第三章-过程通道与数据采集系统六.ppt

《第三章-过程通道与数据采集系统六.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第三章过程通道和数据采集系统之六王贺升上海交通大学自动化系2011年9月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；学习要点在微机控制系统中，除了要处理模拟量信号以外，还要处理另一类数字信号，包括开关信号、脉冲信号。它们是以二进制的逻辑“1”和“0”或电平的高和低出现的。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。数字量输入输出通道光电耦合隔离器

2、光电耦合隔离器按其输出级不同可分为三极管型、单向晶闸管型、双向晶闸管型等几种，都是通过电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。现以最简单的三极管型光电耦合隔离器为例来说明它的结构原理，如图所示。光电耦合隔离器的结构原理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

3、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。数字量输入输出通道下面以控制系统中常用的数字信号的隔离方法为例说明光电耦合隔离电路。典型的光电耦合隔离电路有数字量同相传递与数字量反相传递两种数字量同相传递：光耦的输入正端接正电源，输入负端接到与数据总线相连的数据缓冲器上，光耦的集电极c端通过电阻接另一个正电源，发射极e端直接接地，光耦输出端即从集电极c端引出。当数据线为低电平“0”时，发光管导通且发光，使得光敏管导通，输出c端接地而获得低电平“0”；当数据线为高电平“1”时，发光管截止不

4、发光，则光敏管也截止使输出c端从电源处获得高电平“1”。如此，完成了数字信号的同相传递。光电耦合隔离电路数字量反相传递：与（a）不同的是光耦的集电极c端直接接另一个正电源，而发射极e端通过电阻接地，则光耦输出端从发射极e端引出。从而完成了数字信号的反相传递。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。数字量输入通道凡在电路中起到通、断作用的

5、各种按钮、触点、开关，其端子引出均统称为开关信号。在开关输入电路中，主要是考虑信号调理技术，如电平转换，RC滤波，过电压保护，反电压保护，光电隔离等。（1）电平转换是用电阻分压法把现场的电流信号转换为电压信号。（2）RC滤波是用RC滤波器滤出高频干扰。（3）过电压保护是用稳压管和限流电阻作过电压保护；用稳压管或压敏电阻把瞬态尖峰电压箝位在安全电平上。（4）反电压保护是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。开关输入电路。点划线右边是由开关S与电源组成的外部电路，（a）是直流输

6、入电路，（b）是交流输入电路。交流输入电路比直流输入电路多一个降压电容和整流桥块，可把高压交流(如380VAC)变换为低压直流(如5VDC)。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,当开关S闭合时，输入回路有电流流过，光耦中的发光管发光，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，开关S断开，光耦中的发光管无电流流过，光敏管截止，数据线上

7、为高电平，即输入信号为“1”对应外电路开关S的断开。典型的开关量输入信号调理电路数字量输出通道1三极管驱动电路2继电器驱动电路3晶闸管驱动电路4固态继电器驱动电路引言数字量输出通道简称DO通道，它的任务是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。根据现场负荷的不同，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。常用的有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。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

8、件，其输出电流就是输入电流与三极管增益的乘积。4.3.1三极管驱动电路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。达林顿驱动电