输出控制电路、控制器及空调器的制作方法

1.本技术涉及电子技术领域，尤其涉及一种输出控制电路、控制器及空调器。


背景技术：

2.随着工业自动化的快速发展，可编程逻辑控制器(programmable logic controller，简称plc)及直接数字控制(direct digital control，简称ddc)控制器越来越多的应用于工业，交通、楼宇等各个领域，随着控制器的智能化升级，对控制器的输出控制电路的功能要求也越来越高，例如根据需要切换输出控制电路的功能，实现数字量输出和模拟量输出等多种信号输出。
3.因此，如何增强输出控制电路的通用性和安全可靠性已经成为目前亟待解决的问题。


技术实现要素：

4.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本技术的第一个目的在于提出一种输出控制电路，以通过软件控制开关模块切换反馈信号，实现输出电路的通用性，实现智能化远程配置，增强输出控制电路的通用性及安全可靠性。
6.本技术的第二个目的在于提出一种控制器。
7.本技术的第三个目的在于提出一种空调器。
8.为达上述目的，本技术第一方面实施例提出了一种输出控制电路，所述输出控制电路设置在控制器内，所述输出控制电路，所述输出控制电路设置在控制器内，该输出控制电路包括：信号输入端，用于输入电压输入信号；放大模块，所述放大模块的第一输入端与所述信号输入端连接；第一功率模块，所述第一功率模块的控制端与所述放大模块的输出端连接，所述第一功率模块的第一端与第一直流电压源连接；第一电阻，所述第一电阻的第一端分别与所述第一功率模块的第二端和所述放大模块的第二输入端连接，所述第一电阻的第二端与信号输出端连接；开关模块，所述开关模块分别与所述第一电阻的第一端、所述信号输出端、所述放大模块的第一输入端连接，所述开关模块用于切换接通所述第一电阻的第一端与所述第一电阻的第二端之间的连接，以及所述第一电阻的第二端与所述放大模块的第一输入端之间的连接；所述信号输出端，用于输出数字量的第一电压输出信号、模拟量的第二电压输出信号和模拟量的电流输出信号。
9.本技术实施例提出的输出控制电路，信号输入端用于输入电压输入信号，放大模块的第一输入端与信号输入端连接，第一功率模块的控制端与放大模块的输出端连接，第一功率模块的第一端与第一直流电压源连接，第一电阻的第一端分别与第一功率模块的第二端和放大模块的第二输入端连接，第一电阻的第二端与信号输出端连接，开关模块分别与第一电阻的第一端、信号输出端、放大模块的第一输入端连接，开关模块用于切换接通第一电阻的第一端与第一电阻的第二端之间的连接，以及第一电阻的第二端与放大模块的第
一输入端之间的连接；信号输出端，用于输出数字量的第一电压输出信号、模拟量的第二电压输出信号和模拟量的电流输出信号。由此，该电路通过软件控制开关模块切换反馈信号，实现输出电路的通用性，实现智能化远程配置，增强输出控制电路的通用性及安全可靠性。
10.根据本技术的一个实施例，所述放大模块包括：第一运算放大器，所述第一运算放大器的同相输入端与所述信号输入端连接，所述第一运算放大器的输出端与所述第一功率模块的控制端连接；第二电阻，所述第二电阻的第一端与所述第一运算放大器的第一输入端连接，所述第二电阻与所述开关模块连接；第三电阻，所述第三电阻的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第三电阻的第二端接地；第四电阻，所述第四电阻的第一端与所述第一运算放大器的反相输入端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一电阻的第一端连接。
11.根据本技术的一个实施例，所述输出控制电路还包括：过流保护模块，所述第一功率模块的第一端通过所述过流保护模块与所述第一直流电源连接。
12.根据本技术的一个实施例，所述过流保护模块包括：稳压器或限流器，所述稳压器或限流器的第一端与所述第一直流电压源连接，所述稳压器或限流器的第二端与所述第一功率模块的第一端连接；第五电阻，所述稳压器或限流器的第二端通过所述第五电阻与所述稳压器或限流器的第三端连接。
13.根据本技术的一个实施例，所述开关模块包括：第一开关单元，所述第一开关单元分别与所述第一电阻的第一端和所述信号输出端连接；第二开关单元，所述第二开关单元分别与所述第二电阻的第二端和所述信号输出端连接；控制单元，所述控制单元分别与所述第一开关单元和所述第二开关单元连接，所述控制单元用于根据输入的控制信号，控制所述第一开关单元接通或断开所述第一电阻的第一端与所述第一电阻的第二端之间的连接，或者控制所述第二开关单元接通或断开所述第一电阻的第二端与所述放大模块的第一输入端之间的连接。
14.根据本技术的一个实施例，所述第一开关单元包括：第一固态继电器，所述第一固态继电器的输入端与所述第一电阻的第一端连接，所述第一固态继电器的输出端与所述信号输出端连接，所述第一固态继电器的输入控制端与所述控制单元连接，所述第一固态继电器的输出控制端接地。
15.根据本技术的一个实施例，所述第二开关单元包括：第二固态继电器，所述第二固态继电器的输入端与所述放大模块的第一输入端连接，所述第二固态继电器的输出端与所述信号输出端连接，所述第二固态继电器的输入控制端与所述控制单元连接，所述第二固态继电器的输出控制端接地。
16.根据本技术的一个实施例，所述控制单元包括：控制信号输入端，用于输入所述控制信号；第一晶体管，所述第一晶体管的控制端与所述控制信号输入端连接，所述第一晶体管的第一端与所述第一开关单元连接，所述第一晶体管的第二端接地；第六电阻，所述第六电阻的第一端与第二直流电压源连接，所述第六电阻的第二端与第一晶体管的第一端连接；第二晶体管，所述第二晶体管的控制端与所述控制信号输入端连接，所述第二晶体管的第一端与第三直流电压源连接，所述第二晶体管的第二端与所述第二开关单元连接。
17.根据本技术的一个实施例，所述输出控制电路还包括：二极管，所述二极管的正极接地，所述述二极管的负极与所述信号输出端连接。
18.根据本技术的一个实施例，所述输出控制电路还包括：滤波模块，所述放大模块的第一输入端通过所述滤波模块与所述信号输入端连接。
19.根据本技术的一个实施例，所述输出控制电路还包括：第二功率模块，所述第二功率模块的控制端与所述放大模块的输出端连接，所述第二功率模块的第一端与所述第一功率模块的第一端连接，所述第二功率模块的第二端与所述第一功率模块的第二端连接。
20.为达上述目的，本技术第二方面实施例提出了一种控制器，其包括：如本技术第一方面实施例所述的输出控制电路。
21.本技术实施例的控制器，通过软件控制开关模块切换反馈信号，实现输出电路的通用性，实现智能化远程配置，增强输出控制电路的通用性及安全可靠性。
22.为达上述目的，本技术第三方面实施例提出了一种空调器，包括如本技术第二方面实施例所述的控制器。
23.本技术实施例的空调器，通过软件控制开关模块切换反馈信号，实现输出电路的通用性，实现智能化远程配置，增强输出控制电路的通用性及安全可靠性。
24.本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。
附图说明
25.本技术上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
26.图1是根据本技术一个实施例的输出控制电路的示意图；
27.图2是根据本技术一个实施例的输出控制电路的过流保护模块的示意图；
28.图3是根据本技术一个实施例的输出控制电路的放大模块的示意图；
29.图4是根据本技术一个实施例的输出控制电路的开关模块的示意图；
30.图5是根据本技术一个实施例的输出控制电路的控制单元的示意图；
31.图6是根据本技术一个实施例的输出控制电路的电压输出模式的简化电路图；
32.图7是根据本技术一个实施例的输出控制电路的电流输出模式的简化电路图；
33.图8是根据本技术一实施例的输出控制电路的整体结构示意图；
34.图9是根据本技术另一实施例的输出控制电路的整体结构示意图；
35.图10是根据本技术一个实施例的控制器的示意图；
36.图11是根据本技术一个实施例的空调器的示意图。
具体实施方式
37.下面详细描述本技术的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本技术，而不能理解为对本技术的限制。
38.下面结合附图来描述本技术实施例的输出控制电路、控制器及空调器。
39.图1是根据本技术一个实施例的输出控制电路的结构示意图。
40.需要说明的是，本技术实施例的输出控制电路设置在控制器内。
41.如图1所示，本技术实施例的输出控制电路1具体可包括：信号输入端in、信号输入
端out、放大模块10、第一功率模块50、第一电阻r1和开关模块20。
42.其中，信号输入端in用于输入电压输入信号，例如0-12v、0-10v、0-20ma等模拟量的电压输入信号，或12v数字量的电压输入信号。放大模块10的第一输入端与信号输入端in连接，第二输入端与第一电阻r1的第一端连接，输出端与第一功率模块50的控制端连接。第一功率模块50的第一端与第一直流电源vdd1(如采用12v～24v的直流电源，一般vdd1的电压越大，电流驱动负载能力越强)连接，第一功率模块50的第二端与第一电阻r1的第一端连接，第一电阻r1的第二端与信号输出端out连接。开关模块20分别与第一电阻r1的第一端、信号输出端out和放大模块10的第一输入端连接，开关模块20用于切换接通第一电阻r1的第一端与第一电阻r1的第二端之间的连接(也就是说将第一电阻r1短接)，以及第一电阻r1的第二端与放大模块10的第一输入端之间的连接。信号输出端out用于输出数字量的第一电压输出信号、模拟量的第二电压输出信号和模拟量的电流输出信号。其中，数字量的第一电压输出信号可以为12v的电压输出信号，模拟量的第二电压输出信号可以为0-10v的电压输出信号，模拟量的电流输出信号可以为0-20ma的电流输出信号。
43.举例说明，当需要通过信号输出端out输出模拟量的第一电压输出信号如0-10v的电压输出信号时，控制信号输入端in输入的电压输入信号为0-10v模拟量的电压输入信号，并短接第一电阻r1，使得第一电阻r1的第一端直接与信号输出端out连接，且断开第一电阻r1的第二端与放大模块10的第一输入端之间的连接，这样便可以通过信号输出端out输出模拟量的第一电压输出信号如0-10v的电压输出信号。
44.当需要通过信号输出端out输出数字量的第二电压输出信号如12v的电压输出信号时，控制信号输入端in输入的电压输入信号为12v数字量的电压输入信号，并短接第一电阻r1，使得第一电阻r1的第一端直接与信号输出端out连接，且断开第一电阻r1的第二端与放大模块10的第一输入端之间的连接，这样便可以通过信号输出端out输出模拟量的第一电压输出信号如12v的电压输出信号。
45.当需要通过信号输出端out输出模拟量的电流输出信号如0-20ma的电流输出信号时，控制信号输入端in输入的电压输入信号为0-10v模拟量的电压输入信号，并断开第一电阻r1的第一端与所述第一电阻r1的第二端之间的连接，并接通第一电阻r1的第二端与放大模块10的第一输入端之间的连接，这样便可通过信号输出端out输出模拟量的电流输出信号如0-20ma的电流输出信号。
46.由此，该电路通过软件控制开关模块切换反馈信号，实现输出电路的通用性，实现智能化远程配置，增强输出控制电路的通用性及安全可靠性。
47.下面结合图2-图8来具体说明下输出控制电路。
48.需要说明的是，第一功率模块50可以由三极管或mos管构成，具体本技术不做限定，如图6-8所示，为便于说明，本技术实施例中以第一三极管q1作为第一功率模块50为例进行说明，其中，第一三极管q1的基极作为第一功率模块50的控制端，第一三极管q1的集电极作为第一功率模块50的第一端，第一三极管q1的发射极作为第一功率模块50的第二端。
49.如图2和图8，输出控制电路1还可以包括：过流保护模块30，第一功率模块q1的第一端通过过流保护模块30与第一直流电源vdd1连接，从而在用户误操作造成信号输出端out短路时，对第一三级管q1进行过流保护。
50.作为一种可行的实施方式，如图2所示，过流保护模块30可以包括稳压器或限流器
ic1和第五电阻r5，其中，稳压器或限流器ic1为三端稳压器或限流器，稳压器或限流器ic1的第一端与第一直流电压源vdd1连接，稳压器或限流器ic1的第二端与第一三极管q1的集电极连接，稳压器或限流器ic1的第二端通过第五电阻r5与稳压器或限流器ic1的第三端连接。
51.如图3和图8所示，放大模块10可以包括：第一运算放大器a1、第二电阻r2、第三电阻r3和第四电阻r4。其中，第一运算放大器a1的同相输入端作为放大模块10的第一输入端与信号输入端in连接，第一运算放大器a1的输出端作为放大模块10的输出端与第一三极管q1的基极连接，第二电阻r2的第一端与第一运算放大器a1的第一输入端连接，第二电阻r2与开关模块20连接，第一运算放大器a1的反相输入端与第三电阻r3的第一端连接，第三电阻r3的第二端接地gnd，第一运算放大器a1的反相输入端与第四电阻r4的第一端连接，第四电阻r4的第二端作为放大模块10的第二输入端与第一电阻r1的第一端连接。第一电容c1的第一端与第一运算放大器a1的输出端连接，第一电容c1的第二端与第一运算放大器a1的反相输入端连接。第一运算放大器a1的反相输入端和第一运算放大器a1的输出端之间连接有第一电容c1。其中，第一电容c1是一个小容值的电容，用于改善环路增加及相位裕量不足导致输出控制电路振荡的问题。
52.如图4和图8所示，开关模块20可以包括：第一开关单元201、第二开关单元202和控制单元203。其中，第一电阻r1的第一端与开关模块20连接，具体可与开关模块20中的第一开关单元201连接。第二电阻r2的第二端与开关模块20连接，具体可与开关模块20中的第二开关单元202连接。信号输出端out与开关模块20连接，具体可与开关模块20中的第一开关单元201和第二开关单元202连接。控制单元203分别与第一开关单元201和第二开关单元202连接，控制单元203根据输入的控制信号控制第一开关单元201接通或断开第一电阻r1的第一端和第一电阻r1的第二端之间的连接，或者控制第二开关单元201接通或断开第一电阻r1的第二端与放大模块10的第一输入端之间的连接。
53.在本技术的实施例中，第一开关单元201可以包括但不限于第一固态继电器ic2等，其中，第一固态继电器ic2包括输入端、输出端、控制输入端和控制输出端。如图4和图8所示，第一开关单元201中第一固态继电器ic2的输入端与第一电阻r1的第一端连接，第一固态继电器ic2的输出端与信号输出端out连接，第一固态继电器ic2的输入控制端与控制单元203连接，第一固态继电器ic2的输出控制端接地gnd。
54.在本技术的实施例中，第二开关单元202可以包括但不限于第二固态继电器ic3等，其中，第二固态继电器ic3包括输入端、输出端、控制输入端和控制输出端。如图4和图8所示，第二开关单元202中第二固态继电器ic3的输入端与放大模块10的第一输入端连接，第二固态继电器ic3的输出端与信号输出端out连接，第二固态继电器ic3的输入控制端与控制单元203连接，第二固态继电器ic3的输出控制端接地gnd或者可以通过第七电阻r7接地gnd。
55.需要说明的是，第一开关单元301和第二开关单元302不仅限于固态继电器，还可以使用拨码开关和跳线，也可以使用电磁继电器等，通过单片机的io管脚控制第一开关单元301和第二开关单元302的输入口，通过软件实现对第一开关单元301和第二开关单元302的控制。
56.如图5和图8所示，控制单元203可以包括：控制信号输入端cntl-in、第一晶体管
q2、第六电阻r6和第二晶体管q3。其中，控制信号输入端cntl-in与单片机连接，单片机用于生成控制信号，并通过信号输入端in输出控制信号，即控制信号从控制信号输入端cntl-in输入控制单元203。第一晶体管q2的控制端与控制信号输入端cntl-in连接，第一晶体管q2的第一端与第一开关单元201连接，具体可与第一固态继电器ic2的输入控制端连接，第一晶体管q2的第二控制端接地gnd。第六电阻r6的第一端与第二直流电压源vdd2连接，第六电阻r6的第二端与第一晶体管q2的第一端连接。第二晶体管q3的控制端与控制信号输入端cntl-in连接，第二晶体管q3的第一端与第三直流电压源vdd3连接，第二晶体管q3的第二端与第二开关单元202连接，具体可与第二固态继电器ic3的输入控制端连接。
57.如图9所示，输出控制电路1还可以在信号输出端out连接一个二极管d1。其中，二极管d1的正极接地gnd，负极与信号输出端out连接，二极管d1用于吸收第一固态继电器ic2或者第二固态继电器ic3断开时产生的尖峰电压。
58.如图6-图9所示，输出控制电路1还可以在放大模块10和信号输入端in之间增加滤波模块40，放大模块10的第一输入端通过滤波模块40与信号输入端in连接，以对模拟量的电压输入信号进行滤波，将滤波后的模拟量的电压输入信号输入放大模块10的第一输入端，其中，滤波模块可以包括第八电阻r8和第二电容c2。
59.本技术实施例的输出控制电路，通过控制单元203的控制信号，控制开关模块20中第一开关单元201(具体可为第一固态继电器ic2)接通或断开第一电阻r1的第一端和第一电阻r1的第二端之间的连接，以及控制第二开关单元201(具体可为第二固态继电器ic3)接通或断开第一电阻r1的第二端与放大模块10的第一输入端之间的连接，即第一固态继电器ic2和第二固态继电器ic3能够实现互锁。
60.当控制信号为低电平信号时，控制单元203中第一晶体管q2和第二晶体管q3均截止，从而使得第一开关单元201(具体可为第一固态继电器ic2)接通，且第二开关单元202(具体可为第一固态继电器ic3)断开，这样便使得第一电阻r1的第一端和信号输出端out之间接通，且第二电阻r2和信号输出端out之间断开，如图6所示，此时输出控制电路处于电压反馈模式。
61.例如，当需要通过信号输出端out输出模拟量的第一电压输出信号如0-10v的电压输出信号时，控制信号输入端cntl-in输入低电平信号，并控制信号输入端in输入的电压输入信号为0-10v模拟量的电压输入信号，使得第一电阻r1的第一端与第一电阻r1的第二端之间接通，且第二电阻r2的第二端与第一电阻r1的第二端之间断开，此时该电路具有电压反馈功能，在电压反馈功能下，由第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第八电阻r8、第一运算放大器a1和第一功率模块q1一起实现电压输出，这样便可通过信号输出端out输出模拟量的第一电压输出信号如0-10v的电压输出信号。
62.又如，当需要通过信号输出端out输出数字量的第二电压输出信号如12v的电压输出信号时，控制信号输入端cntl-in输入低电平信号，控制信号输入端in输入的电压输入信号为12v数字量的电压输入信号，使得第一电阻r1的第一端与第一电阻r1的第二端之间接通，且第二电阻r2的第二端与第一电阻r1的第二端之间断开，此时该电路具有电压反馈功能，在电压反馈功能下，由第二电阻r2、第三电阻r3、第四电阻r4、第八电阻r8、第一运算放大器a1和第一功率模块q1一起实现电压输出，这样便可通过信号输出端out输出模拟量的第一电压输出信号如12v的电压输出信号。
63.当控制信号为高电平信号时，控制单元203中第一晶体管q2和第二晶体管q3均导通，从而使得第一开关单元201(具体可为第一固态继电器ic2)断开，且第二开关单元202(具体可为第一固态继电器ic3)接通，这样便使得第一电阻r1的第一端和第一电阻r1的第二端之间断开，且第二电阻r2的第二端和第一电阻r1的第二端之间接通，如图7所示，此时电路处于电流反馈模式。
64.例如，当需要通过信号输出端out输出模拟量的电流输出信号如4-20ma的电流输出信号时，控制信号输入端cntl-in输入高电平信号，并控制信号输入端in输入的电压输入信号为0-10v模拟量的电压输入信号，使得第一电阻r1的第一端和第一电阻r1的第二端之间断开，且第二电阻r2的第二端和第一电阻r1的第二端之间接通，此时处于电流反馈模式，从第一电阻r1的两端取电压信号经过放大模块10(具体可为第一运算放大器a1)进行差分放大，放大后的电压需要与电压输入信号对应的输入电压保持一致。举例说明，若第一电阻r1为10ω，想要通过信号输出端out输出模拟量的电流为20ma，输入电压u＝r1*i*af＝r1*i*rin/rf＝r1*i*r8/r2＝10*0.02*100k/2k＝10*0.02*100/2v＝10v，则放大模块10的放大倍数为50倍。若第一电阻r1为5ω，则放大模块10的放大倍数为100倍。
65.在上述实施例的基础上，当单个三极管(第一功率模块10)驱动电流不满足要求时，可以使用2个三极管并联方式。如图9所示，本技术实施例的输出控制电路还可以包括：第二功率模块。其中，第二功率模块的控制端与放大模块10的输出端连接，第二功率模块的第一端与第一功率模块10的第一端连接。第二功率模块的第二端与第一功率模块10的第二端连接。其中，第二功率模块可以为三极管q4。
66.需要说明的是，图9所示电路的工作原理如图8所示电路的工作原理，具体这里不再赘述。
67.综上所述，本技术实施例提出的输出控制电路，信号输入端用于输入电压输入信号，放大模块的第一输入端与信号输入端连接，第一功率模块的控制端与放大模块的输出端连接，第一功率模块的第一端与第一直流电压源连接，第一电阻的第一端分别与第一功率模块的第二端和放大模块的第二输入端连接，第一电阻的第二端与信号输出端连接，开关模块分别与第一电阻的第一端、信号输出端、放大模块的第一输入端连接，开关模块用于切换接通第一电阻的第一端与第一电阻的第二端之间的连接，以及第一电阻的第二端与放大模块的第一输入端之间的连接；信号输出端，用于输出数字量的第一电压输出信号、模拟量的第二电压输出信号和模拟量的电流输出信号。由此，该电路通过软件控制开关模块切换反馈信号，实现输出电路的通用性，实现智能化远程配置，增强输出控制电路的通用性及安全可靠性。
68.为了实现上述实施例，本技术实施例还提出一种控制器。
69.如图10所示，本技术实施例提出的控制器100具体可包括：上述任一实施例所示的输出控制电路1。
70.本技术实施例的控制器，通过软件控制开关模块切换反馈信号，实现输出电路的通用性，实现智能化远程配置，增强输出控制电路的通用性及安全可靠性。
71.为了实现上述实施例，本技术实施例还提出一种空调器110。
72.如图11所示，本技术实施例提出的空调器110具体可包括：图10所示的控制器100。
73.本技术实施例的空调器，通过软件控制开关模块切换反馈信号，实现输出电路的
通用性，实现智能化远程配置，增强输出控制电路的通用性及安全可靠性。
74.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意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技术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。
75.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。