數(shù)字通道設計

數(shù)字通道設計數(shù)字量輸入通道數(shù)字量輸入通道將現(xiàn)場開關信號轉換成計算機需要的電平信號，以二進制數(shù)字量的形式輸入計算機，計算機通過三態(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)字量輸入通道結構CPU三態(tài)緩沖電路輸入調(diào)理電路地址譯碼器來自現(xiàn)場數(shù)字量（開關量）輸入通道接受的狀態(tài)信號可能是電壓、電流、開關的觸點。容易引起瞬時電壓、過電壓、接觸抖動現(xiàn)象。為了將外部開關量信號輸入到計算機，必須將現(xiàn)場輸入的狀態(tài)信號經(jīng)轉換、保護、濾波、隔離等措施轉換成計算機能夠接收的邏輯電平信號，此過程稱為信號調(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所示為開關、繼電器等接點輸入信號的電路。它將接點的接通和斷開動作，轉換成TTL電平或CMOS電平與計算機相連。為了消除接點的抖動，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接收信號。為了使接點工作可靠，接點兩端至少要加24V或24V以上的直流電壓。因為直流電平響應快，不易產(chǎn)生干擾，電路又簡單，所以被廣泛采用。由于這種電路電壓高，來自于現(xiàn)場，有可能帶干擾信號，通常采用光耦合器進行隔離，電路如圖3所示。圖3大功率輸入信號調(diào)理電路數(shù)字量輸出通道數(shù)字量輸入通道將計算機的數(shù)字輸出轉換成現(xiàn)場各種開關設備所需要的信號。計算機通過鎖存器輸出控制信息。數(shù)字量輸出通道主要由鎖存器、輸出驅動電路、輸出口地址譯碼等電路組成，如圖4所示。圖4數(shù)字量輸出通道結構CPU鎖存器輸出驅動電路地址譯碼器去現(xiàn)場1.低電壓開關量信號輸出技術圖5低壓開關量輸出圖6晶體管輸出驅動對于低壓情況下開關量控制輸出，可采用晶體管，OC門或運放等方式輸出，如驅動低壓電磁閥、指示燈、直流電動機等。如圖5所示。在使用OC門時，由于其為集電極開路輸出，在其輸出為“高”電平時，實質(zhì)只是一種高阻狀態(tài)，必須外接上拉電阻，此時的輸出驅動電流主要由VC提供，只能直流驅動并且OC門的驅動電流一般不大，在十幾毫安量級，如果被驅動設備所需驅動電流較大，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繼電器方式的開關量輸出，是目前最常用的一種輸出方式，一般在驅動大型設備時，往往利用繼電器作為測控系統(tǒng)輸出到輸出驅動級之間的第一級執(zhí)行機構，通過第一級繼電器輸出，可完成從低壓直流到高壓交流的過渡。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)生的反電動勢，R4、C1為滅弧電路。繼電器輸出也可用于低壓場合，與晶體管等低壓輸出驅動器相比，繼電器輸出時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，在開關瞬間，觸點容易產(chǎn)生火花，從而引起干擾；對于交流電壓等場合使用，觸點也容易氧化；由于繼電器的驅動線圈有一定的電感，在關斷瞬間可能會產(chǎn)生較大的電壓，因此在對繼電器的驅動電路上常常反接一個保護二極管用于反向放電。不同的繼電器，允許驅動電流也不一樣，在電路設計時可適當加一限流電阻，如圖中所示的