数字通道设计

数字通道设计数字量输入通道数字量输入通道将现场开关信号转换成计算机需要的电平信号，以二进制数字量的形式输入计算机，计算机通过三态缓冲器读取状态信息。数字量输入通道主要由三态缓冲器、输入调理电路、输入口地址译码等电路组成，如图1所示。图1数字量输入通道结构CPU三态缓冲电路输入调理电路地址译码器来自现场数字量（开关量）输入通道接受的状态信号可能是电压、电流、开关的触点。容易引起瞬时电压、过电压、接触抖动现象。为了将外部开关量信号输入到计算机，必须将现场输入的状态信号经转换、保护、滤波、隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑电平信号，此过程称为信号调理。1.输入调理电路小功率输入调理电路a)采用RC滤波电路b)采用RS触发器图2小功率输入调理电路图2所示为开关、继电器等接点输入信号的电路。它将接点的接通和断开动作，转换成TTL电平或CMOS电平与计算机相连。为了消除接点的抖动，通常用RC滤波电路或RS触发器电路。2.大功率输入调理电路在大功率系统中，需要从电磁离合等大功率器件的接点接收信号。为了使接点工作可靠，接点两端至少要加24V或24V以上的直流电压。因为直流电平响应快，不易产生干扰，电路又简单，所以被广泛采用。由于这种电路电压高，来自于现场，有可能带干扰信号，通常采用光耦合器进行隔离，电路如图3所示。图3大功率输入信号调理电路数字量输出通道数字量输入通道将计算机的数字输出转换成现场各种开关设备所需要的信号。计算机通过锁存器输出控制信息。数字量输出通道主要由锁存器、输出驱动电路、输出口地址译码等电路组成，如图4所示。图4数字量输出通道结构CPU锁存器输出驱动电路地址译码器去现场1.低电压开关量信号输出技术图5低压开关量输出图6晶体管输出驱动对于低压情况下开关量控制输出，可采用晶体管，OC门或运放等方式输出，如驱动低压电磁阀、指示灯、直流电动机等。如图5所示。在使用OC门时，由于其为集电极开路输出，在其输出为“高”电平时，实质只是一种高阻状态，必须外接上拉电阻，此时的输出驱动电流主要由VC提供，只能直流驱动并且OC门的驱动电流一般不大，在十几毫安量级，如果被驱动设备所需驱动电流较大，则可采用晶体管输出方式，如图6所示。2.继电器输出接口技术继电器方式的开关量输出，是目前最常用的一种输出方式，一般在驱动大型设备时，往往利用继电器作为测控系统输出到输出驱动级之间的第一级执行机构，通过第一级继电器输出，可完成从低压直流到高压交流的过渡。如图7经光耦后，直流部分给继电器供电，而其输出部分则可直接与220V市电相接。图7继电器输出电路图中，VT1可取9013晶体管，OP1光耦合器可取达林顿输出的4N29或TIL113。加VD1二极管的目的是消除继电器厂的线圈产生的反电动势，R4、C1为灭弧电路。继电器输出也可用于低压场合，与晶体管等低压输出驱动器相比，继电器输出时输入端与输出端有一定的隔离功能，但由于采用电磁吸合方式，在开关瞬间，触点容易产生火花，从而引起干扰；对于交流电压等场合使用，触点也容易氧化；由于继电器的驱动线圈有一定的电感，在关断瞬间可能会产生较大的电压，因此在对继电器的驱动电路上常常反接一个保护二极管用于反向放电。不同的继电器，允许驱动电流也不一样，在电路设计时可适当加一限流电阻，如图中所示的