本實(shí)用新型屬于一種電力設(shè)備插件，主要用于電氣自動化設(shè)備開關(guān)量輸入信號的采集，為電氣自動化設(shè)備常用板卡，可帶電插拔而不燒壞設(shè)備。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的電氣自動化裝置各板卡間的通信大部分使用信號直接傳送的方式。信號直接傳送方式是使用信號的有或者無來代表信號的有效性和無效性。這種方式有一個明顯的缺點(diǎn)：當(dāng)信號路徑中斷時，信號的接收端將無法確定信號的狀態(tài)。而使用FPGA可方便地實(shí)現(xiàn)高可靠性的有線實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸。在發(fā)送端，需要傳送的數(shù)據(jù)先通過編碼模塊編碼后，由光纖、電纜等有線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；在接收端，經(jīng)過前端接收調(diào)整電路后的信號送入FPGA，由解碼電路解碼后輸出。解碼電路同時還將輸出接收到的數(shù)據(jù)是否出錯、網(wǎng)絡(luò)連接是否中斷等信息，從而保證輸出的數(shù)據(jù)真實(shí)可靠。

該方案具有實(shí)時性好、可控性高、組織靈活和物理連接少等特點(diǎn)。可有效的節(jié)省PCB板空間和成本。

為了更好地兼容電氣自動化設(shè)備，采用基于同步串行總線技術(shù)的開關(guān)量輸入信號采集板，可以很好的解決設(shè)備的擴(kuò)容需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)上的不足，提出基于同步串行總線技術(shù)的開關(guān)量輸入信號采集板，填補(bǔ)了國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的空白。

本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下：

一種基于同步串行總線技術(shù)的開關(guān)量輸入信號采集板，包括光電耦合器、FPGA、LVDS收發(fā)器；其特征為：

所述光電耦合器的輸入端連接到采集板的端子排；

所述光電耦合器的輸出端與FPGA相連；

所述FPGA通過LVDS收發(fā)器與主控制板相連。

本實(shí)用新型還進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案:

所述的開關(guān)量輸入信號采集板內(nèi)置光電耦合器，采集板輸出的開關(guān)量信號具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力。

所述的開關(guān)量輸入信號采集板內(nèi)置FPGA，能實(shí)現(xiàn)高可靠性的有線實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸。

所述LVDS收發(fā)器將FPGA輸出的電平信號轉(zhuǎn)換為差分信號，提高了FPGA與主控制板的傳輸速度。

所述的開關(guān)量輸入信號采集板可帶電插拔。

基于同步串行總線技術(shù)的開關(guān)量輸入信號采集板的工作原理是：輸入的開關(guān)量等電信號驅(qū)動光電耦合器內(nèi)的發(fā)光二極管，使之發(fā)出一定波長的光，被光電耦合器內(nèi)的光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，光電耦合器輸出的信號經(jīng)FPGA編碼和解碼后，通過LDVS收發(fā)器與主控制板通信，達(dá)到高可靠性的有線實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)量輸入信號的采集。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)如下：

1.基于同步串行總線技術(shù)的開關(guān)量輸入信號采集板采用網(wǎng)絡(luò)通信模式，可實(shí)現(xiàn)高可靠性的有線實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，具有實(shí)時性好、可控性高、組織靈活和物理連接少的特點(diǎn)。可有效的節(jié)省PCB板空間和成本。

2.板卡采用插拔式結(jié)構(gòu)，可以在帶電狀態(tài)下插拔而不燒壞主機(jī)。

3.基于同步串行總線技術(shù)的開關(guān)量輸入信號采集板對于電氣自動化設(shè)備容量的擴(kuò)展非常便利，采集板可以隨意插入擴(kuò)展槽，只需要更改主板程序即可。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；

其中B1-1、...、B1-16表示16個通道的光電耦合器；B2-1為FPGA、A3-1為LVDS收發(fā)器。

圖2是數(shù)據(jù)傳輸模型圖。

圖3是光電耦合原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書如圖，通過具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

本實(shí)用新型提出了一種基于同步串行總線技術(shù)的開關(guān)量輸入信號采集板。采集板的工作原理是：輸入的開關(guān)量等電信號驅(qū)動光電耦合器內(nèi)的發(fā)光二極管，使之發(fā)出一定波長的光，被光電耦合器內(nèi)的光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，光電耦合器輸出的信號經(jīng)FPGA編碼和解碼后，通過LDVS收發(fā)器與主控制板通信，達(dá)到高可靠性的有線實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)量輸入信號的采集。

采集板由光電耦合器、FPGA、LVDS收發(fā)器組成，所有元器件焊裝在一塊PCB板上。

采集板原理如圖1所示，光電耦合器B1-1～B1-16、FPGAB2-1、LVDS收發(fā)器B3-1。輸入的開關(guān)量等電信號驅(qū)動光電耦合器內(nèi)的發(fā)光二極管，使之發(fā)出一定波長的光，被光電耦合器內(nèi)的光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。由于光耦合器輸入輸出間互相隔離，電信號傳輸具有單向性等特點(diǎn)，因而具有良好的電絕緣能力和抗干擾能力，光電耦合器輸出的信號經(jīng)FPGA編碼和解碼后，通過LDVS收發(fā)器與主控制板B4-1通信，達(dá)到高可靠性的有線實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)開關(guān)量輸入信號的采集。

數(shù)據(jù)傳輸模型如圖2所示，由光電耦合器101處理過的開關(guān)量信號以“并行數(shù)據(jù)”傳輸方式與FPGA201相連，經(jīng)FPGA編碼解碼后，通過LVDS收發(fā)器301以“串行數(shù)據(jù)”方式與主控制板401通信，從而實(shí)現(xiàn)高可靠性的有線實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸。

光電耦合原理如圖3所示，輸入的開關(guān)量等電信號驅(qū)動光電耦合器內(nèi)的發(fā)光二極管，使之發(fā)出一定波長的光，被光電耦合器內(nèi)的光探測器接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出。這就完成了電—光—電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入、輸出、隔離的作用。