数字通道设计

2.继电器输出接口技术

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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。
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。
去 现 场
地址译码器
图4 数字量输出通道结构
1.低电压开关量信号输出技术
＋5V
VC
R2
1
R1
R1
RL
R2
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。
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。
CPU
三态 缓冲 电路
输入 调理 电路
来 自 现 场
地址译码器
图1 数字量输入通道结构

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。
VC
VD1
R2
K
负载
OP
R4
K1 1
R1
VT1
R3
C1
L
~ 220V
N
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。
1.输入调理电路
1.
＋5V
小功率输入调理电路
R1
R1
R2
C
&
1
S
＋5V
S
R2
&
a)采用RC滤波电路 图2 小功率输入调理电路
b)采用RS触发器

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。

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 中所示的电阻R3 。该图中是用达林顿输出 的光隔离器直接驱动继电器，而在，某些 需要较大驱动电流的场合，则可在光隔离 器和继电器之间再接一级晶体管以增加驱 动电流。
＋5V
R3
S ＋24V
R1
R2
1
C
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。
CPU
锁 存 器
输出 驱动 电路