图8至图14中多量程输入接口选择、多极性选择和EMC装置与图7的多量程输入接口选择、多极性选择和EMC装置电子电路完全一样，只是电子器件编号不同而已。各部件之间的连接关系相互对应。
图8至图14中I1～I7是现场传感器的输入信号。
多量程输入接口及EMC装置实施在图6至图14的实例中。先从图7讲起：
在图7中，电阻、电容和发光二极管均选用封装为0805的贴片器件，光耦也选用贴片器件，分别按下述说明焊接在PCB线路板上。
先把电容C1、光耦U3、电阻R4、R10、R16、R19、R24、发光二极管D1焊接在PCB线路板上，电容C1的两端与U3输入端的两脚即2脚、3脚相并连接。
共阴极相接时，电阻R27不焊接，电阻R1、R7、R13不焊接。电阻R23焊接后与传感器一端相连，传感器另一端与输入口的“地”相连。R23另一端焊接后与光耦U3输入端的3脚相连。传感器为直流5VDC时，电阻R9、R15、R21不焊接，电阻R3焊接后一端与直流5VDC的正极相连，另一端与分压电阻R4相连，R4的另一端与光耦U3输入端的2脚相连；传感器为直流12VDC时，电阻R3、R15、R21不焊接，电阻R9焊接后一端与直流12VDC正极相连，另一端与分压电阻R10相连，R10的另一端与光耦U3输入端的2脚相连；传感器为直流24VDC时，电阻R3、R9不焊接，电阻R15焊接后一端与直流24VDC正极相连，另一端与分压电阻R16相连，R16的另一端与光耦U3输入端的2脚相连，电阻R21焊接后并接于U3输入端的2、3脚。
共阳极相接时，电阻R23不焊接，电阻R3、R9、R15不焊接。电阻R27焊接后一端与输入口的“地”相连，另一端与光耦U3输入端的3脚相连。传感器为直流5VDC量程时，电阻R7、R13、R21不焊接，电阻R1焊接后一端与外接传感器的一端相连，传感器的另一端与直流5VDC的正极相连，R1的另一端与分压电阻R4相连，R4的另一端与光耦U3输入端的2脚相连；传感器为直流12VDC量程时，电阻R1、R13、R21不焊接，电阻R7焊接后一端与外接传感器的一端相连，传感器的另一端与直流12VDC的正极相连，R7的另一端与分压电阻R10相连，R10的另一端与光耦U3输入端的2脚相连；传感器为直流24VDC量程时，电阻R1、R7不焊接，电阻R13焊接后一端与外接传感器的一端相连，传感器的另一端与直流24VDC的正极相连，R13的另一端与分压电阻R16相连，R16的另一端与光耦U3输入端的2脚相连，电阻R21焊接后并接于U3输入端的2、3脚。
光耦U3的输出侧，4脚接激光打标控制卡的“地”，6脚接激光打标控制卡的电源正端VCC_3V3，5脚是U3的输出端，电阻R24的一端与U3的5脚相连，R24的另一端通过连线IN_I0与图6中三态输出的八路总线收发器U2即SN54HC245FK的第一路输入2脚A1相连，发光二极管D1的正极与U3的6脚相连，D1的负极与电阻R19的一端相连，R19的另一端与U3的5脚相连。
电路中电阻R1、R3、R7、R9、R13、R15、R23、R27为0Ω，R4为1.8kΩ，R10为5.3kΩ，R16为6.8kΩ，R21为1.2kΩ，R19为390Ω，R24为390Ω，电容C1为100pF，发光二极管D1为绿色0805贴片，光耦U3为TLP2398。
图8至图14电路原理和结构与图7完全一样，只是电路器件符号不同。
在图6中，来自于图7至图14的输入信号IN_I0～IN_I7分别输入到三态输出的八路总线收发器U2即SN54HC245FK的输入A1～A8(对应2～9脚)，输入信号又经U2的隔离转换，自U2的B1～B8(对应18、17、16、15、14、13、12、11脚)输出信号FPGA_IN_I0～FPGA_IN_I7。
这样，经过图7至图14多量程输入和极性选择电路接口电子电路，极大地扩展了现场传感器的应用范围；图6至图14的EMC电子电路，把来自现场传感器的有可能带有电磁干扰的输入信号I0～I7，经对电磁干扰的降幅、滤除、两级隔离后，只把有用的输入信号FPGA_IN_I0～FPGA_IN_I7送到图3、4、5的FPGA芯片进行运算处理，从而保证了FPGA芯片的正确运行，也就是保证了激光打标控制卡的正确运行。
进一步地，当在第一量程且所述工业现场传感器共阳极时，所述工业现场传感器一端与第一量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第六电阻的一端与所述第一量程接口连接，所述第六电阻的第二端与所述第九电阻的一端连接，所述第九电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第二量程且所述工业现场传感器共阳极时，所述工业现场传感器一端与第二量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第七电阻的一端与所述第二量程接口连接，所述第七电阻的第二端与所述第十一电阻的一端连接，所述第十一电阻的另一端与所述EMC电路连接；
当在第三量程且所述工业现场传感器共阳极时，所述工业现场传感器一端与第三量程接口连接，所述工业现场传感器的另一端与所述第五电阻的一端连接，所述第五电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第八电阻的一端与所述第三量程接口连接，所述第八电阻的第二端与所述第十二电阻的一端连接，所述第十二电阻的另一端与所述EMC电路连接；所述第十电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第十二电阻的另一端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：本实用新型的多量程输入电路和极性选择电路由原来的单一极性、单电压输入，改为可以选择的双极性、多电压输入，即原来是单一的共阴极、单电压5VDC接入，现改为了双极性共阴极和共阳极可选择、5VDC～12VDC、12VDC～24VDC和24VDC～32VDC的多电压可选择输入，扩展了激光打标控制卡输入电路和极性选择电路的应用范围。在工业现场传感器与激光打标控制卡的主芯片FPGA之间设置EMC电路，加装光耦和三态总线收发器进行双隔离，利用多输入接口的电阻对输入电磁干扰信号分压减小，在光耦输入端口并接电容滤除电磁干扰信号，这样多重的抗电磁干扰电子电路设计，彻底克服了输入接口的电磁干扰对主芯片FPGA的干扰，从而也就使激光打标控制卡不会因输入接口的电磁干扰而导致的错误运行了。上述电子器件所组成的电子电路对电磁干扰加以了有效地降低和隔离，达到了抗电磁干扰的目的。
采用上述进一步方案的有益效果是：本实用新型的多量程输入电路和极性选择电路由原来的单一极性、单电压输入，改为可以选择的双极性、多电压输入，即原来是单一的共阴极、单电压5VDC接入，现改为了双极性共阴极和共阳极可选择、多电压5VDC～12VDC、12VDC～24VDC和24VDC～32VDC的多电压可选择输入，扩展了激光打标控制卡输入电路和极性选择电路的应用范围。
进一步地，所述第一电阻、所述第二电阻、所述第三电阻、所述第四电阻、所述第五电阻、所述第六电阻、所述第七电阻以及所述第八电阻的阻值均为0欧姆。
选用0欧姆作为导电部件，便于电路结构的连接以及安装维护，提高生产效率，降低生产成本。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过电阻作为多量程选择和多极性选择器件，降低了成本，在现场腐蚀的环境中，提高了可靠性，选择电阻作为多量程选择和多极性选择器件、而不用诸如选择开关做选择器件，是因为电阻成本低而且在现场腐蚀的环境中焊接更加可靠。
进一步地，所述第一量程的电压范围为5VDC-12VDC，所述第二量程的电压范围为12VDC-24VDC，所述第三量程的电压范围为24VDC-32VDC。
采用上述进一步方案的有益效果是：本实用新型的多量程输入电路和极性选择电路由原来的单一极性、单电压输入，改为可以选择的双极性、多电压输入，即原来是单一的共阴极、单电压5VDC接入，现改为了双极性共阴极和共阳极可选择、5VDC～12VDC、12VDC～24VDC和24VDC～32VDC的多电压可选择输入，扩展了激光打标控制卡输入电路和极性选择电路的应用范围。
进一步地，还包括：第九电阻、第十电阻、第十一电阻以及第十二电阻，所述第九电阻的一端与所述第六电阻连接，所述第九电阻的另一端与所述EMC电路连接，所述第十电阻的一端与所述第一电阻的另一端连接，所述第十电阻的另一端与所述第九电阻的另一端连接；所述第十一电阻的一端与所述第三电阻连接，所述第十一电阻的另一端与所述EMC电路连接，所述第十二电阻的一端与所述第四电阻连接，所述第十二电阻的另一端与所述EMC电路连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过电阻作为多量程选择和多极性选择器件，降低了成本，在现场腐蚀的环境中，提高了可靠性。
进一步地，所述第九电阻的阻值为1.8千欧姆，所述第十电阻的阻值为1.2千欧姆，所述第十一电阻的阻值为5.3千欧姆，所述第十二电阻的阻值为6.8千欧姆。
采用上述进一步方案的有益效果是：通过电阻作为多量程选择和多极性选择器件，降低了成本，在现场腐蚀的环境中，提高了可靠性。
进一步地，所述EMC电路包括：光电耦合器、三态总线收发器以及电容，所述光电耦合器的输入端与所述多量程输入电路连接，所述光电耦合器的输出端与所述三态总线收发器的输入端连接，所述三态总线收发器的输出端与所述主芯片FPGA连接，所述电容与所述光电耦合器的输入端并联。
采用上述进一步方案的有益效果是：在工业现场传感器与激光打标控制卡的主芯片FPGA之间，加装光耦和三态总线收发器进行双隔离，利用多输入接口的电阻对输入电磁干扰信号分压减小，在光耦输入端口并接电容滤除电磁干扰信号，多重的抗电磁干扰电子电路设计，克服了输入接口的电磁干扰对主芯片FPGA的干扰，从而避免激光打标控制卡因输入接口的电磁干扰而错误运行。
对图3、图4和图5所示部件的结构进行说明：这三幅图是激光打标控制卡的FPGA与“输入接口”的接口电路，三幅图中U1A、U1B、U1C的FPGA_IN_I0、FPGA_IN_I1、FPGA_IN_I2、FPGA_IN_I3、FPGA_IN_I4、FPGA_IN_I5、FPGA_IN_I6、FPGA_IN_I7是“输入接口”的进线，对应的FPGA的IO管脚4、5、6、9、37、38、64和65。FPGA选用型号为EP3C16Q240C8。
对图6所示部件的结构进行说明：图中U2即SN54HC245FK是三态输出的八路总线收发器，IN_I0、IN_I1、IN_I2、IN_I3、IN_I4、IN_I5、IN_I6、IN_I7是输入接口的输入信号，分别输入到SN54HC245FK的输入口A1、A2、A3、A4、A5、A6、A7、A8，经SN54HC245FK内部隔离后，自SN54HC245FK的输出口B1、B2、B3、B4、B5、B6、B7输出对应信号FPGA_IN_I0、FPGA_IN_I1、FPGA_IN_I2、FPGA_IN_I3、FPGA_IN_I4、FPGA_IN_I5、FPGA_IN_I6、FPGA_IN_I7到FPGA对应输入口，输入接口经SN54HC245FK进一步隔离，只留下有用的输入接口信号，输送到FPGA。
进一步地，所述光电耦合器设置有第一输入端、第二输入端，所述电容的一端与所述第一输入端连接，所述电容的另一端与所述第二输入端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：当有电磁干扰信号时，其干扰幅值经第九电阻分压降幅，瞬间的干扰经电容短路而不进入光耦输入电路，光耦内部的光电隔离又对电磁干扰信号加以第一级的隔离，而有用信号经光耦内部光电转换正常通过。因此，上述电子器件所组成的电子电路对电磁干扰加以了有效地降低和隔离，达到了抗电磁干扰的目的。
进一步地，还包括：第十三电阻、第十四电阻以及发光二极管，所述第十三电阻的一端与所述光电耦合器的输出端连接，所述第十三电阻的另一端与所述三态总线收发器的输入端连接；所述第十四电阻的一端与所述光电耦合器的输出端连接，所述第十四电阻的另一端与所述发光二极管的一端连接，所述发光二极管的另一端与所述三态总线收发器的输入端连接。
采用上述进一步方案的有益效果是：当有电磁干扰信号时，其干扰幅值经第九电阻分压降幅，瞬间的干扰经电容短路而不进入光耦输入电路，光耦内部的光电隔离又对电磁干扰信号加以第一级的隔离，而有用信号经光耦内部光电转换正常通过。因此，上述电子器件所组成的电子电路对电磁干扰加以了有效地降低和隔离，达到了抗电磁干扰的目的。发光二极管用于指示工业现场传感器的通断状态。
进一步地，还包括：用于与外界PC终端交互的USB通讯接口、外围存储接口、数模转换器、输出接口以及输入接口，所述USB通讯接口、所述外围存储接口、所述数模转换器、所述输出接口以及所述输入接口均与所述主芯片FPGA连接，所述数模转换器与所述振镜连接，所述输入接口与所述工业现场传感器连接，所述输入接口包含所述多量程输入电路和极性选择电路以及EMC电路。
现有的激光打标控制卡由主芯片FPGA、USB通讯、数据缓存和程序存储即外围存储、DA(数模转换)、输出接口、输入接口等电路组成。其工作原理是：通过USB通讯把要被打标的数据经缓存即外围存储输送给主芯片FPGA、FPGA同时按预置在外围存储的程序和输入接口命令，控制DA和输出接口所接的外围振镜的动作、激光的开与停、激光的功率等，完成按USB所输入的数据打标。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920077725.9
申请日:2019-01-17
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:11(北京)
授权编号:CN209297131U
授权时间:20190823
主分类号:G05B 19/042
专利分类号:G05B19/042;B23K26/70;B23K26/36
范畴分类:40E;
申请人:北京志恒达科技有限公司
第一申请人:北京志恒达科技有限公司
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