數(shù)字通道設(shè)計(jì)

數(shù)字通道設(shè)計(jì)數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道將現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)關(guān)信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)需要的電平信號(hào)，以二進(jìn)制數(shù)字量的形式輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)通過(guò)三態(tài)緩沖器讀取狀態(tài)信息。數(shù)字量輸入通道主要由三態(tài)緩沖器、輸入調(diào)理電路、輸入口地址譯碼等電路組成，如圖1所示。圖1數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)CPU三態(tài)緩沖電路輸入調(diào)理電路地址譯碼器來(lái)自現(xiàn)場(chǎng)數(shù)字量（開(kāi)關(guān)量）輸入通道接受的狀態(tài)信號(hào)可能是電壓、電流、開(kāi)關(guān)的觸點(diǎn)。容易引起瞬時(shí)電壓、過(guò)電壓、接觸抖動(dòng)現(xiàn)象。為了將外部開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入到計(jì)算機(jī)，必須將現(xiàn)場(chǎng)輸入的狀態(tài)信號(hào)經(jīng)轉(zhuǎn)換、保護(hù)、濾波、隔離等措施轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能夠接收的邏輯電平信號(hào)，此過(guò)程稱為信號(hào)調(diào)理。1.輸入調(diào)理電路小功率輸入調(diào)理電路a)采用RC濾波電路b)采用RS觸發(fā)器圖2小功率輸入調(diào)理電路圖2所示為開(kāi)關(guān)、繼電器等接點(diǎn)輸入信號(hào)的電路。它將接點(diǎn)的接通和斷開(kāi)動(dòng)作，轉(zhuǎn)換成TTL電平或CMOS電平與計(jì)算機(jī)相連。為了消除接點(diǎn)的抖動(dòng)，通常用RC濾波電路或RS觸發(fā)器電路。2.大功率輸入調(diào)理電路在大功率系統(tǒng)中，需要從電磁離合等大功率器件的接點(diǎn)接收信號(hào)。為了使接點(diǎn)工作可靠，接點(diǎn)兩端至少要加24V或24V以上的直流電壓。因?yàn)橹绷麟娖巾憫?yīng)快，不易產(chǎn)生干擾，電路又簡(jiǎn)單，所以被廣泛采用。由于這種電路電壓高，來(lái)自于現(xiàn)場(chǎng)，有可能帶干擾信號(hào)，通常采用光耦合器進(jìn)行隔離，電路如圖3所示。圖3大功率輸入信號(hào)調(diào)理電路數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸入通道將計(jì)算機(jī)的數(shù)字輸出轉(zhuǎn)換成現(xiàn)場(chǎng)各種開(kāi)關(guān)設(shè)備所需要的信號(hào)。計(jì)算機(jī)通過(guò)鎖存器輸出控制信息。數(shù)字量輸出通道主要由鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)電路、輸出口地址譯碼等電路組成，如圖4所示。圖4數(shù)字量輸出通道結(jié)構(gòu)CPU鎖存器輸出驅(qū)動(dòng)電路地址譯碼器去現(xiàn)場(chǎng)1.低電壓開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸出技術(shù)圖5低壓開(kāi)關(guān)量輸出圖6晶體管輸出驅(qū)動(dòng)對(duì)于低壓情況下開(kāi)關(guān)量控制輸出，可采用晶體管，OC門(mén)或運(yùn)放等方式輸出，如驅(qū)動(dòng)低壓電磁閥、指示燈、直流電動(dòng)機(jī)等。如圖5所示。在使用OC門(mén)時(shí)，由于其為集電極開(kāi)路輸出，在其輸出為“高”電平時(shí)，實(shí)質(zhì)只是一種高阻狀態(tài)，必須外接上拉電阻，此時(shí)的輸出驅(qū)動(dòng)電流主要由VC提供，只能直流驅(qū)動(dòng)并且OC門(mén)的驅(qū)動(dòng)電流一般不大，在十幾毫安量級(jí)，如果被驅(qū)動(dòng)設(shè)備所需驅(qū)動(dòng)電流較大，則可采用晶體管輸出方式，如圖6所示。2.繼電器輸出接口技術(shù)繼電器方式的開(kāi)關(guān)量輸出，是目前最常用的一種輸出方式，一般在驅(qū)動(dòng)大型設(shè)備時(shí)，往往利用繼電器作為測(cè)控系統(tǒng)輸出到輸出驅(qū)動(dòng)級(jí)之間的第一級(jí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)第一級(jí)繼電器輸出，可完成從低壓直流到高壓交流的過(guò)渡。如圖7經(jīng)光耦后，直流部分給繼電器供電，而其輸出部分則可直接與220V市電相接。圖7繼電器輸出電路圖中，VT1可取9013晶體管，OP1光耦合器可取達(dá)林頓輸出的4N29或TIL113。加VD1二極管的目的是消除繼電器廠的線圈產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)，R4、C1為滅弧電路。繼電器輸出也可用于低壓場(chǎng)合，與晶體管等低壓輸出驅(qū)動(dòng)器相比，繼電器輸出時(shí)輸入端與輸出端有一定的隔離功能，但由于采用電磁吸合方式，在開(kāi)關(guān)瞬間，觸點(diǎn)容易產(chǎn)生火花，從而引起干擾；對(duì)于交流電壓等場(chǎng)合使用，觸點(diǎn)也容易氧化；由于繼電器的驅(qū)動(dòng)線圈有一定的電感，在關(guān)斷瞬間可能會(huì)產(chǎn)生較大的電壓，因此在對(duì)繼電器的驅(qū)動(dòng)電路上常常反接一個(gè)保護(hù)二極管用于反向放電。不同的繼電器，允許驅(qū)動(dòng)電流也不一樣，在電路設(shè)計(jì)時(shí)可適當(dāng)加一限流電阻，如圖中所示的