过程通道接口数字量

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1、第4章过程输入输出通道接口技术第4讲数字量I/O通道4.10数字量输入输出通道——知识点了解数字量IO通道的结构了解数字量输入输出常用器件掌握两种常用数字量输入调理电路掌握两种常用数字量输出调理电路4.10数字量输入输出通道数字信号包括开关信号、脉冲信号特点是以二进制的逻辑“1”和“0”或电平的高和低出现的应用开关触点的闭合和断开，指示灯的亮和灭，继电器或接触器的吸合和释放，马达的启动和停止，晶闸管的通和断，阀门的打开和关闭，仪器仪表的BCD码，以及脉冲信号的计数和定时等等。4.10.2数字量输入通道结构数字量输入通道

2、的结构4.10.1光耦合器端入输端出输三极管输出的光耦合器光耦合器具有强抗干扰能力的原因：光耦合器的输入阻抗很小，而干扰源内阻很大，所以能分压到光耦合器输入端的噪声很小。发光二极管在电流状态下工作，而干扰虽有较高的电压，但能量小，不能提供足够的电流而被抑制掉。密封条件下工作，不受外界光的干扰。分布电容小而绝缘电阻大，回路一边的干扰很难通过光耦合器馈送到另一边去。光隔的工作特性及其应用截止区饱和区线性区→模拟量隔离光敏三极管工作特性数字量隔离光电耦合隔离器的输入输出类似普通三极管的输入输出特性，即存在着截止区、饱和区与线

3、性区三部分。利用光耦隔离器的开关特性（即光敏三极管工作在截止区、饱和区），可传送数字信号而隔离电磁干扰，简称对数字信号进行隔离。例如在数字量输入输出通道中，以及在模拟量输入输出通道中的A/D转换器与CPU或CPU与D/A转换器之间的数字信号的耦合传送，都可用光耦的这种开关特性对数字信号进行隔离。使光敏三极管工作在线性区可以对模拟信号进行隔离。例如在现场传感器与A/D转换器或D/A转换器与现场执行器之间的模拟信号的线性传送，可用光耦的这种线性区对模拟信号进行隔离。普通光电耦合器件的线性电流传输的特性，如果直接用于模拟量的

4、传输，则线性度和精度都很差。于是很多公司相继推出线性光耦隔离放大器，如BB公司的ISO100,利用发光二极管LED与两个光电二极管进行耦合，一路反馈到输入端，一路耦合到输出端，经过激光调整精心匹配，线性度和稳定度都很好。模拟信号隔离方法优点：是使用少量的光耦，成本低；缺点：是调试困难，如果光耦挑选得不合适，会影响A/D或D/A转换的精度和线性度。数字信号隔离方法优点：是调试简单，不影响系统的精度和线性度；缺点：是使用较多的光耦器件，成本较高。但因光耦越来越价廉，数字信号隔离方法的优势凸现出来，因而在工程中使用的最多。光

5、耦的这两种隔离方法各有优缺点要注意的是，用于驱动发光管的电源与驱动光敏管的电源不应是共地的同一个电源，必须分开单独供电，才能有效避免输出端与输入端相互间的反馈和干扰；另外，发光二极管的动态电阻很小，也可以抑制系统内外的噪声干扰。因此，利用光耦隔离器可用来传递信号而有效地隔离电磁场的电干扰。为了适应计算机控制系统的需求，目前已生产出各种集成的多路光耦隔离器，如TLP系列就是常用的一种。1.一般隔离用光耦合器TLP521-1TLP521-2TLP521-44N25和4N29（MOTOROLA)4N25:有基极引线，可以不

6、用，也可以通过几百千欧以上的电阻，再并联一个几十皮法的小电容接到地上。4N29:达林顿管输出，基极用法与4N25相同。交流用光耦合器NEC公司的PS2505-1,和Toshiba公司的TLP620引脚相同。4引脚封装，输入端为反相并联的发光二极管，可以实现交流检测高速光隔（1）Agilent公司产品6N137系列：高CMR与TTL兼容传输速度：10Mbit/s高速光隔（2）HCPL-7721/0721系列：超高速有双列直插封装和表面贴片封装传输速度：25Mbit/sPhotoMOS继电器4.10.2数字量输入通道数字量

7、输入通道的结构1.输入调理电路VD1+24V+5VR2R4DI+DI－C1R3R1VD2JP1JP212123图4-44数字量输入实用电路当JP1跳线器1-2短路，跳线器JP2的1-2断开、2-3短路时，输入端DI+和DI－可以接一干接点信号。当JP1跳线器1-2断开，跳线器JP2的1-2短路、2-3断开时，输入端DI+和DI－可以接有源接点。2．交流输入信号检测电路+5VS+LURV1R3IOR4R1R2C1NOP1L1L2图4-45交流输入信号检测电路L、N为交流输入端。当S按钮按下时，IO=0；当S按钮未按下时，

8、IO=1。4.10.3数字量输出通道1.低电压开关量信号输出技术2.继电器输出技术3.晶闸管输出技术单向晶闸管双向晶闸管晶闸管又称可控硅（SCR），是一种大功率的半导体器件，具有用小功率控制大功率、开关无触点等特点，在交直流电机调速系统、调功系统、随动系统中应用广泛。晶闸管是一个三端器件，其符号表示如图4-10所示，（a）为单向晶