第八章 传感器和几种信号的处理
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7.1.1 传感器简
1. 传感器的组成 按国家标准GB7665-87传感器通用术语对传感 器下的定义是：能感受规定的被测量并按照一 定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常 由敏感元件和转换元件组成。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息， 并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信 号或其他所需形式的信号输出。 敏感元件是能够灵敏地感受被测变量，并作出响应 的元件。
有些光电藕合器采用了两个反向并联的 发光二极管,可以支持交流输入，如： TPL320
有些光电藕合器中的光敏三极管基极引 出在外,可通过设置偏置来改善线性、调 整电流传输率CTR等,相应的型号有 4N25/4N28
有些光电藕合器采用光电复合晶体管输 出（达林顿管输出），以提高CTR和输出 电流，相应的型号有4N29/4N33
2.双向可控硅
双向可控硅也称三极双向可控硅,它相当 于两个单向可控硅反向并联。
和单向可控硅的区别是:
①它在触发之后是双向导通; ②在控制极上不管是加正还是负的触发信 号,一般都可以使双向可控硅导通。
双向可控硅特别适合用 作交流无触点开关。 可控硅的符号表示如图 8-l0所示。 注意的是,当双向可控 硅接通感性 负载时 , 由 于电压与电流存在相位 差(即电压的相位超过 电流一定相位),因此,当 电流为零时,存在一个 反 向 电 压, 且 超 过 转 换 电压,使管子反向导通, 故必须使双向可控硅能 承受这种反向电压。
电桥法 恒电流法
电桥法
电桥法的特点是电路简 单,能有效地抑制电源 电压波动的影响,并且 可用三线连接方法减弱 长距离连接导线引人的 误差。 三线连接图中,AB引线 的电阻与CD引线的电阻 相等,而CE可折算到电 源中,所以,只要AB和CD 的长度一样,电阻也相 同,由此引起的误差就 可大大减小。
图中各元件的作用和选取原则
R3为上拉电阻,当光电耦合器输出截止时,提供高电平。 R4 和C2 组成RC低通滤波器,以进一步消除脉冲干扰。C2的充电时间常数为 (R3+R4)×C2,放电时间常数为R4×C2。这些时间常数应远小于正常信号的脉 冲宽度,大于干扰脉冲的宽度。 CD40106为施密特触发器,以整形后产生开关信号。
说明
对电子开关的输入信号,在采用光电隔离 时需要考虑极性和驱动能力。 当输入的开关信号频率较高(大于几百千 赫兹)时,要采用高速光电耦合器,信号整 形也不能采用简单的RC滤波电路，此时 的开关信号应视为高速脉冲信号来处理。
7.2.Βιβλιοθήκη Baidu 脉冲信号输入
脉冲信号实质上也是开关信号，但它关 心的是信号的变化，即上升沿和下降沿， 以及相邻间隔的时间
一般在双向可控硅T1、T2两极间并联一 个RC网络,以吸收这种反向电压。
由于双向可控硅接通的一般都是一些功率较大 的电器,且连接在强电网络中,所以可控硅触发 电路的抗干扰问题显得尤为重要,通常都是通 过光电耦合器将微机控制系统中的触发信号加 载至可控硅的控制极G 由于双向可控硅的广泛使用,与之配套的光电 耦合器已有系列产品,这种产品称为光电耦合 双向可控硅驱动器,与一般的光耦器件不同之 处是其输出部分是硅光敏双向可控硅,一般还带 有过零触发检测器,以保证电压接近零时触发可 控硅。
图7-14给出了一个电流-电压信号转换电路,它可把 标准4~2OmA电流信号通过串接1个250Ω的电阻转换 成1~5V的电压信号。
图中的R2、C1是对输入信号的滤波，模 拟信号的滤波可通过硬件和软件来实现
2. 电阻-电压信号转换
电阻-电压信号转换主要用于标准热电阻, 即将热电阻受温度影响而引起的电阻变 化转换为电压信号。 电阻-电压信号转换原理就是利用电流流 过电阻来产生电压,常见的方法有两种:
图中各元件的作用和选取原则
R2为分流电阻,一方面可防止高电压输入时,产生大电流而损坏发光二极管, 另一方面还提供C1的放电回路。R2一般取几千欧姆。 Cl为滤波电容,以吸收尖峰脉冲。 V1为防击穿二极管,当输入端误接入反向电压时,则可提供通路,以免反向击 穿光电耦合器中的发光二极管。 V1可选用1N4148开关二极管。
7.32 可控硅输出接口
可控硅是一种功率半导体器件,简称SCR, 也称晶闸管。可分为单向可控硅和双向 可控硅,在微机控制系统中,可作为功率 驱动器件。 它具有控制功率小、无触点、长寿命等 优点,在交流电机调速、调功、随动等系 统有着广泛的应用。
1.单向可控硅
单向可控硅有 三个引脚,其 符号标示如图 8-9(a)所示。 其中A极为阳 极,K极为阴 极,G极为控制 极或称触发极 或门控极。 其内部结构如 图8-9(b)所示。
3. 变送器(Transmitter)
变送器是从传感器发展而来的，凡能输 出标准信号的传感器通常称为变送器。
通用的标准信号为直流电流4~20mA或直流 电压1~5V等。 无论被测变量是哪种物理量，也无论测量范 围如何，经过变送器之后都成为标准信号。
有了统一的信号形式和数值范围，就便于把各 种变送器和其他仪表组成检测系统或调节系统。 无论什么仪表或装置，只要有同样标准的输入 电路或接口，就可以从各种变送器获得被测变 量的信息，兼容性和互换性大为提高。 变送器信号的传输连接方式通常有四线制传输、 三线制传输和两线制传输
抖动问题
在开关或继电器闭合与断开时,还存在抖 动问题,它是由于机械触点的弹性作用所 致。解决这类问题的方法很多，常用RC 吸收电路或双稳态电路消除
7.2.2 隔离技术
现场开关与计算机输入接口之间,一般有较长 传输线路,这就容易引入干扰。 为提高系统可靠性,输入端常采用具有安全保 护和抗干扰双重作用的隔离技术。 隔离双方无直接电路联系,各自用独立电源和 公共接地端。 常见的隔离技术有：
若将单向可控硅用于交流 回路中作整流器件时,电 压过零进入负半周时,能 自动关断可控硅。但在下 一个正半周时,必须在控 制极上再加上控制电压, 可控硅才能导通。单向可 控硅可作为一个无触点开 关来接通或断开直流电或 作为交流场合的受控整流 器件。
由于单向可控 硅能通过大电 流,因此,大功 率单向可控硅 的A、K极引脚 较粗,更大功 率的可控硅器 件采用平板式, 并采用风冷散 热或水冷散热。
指将敏感元件检测到的各种信号转换为 规范标准信号。 数字量输入通道中的信号调理主要包括 消抖、滤波、保护、电平转换、隔离等 对于输入的开关信号可能会引入过电压、 过电流、电压瞬态尖峰和反极性等干扰 信号,这些信号必须在输入通道中加以抑 制。
图7-5给出了消除这些现场干扰信号的典型调理电路
该电路具有过压、过流、反压保护和RC滤波等功能 稳压管V2把过压或瞬态尖峰电压嵌位在安全电压上 串联二极管Vl防止反向电压输入 由R1、C1构成滤波器，电阻R1也是输入限流电阻，也 为过流熔断保护电阻。
光电隔离 变压器隔离
光电隔离
应用最为广泛,它不仅可完成电气隔离, 还可同时完成电平转换、整形等。 光电隔离采用的器件是光电藕合器，其 种类丰富，性能各异。
最简单的光电藕合器
由一个砷化镓（GaAs）发光二极管和一 个光敏三极管组成，如：TPL521-1
也可将几对光电藕合器封装在一起,如： TIP521-4
机械式开关信号的输入电路
图中各元件的作用和选取原则
R1为限流电阻,以提供光电耦合器发光二极管正常范围内的If V U R R1选取可由公式 I V+外部电源电压，Uf为发光二级管正向导通时的电压,一般为 1.2V，If可取5~10mA左右，当V+=12V时，R1可取1~2kΩ
f 1 f
2. 传感器的分类
常见的传感器分类方法有三种：
按传感器检测的物理量分类 按传感器工作原理分类 按传感器输出信号的性质分类
按传感器所检测的物理量分类有：
位移、角度、转速、温度、压力、流量、物 位、气体成份、电量等传感器。
按传感器工作原理分类 ：
电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光 栅、热电偶等传感器。
高速脉冲信号输入电路
H1L1为含有施密特整形电路的高速光电藕 合器 74LS393为双4位二进制计数器
MR端为计数器的清0端 计数器的输出和MR端与接口电路相连
有些脉冲信号不仅需要记录数量，还要 考虑多脉冲信号之间的相位关系 典型的例子是角度编码两相脉冲
7.3.1 模拟信号调理
1. 电流-电压信号转换
恒电流法
恒电流法的特点是 精度高,可使用四 线连接方法减弱长 距离连接导线引人 的误差。 四线连接，图中只 要AC、DE引线中的 电 流 为 零 , 则 AD 间 的电压与CE间的电 压也一样,所以不 管 AB、AC、DE、 DF的长度如何，都 不会由此影响引起 测量误差。
说明
这两种方法设计时都要考虑选择合适的电流。 电流太小,产生的电压也小,容易受干扰; 电流太大,则电阻会发热,并会影响温度测量的 精度。 一般取电流为几个毫安,热电阻每度引起的电 阻变化在1 Ω 以下,所以在几毫安电流下至多会 产生几个毫伏的变化电压,这些电压信号需经 电压放大才能送至A/D转换器。
例 如
弹性膜盒能感受压力的高低而引起形变， 形变程度就是对压力高低的响应，因此, 弹性膜盒是一种压力敏感元件。 铂电阻能感受温度的升降而改变其阻值， 阻值的变化就是对温度升降的响应，所 以铂电阻就是一种温度敏感元件。
为了获得被测变量的精确数值,不仅要求敏感元 件对所测变量的响应足够灵敏,还希望它不受或 少受环境因素的影响。 敏感元件的输出响应与输入变量之间如果是线 性的正比或反比关系,当然最便于应用。即使是 非线性关系,只要这种关系不随时间而变化,也 可以满足使用的基本要求 由于电信号便于远传和处理,所以在控制系统中 使用的传感器输出是电量的形式,如电压、电流、 电阻、电感、电容、频率等。
按传感器输出信号的类型分类有：
输出为开关信号的开关型传感器、输出为模 拟信号的模拟型传感器、输出为脉冲、频率 或数字编码的传感器。
在控制系统中，输出信号为开关信号、脉冲信 号和数字量的传感器对计算机处理比较方便 输出为模拟量的传感器，希望有规范的信号标 准。
一种做法是制定传感器的标准，前者典型的例子是 热电阻和热电偶的工业标准。 另一种做法是通过专门的部件进行信号转换。实例 就是采用变送器，将来自传感器的信号转换为标准 信号输出，以便各种仪表和计算机统一处理。
从其内部结构可 以看出,当在其A、 K两端加上正向 电压,而在其控 制极G端不加电 压时,单向可控 硅不导通,正向 电流极小,处于 截止状态。
如果在控制极上加上正向 电压,则可控硅导通,由于 三极管V1、V2处于深度饱 和状态,所以正向导通压 降很小,且此时即使撤去 控制电压,仍能保持导通 状态。 利用切断控制电流的方法 不能切断负载电流。只有 当阳极电流降至足够小的 定值IH以下时,负载回路中 的电流才能被切断。
7.2.3 开关信号输入
开关信号输入通道的任务是把来自控制 过程的开关通断信号、高低电平信号等 转换为计算机能够接受的逻辑电平信号
如TTL电平、CMOS电平 开关信号只有两种逻辑状态ON和OFF,或数字信号1 和0 其电平不一定与计算机逻辑电平相同,与计算机的 接口主要考虑逻辑电平的变换以及噪声隔离的问题
7.2 数字量输入通道
数字量输入通道的基本功能就是接收外部装置 或生产过程的状态信号,这些状态信号包括:
开关信号
脉冲信号
数字编码信号
为了将外部数字量信号输入到计算机,必须将 现场输入的状态信号经保护、电平转换、滤波、 隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号。
信号调理(Signal Conditioning)
四线制传输
四线制传输方式 中供电电源和输 出信号分别用两 对导线传输，因 此对电流信号的 零点及元器件的 功耗无严格要求。
三线制传输
三线制传输方式与四 制线不同之处是信号 与电源装置的负端相 连,这样可省去一根 连线,但对多个传感 器或变送器之间的共 地连接可能会产生一 定的干扰。
二线制传输
两线制传输仅用两根导 线传输,这两根导线既是 电源线,又是信号线,传 感器或变送器可获得4mA 以上的工作电流。 采用两线制变送器不仅 可节省大量电缆线和安 装费用,而且有利于安全 防爆。因此,这种变送器 得到了较快的发展。 对采用现场总线的智能 变送器在这两根传输线 上还可同时传输数字信 号。
1. 传感器的组成 按国家标准GB7665-87传感器通用术语对传感 器下的定义是：能感受规定的被测量并按照一 定的规律转换成可用信号的器件或装置，通常 由敏感元件和转换元件组成。
传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息， 并能将检测感受到的信息按一定规律变换成为电信 号或其他所需形式的信号输出。 敏感元件是能够灵敏地感受被测变量，并作出响应 的元件。
有些光电藕合器采用了两个反向并联的 发光二极管,可以支持交流输入，如： TPL320
有些光电藕合器中的光敏三极管基极引 出在外,可通过设置偏置来改善线性、调 整电流传输率CTR等,相应的型号有 4N25/4N28
有些光电藕合器采用光电复合晶体管输 出（达林顿管输出），以提高CTR和输出 电流，相应的型号有4N29/4N33
2.双向可控硅
双向可控硅也称三极双向可控硅,它相当 于两个单向可控硅反向并联。
和单向可控硅的区别是:
①它在触发之后是双向导通; ②在控制极上不管是加正还是负的触发信 号,一般都可以使双向可控硅导通。
双向可控硅特别适合用 作交流无触点开关。 可控硅的符号表示如图 8-l0所示。 注意的是,当双向可控 硅接通感性 负载时 , 由 于电压与电流存在相位 差(即电压的相位超过 电流一定相位),因此,当 电流为零时,存在一个 反 向 电 压, 且 超 过 转 换 电压,使管子反向导通, 故必须使双向可控硅能 承受这种反向电压。
电桥法 恒电流法
电桥法
电桥法的特点是电路简 单,能有效地抑制电源 电压波动的影响,并且 可用三线连接方法减弱 长距离连接导线引人的 误差。 三线连接图中,AB引线 的电阻与CD引线的电阻 相等,而CE可折算到电 源中,所以,只要AB和CD 的长度一样,电阻也相 同,由此引起的误差就 可大大减小。
图中各元件的作用和选取原则
R3为上拉电阻,当光电耦合器输出截止时,提供高电平。 R4 和C2 组成RC低通滤波器,以进一步消除脉冲干扰。C2的充电时间常数为 (R3+R4)×C2,放电时间常数为R4×C2。这些时间常数应远小于正常信号的脉 冲宽度,大于干扰脉冲的宽度。 CD40106为施密特触发器,以整形后产生开关信号。
说明
对电子开关的输入信号,在采用光电隔离 时需要考虑极性和驱动能力。 当输入的开关信号频率较高(大于几百千 赫兹)时,要采用高速光电耦合器,信号整 形也不能采用简单的RC滤波电路，此时 的开关信号应视为高速脉冲信号来处理。
7.2.Βιβλιοθήκη Baidu 脉冲信号输入
脉冲信号实质上也是开关信号，但它关 心的是信号的变化，即上升沿和下降沿， 以及相邻间隔的时间
一般在双向可控硅T1、T2两极间并联一 个RC网络,以吸收这种反向电压。
由于双向可控硅接通的一般都是一些功率较大 的电器,且连接在强电网络中,所以可控硅触发 电路的抗干扰问题显得尤为重要,通常都是通 过光电耦合器将微机控制系统中的触发信号加 载至可控硅的控制极G 由于双向可控硅的广泛使用,与之配套的光电 耦合器已有系列产品,这种产品称为光电耦合 双向可控硅驱动器,与一般的光耦器件不同之 处是其输出部分是硅光敏双向可控硅,一般还带 有过零触发检测器,以保证电压接近零时触发可 控硅。
图7-14给出了一个电流-电压信号转换电路,它可把 标准4~2OmA电流信号通过串接1个250Ω的电阻转换 成1~5V的电压信号。
图中的R2、C1是对输入信号的滤波，模 拟信号的滤波可通过硬件和软件来实现
2. 电阻-电压信号转换
电阻-电压信号转换主要用于标准热电阻, 即将热电阻受温度影响而引起的电阻变 化转换为电压信号。 电阻-电压信号转换原理就是利用电流流 过电阻来产生电压,常见的方法有两种:
图中各元件的作用和选取原则
R2为分流电阻,一方面可防止高电压输入时,产生大电流而损坏发光二极管, 另一方面还提供C1的放电回路。R2一般取几千欧姆。 Cl为滤波电容,以吸收尖峰脉冲。 V1为防击穿二极管,当输入端误接入反向电压时,则可提供通路,以免反向击 穿光电耦合器中的发光二极管。 V1可选用1N4148开关二极管。
7.32 可控硅输出接口
可控硅是一种功率半导体器件,简称SCR, 也称晶闸管。可分为单向可控硅和双向 可控硅,在微机控制系统中,可作为功率 驱动器件。 它具有控制功率小、无触点、长寿命等 优点,在交流电机调速、调功、随动等系 统有着广泛的应用。
1.单向可控硅
单向可控硅有 三个引脚,其 符号标示如图 8-9(a)所示。 其中A极为阳 极,K极为阴 极,G极为控制 极或称触发极 或门控极。 其内部结构如 图8-9(b)所示。
3. 变送器(Transmitter)
变送器是从传感器发展而来的，凡能输 出标准信号的传感器通常称为变送器。
通用的标准信号为直流电流4~20mA或直流 电压1~5V等。 无论被测变量是哪种物理量，也无论测量范 围如何，经过变送器之后都成为标准信号。
有了统一的信号形式和数值范围，就便于把各 种变送器和其他仪表组成检测系统或调节系统。 无论什么仪表或装置，只要有同样标准的输入 电路或接口，就可以从各种变送器获得被测变 量的信息，兼容性和互换性大为提高。 变送器信号的传输连接方式通常有四线制传输、 三线制传输和两线制传输
抖动问题
在开关或继电器闭合与断开时,还存在抖 动问题,它是由于机械触点的弹性作用所 致。解决这类问题的方法很多，常用RC 吸收电路或双稳态电路消除
7.2.2 隔离技术
现场开关与计算机输入接口之间,一般有较长 传输线路,这就容易引入干扰。 为提高系统可靠性,输入端常采用具有安全保 护和抗干扰双重作用的隔离技术。 隔离双方无直接电路联系,各自用独立电源和 公共接地端。 常见的隔离技术有：
若将单向可控硅用于交流 回路中作整流器件时,电 压过零进入负半周时,能 自动关断可控硅。但在下 一个正半周时,必须在控 制极上再加上控制电压, 可控硅才能导通。单向可 控硅可作为一个无触点开 关来接通或断开直流电或 作为交流场合的受控整流 器件。
由于单向可控 硅能通过大电 流,因此,大功 率单向可控硅 的A、K极引脚 较粗,更大功 率的可控硅器 件采用平板式, 并采用风冷散 热或水冷散热。
指将敏感元件检测到的各种信号转换为 规范标准信号。 数字量输入通道中的信号调理主要包括 消抖、滤波、保护、电平转换、隔离等 对于输入的开关信号可能会引入过电压、 过电流、电压瞬态尖峰和反极性等干扰 信号,这些信号必须在输入通道中加以抑 制。
图7-5给出了消除这些现场干扰信号的典型调理电路
该电路具有过压、过流、反压保护和RC滤波等功能 稳压管V2把过压或瞬态尖峰电压嵌位在安全电压上 串联二极管Vl防止反向电压输入 由R1、C1构成滤波器，电阻R1也是输入限流电阻，也 为过流熔断保护电阻。
光电隔离 变压器隔离
光电隔离
应用最为广泛,它不仅可完成电气隔离, 还可同时完成电平转换、整形等。 光电隔离采用的器件是光电藕合器，其 种类丰富，性能各异。
最简单的光电藕合器
由一个砷化镓（GaAs）发光二极管和一 个光敏三极管组成，如：TPL521-1
也可将几对光电藕合器封装在一起,如： TIP521-4
机械式开关信号的输入电路
图中各元件的作用和选取原则
R1为限流电阻,以提供光电耦合器发光二极管正常范围内的If V U R R1选取可由公式 I V+外部电源电压，Uf为发光二级管正向导通时的电压,一般为 1.2V，If可取5~10mA左右，当V+=12V时，R1可取1~2kΩ
f 1 f
2. 传感器的分类
常见的传感器分类方法有三种：
按传感器检测的物理量分类 按传感器工作原理分类 按传感器输出信号的性质分类
按传感器所检测的物理量分类有：
位移、角度、转速、温度、压力、流量、物 位、气体成份、电量等传感器。
按传感器工作原理分类 ：
电阻、电容、电感、电压、霍尔、光电、光 栅、热电偶等传感器。
高速脉冲信号输入电路
H1L1为含有施密特整形电路的高速光电藕 合器 74LS393为双4位二进制计数器
MR端为计数器的清0端 计数器的输出和MR端与接口电路相连
有些脉冲信号不仅需要记录数量，还要 考虑多脉冲信号之间的相位关系 典型的例子是角度编码两相脉冲
7.3.1 模拟信号调理
1. 电流-电压信号转换
恒电流法
恒电流法的特点是 精度高,可使用四 线连接方法减弱长 距离连接导线引人 的误差。 四线连接，图中只 要AC、DE引线中的 电 流 为 零 , 则 AD 间 的电压与CE间的电 压也一样,所以不 管 AB、AC、DE、 DF的长度如何，都 不会由此影响引起 测量误差。
说明
这两种方法设计时都要考虑选择合适的电流。 电流太小,产生的电压也小,容易受干扰; 电流太大,则电阻会发热,并会影响温度测量的 精度。 一般取电流为几个毫安,热电阻每度引起的电 阻变化在1 Ω 以下,所以在几毫安电流下至多会 产生几个毫伏的变化电压,这些电压信号需经 电压放大才能送至A/D转换器。
例 如
弹性膜盒能感受压力的高低而引起形变， 形变程度就是对压力高低的响应，因此, 弹性膜盒是一种压力敏感元件。 铂电阻能感受温度的升降而改变其阻值， 阻值的变化就是对温度升降的响应，所 以铂电阻就是一种温度敏感元件。
为了获得被测变量的精确数值,不仅要求敏感元 件对所测变量的响应足够灵敏,还希望它不受或 少受环境因素的影响。 敏感元件的输出响应与输入变量之间如果是线 性的正比或反比关系,当然最便于应用。即使是 非线性关系,只要这种关系不随时间而变化,也 可以满足使用的基本要求 由于电信号便于远传和处理,所以在控制系统中 使用的传感器输出是电量的形式,如电压、电流、 电阻、电感、电容、频率等。
按传感器输出信号的类型分类有：
输出为开关信号的开关型传感器、输出为模 拟信号的模拟型传感器、输出为脉冲、频率 或数字编码的传感器。
在控制系统中，输出信号为开关信号、脉冲信 号和数字量的传感器对计算机处理比较方便 输出为模拟量的传感器，希望有规范的信号标 准。
一种做法是制定传感器的标准，前者典型的例子是 热电阻和热电偶的工业标准。 另一种做法是通过专门的部件进行信号转换。实例 就是采用变送器，将来自传感器的信号转换为标准 信号输出，以便各种仪表和计算机统一处理。
从其内部结构可 以看出,当在其A、 K两端加上正向 电压,而在其控 制极G端不加电 压时,单向可控 硅不导通,正向 电流极小,处于 截止状态。
如果在控制极上加上正向 电压,则可控硅导通,由于 三极管V1、V2处于深度饱 和状态,所以正向导通压 降很小,且此时即使撤去 控制电压,仍能保持导通 状态。 利用切断控制电流的方法 不能切断负载电流。只有 当阳极电流降至足够小的 定值IH以下时,负载回路中 的电流才能被切断。
7.2.3 开关信号输入
开关信号输入通道的任务是把来自控制 过程的开关通断信号、高低电平信号等 转换为计算机能够接受的逻辑电平信号
如TTL电平、CMOS电平 开关信号只有两种逻辑状态ON和OFF,或数字信号1 和0 其电平不一定与计算机逻辑电平相同,与计算机的 接口主要考虑逻辑电平的变换以及噪声隔离的问题
7.2 数字量输入通道
数字量输入通道的基本功能就是接收外部装置 或生产过程的状态信号,这些状态信号包括:
开关信号
脉冲信号
数字编码信号
为了将外部数字量信号输入到计算机,必须将 现场输入的状态信号经保护、电平转换、滤波、 隔离等措施转换成计算机能够接收的逻辑信号。
信号调理(Signal Conditioning)
四线制传输
四线制传输方式 中供电电源和输 出信号分别用两 对导线传输，因 此对电流信号的 零点及元器件的 功耗无严格要求。
三线制传输
三线制传输方式与四 制线不同之处是信号 与电源装置的负端相 连,这样可省去一根 连线,但对多个传感 器或变送器之间的共 地连接可能会产生一 定的干扰。
二线制传输
两线制传输仅用两根导 线传输,这两根导线既是 电源线,又是信号线,传 感器或变送器可获得4mA 以上的工作电流。 采用两线制变送器不仅 可节省大量电缆线和安 装费用,而且有利于安全 防爆。因此,这种变送器 得到了较快的发展。 对采用现场总线的智能 变送器在这两根传输线 上还可同时传输数字信 号。