第四章计算机控制技术及其应用ppt课件.ppt

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1、第四章:数字量输入输出通道1.光电耦合隔离器的结构原理及其隔离电路2.数字量输入通道中几种典型电路3.数字量输出通道几种典型驱动电路返回总目录本章要点：:本章主要内容引言4.1光电耦合隔离技术4.2数字量输入通道4.3数字量输出通道4.4DI/DO模板思考题引言在微机控制系统中，除了要处理模拟量信号以外，还要处理数字信号，包括开关信号、脉冲信号。如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。4.1光电耦合隔离技术主要知识点4.1.1光电耦合隔

2、离器4.1.2光电耦合隔离电路4.1.1光电耦合隔离器按输出级分类－三极管型、单向晶闸管型、双向晶闸管型。原理－通过电－光－电这种信号转换，利用光信号的传送不受电磁场的干扰而完成隔离功能的。链接动画图光电耦合隔离器的几种类型现以三极管型光电耦合隔离器为例来说明它的结构原理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。应用：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利用光耦隔离器的线性放大区（即光敏三极管工作在线性区），可传送模拟信号而隔离电磁干扰，简称对模拟信号进行隔离。

3、应用：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。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。数字信号隔离方法的优点是调试简单，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。注：驱动发光管的电源与驱动光敏管的电源不共地分类：数字量同相传递与数字量反相传递两种。同相传递－－光耦的输入输出同相，即输入为低（高）输出为低（高）；反相传递－－光耦的输入输出反相，即输入为高（低）输出为低（高）；电路不同－－同相传递的集电极电阻接到反相传递的发射级

4、上4.1.2光电耦合隔离电路图光电耦合隔离电路链接动画4.2数字量输入通道主要知识点引言4.2.1开关输入电路4.2.2脉冲计数电路引言数字量输入通道（DI通道）的任务--是把生产过程中的数字信号转换成计算机易于接受的形式。信号调理电路--虽然都是数字信号，不需进行A/D转换，但对通道中可能引入的各种干扰必须采取相应的技术措施，即在外部信号与单片机之间要设置输入信号调理电路。在开关输入电路中，主要考虑：（1）电平转换－用电阻分压法把电流信号转换为电压信号。（2）RC滤波－用RC滤波器滤出高频干扰。（3）过电压保护－用稳压管和限流电阻作过电压保护；用稳压管

5、或压敏电阻把瞬态尖峰电压箝位在安全电平上。（4）反电压保护－串联一个二极管防止反极性电压输入。（5）光电隔离－用光耦隔离器实现计算机与外部的完全电隔离。4.2.1开关输入电路链接动画典型的开关量输入信号调理电路构成－如图所示原理－开关S的状态经RC滤波、稳压管D1箝位保护、电阻R2限流、二极管D2防止反极性电压输入以及光耦隔离等措施处理后送至输入缓冲器，主机通过执行输入指令便可读取开关S的状态。比如－开关S闭合，输入回路有电流，光耦中发光管发光，光敏管导通，数据线上为低电平，即输入信号为“0”对应外电路开关S的闭合；反之输入信号为“1”对应外电路开关S的断

6、开。图开关量输入信号调理电路链接动画4.2.2脉冲计数电路作用－处理脉冲频率信号，方法是设计一种定时计数输入接口电路，即在一定的采样时间内统计输入的脉冲个数，然后根据传感器的比例系数可换算出所检测的物理量。图脉冲计数电路4.3数字量输出通道主要知识点引言4.3.1三极管驱动电路4.3.2继电器驱动电路4.3.3晶闸管驱动电路4.3.4固态继电器驱动电路引言数字量输出通道简称DO通道。任务－把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的数字驱动信号。常用电路－三极管输出驱动电路、继电器输出驱动电路、晶闸管输出驱动电路、固态继电器输出驱动电路等。选择－根据现场

7、负荷的不同，如指示灯、继电器、接触器、电机、阀门等，可以选用不同的功率放大器件构成不同的开关量驱动输出通道。对于低压情况下的小电流开关量，用功率三极管就可作开关驱动组件，其输出电流就是输入电流与三极管增益的乘积。分类：1.普通三极管驱动电路2.达林顿驱动电路4.3.1三极管驱动电路1.普通三极管驱动电路当驱动电流只有十几mA或几十mA时，只要采用一个普通的功率三极管就能构成驱动电路，如图所示。链接动画例如：Di=0，经反相器变为高电平，使三极管导通，集电极电流驱动LED数码管发光。图小功率三极管输出电路2.达林顿驱动电路应用场合－当驱动电流需要达到几百毫安时，如驱

8、动中功率继