【正文】 總線接口邏輯I/O 功能邏輯 I/O 電氣接口輸入片址 譯 碼圖 4 14 數(shù)字量 I/O 模板結(jié)構(gòu)框圖基址譯碼輸出片址 譯 碼 數(shù) 據(jù)緩沖器輸出片址輸入片址 輸 入緩沖器 輸 出緩沖器來(lái)自外部設(shè)備 去 外部設(shè)備輸入調(diào)理電路輸出驅(qū)動(dòng)電路基址A2A0A7A3D7D0IO W PC總線NEAIO R鏈接動(dòng)畫 。圖 414為含有 DI通道和 DO通道的 PC總線數(shù)字量 I/O模板的結(jié)構(gòu)框圖，由 PC總線接口邏輯、 I/O功能邏輯、 I/O電氣接口等三部分組成。具體電路與參數(shù)請(qǐng)參考生產(chǎn)廠家有關(guān)手冊(cè)。圖 413 為一種常用的固態(tài)繼電器驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng)數(shù)據(jù)線 Di 輸出數(shù)字 “ 0”時(shí)，經(jīng)7406反相變?yōu)楦唠娖?，?NPN型三極管導(dǎo)通 , SSR輸入端得電則輸出端接通大型交流負(fù)荷設(shè)備 RL。一般取輸入電壓為 4~32V，輸入電流小于500 mA。它的輸出端為晶體管輸出，輸出工作電壓為 30 180 V。直流型 SSR 主要用于直流大功率控制。移相型交流 SSR的斷開條件同過(guò)零型交流 SSR，但其導(dǎo)通條件簡(jiǎn)單，只要加入控制信號(hào)，不管負(fù)載電流相位如何，立即導(dǎo)通。而交流型 SSR按控制觸發(fā)方式不同又可分為過(guò)零型和移相型兩種，其中應(yīng)用最廣泛的是過(guò)零型。 SSR的輸出端可以是直流也可以是交流，分別稱為直流型 SSR 和交流型 SSR 。 ? SSR 的輸入端與晶體管、 TTL、 CMOS 電路兼容，輸出端利用器件內(nèi)的電子開關(guān)來(lái)接通和斷開負(fù)載。圖 412所示為其結(jié)構(gòu)原理圖，共由五部分組成。它具有體積小、開關(guān)速度快、無(wú)機(jī)械噪聲、無(wú)抖動(dòng)和回跳、壽命長(zhǎng)等傳統(tǒng)繼電器無(wú)法比擬的優(yōu)點(diǎn)，在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，大有取代電磁繼電器之勢(shì) 。圖 411為經(jīng)光耦隔離的雙向晶閘管輸出驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng) CPU數(shù)據(jù)線 Di 輸出數(shù)字 “ 1”時(shí)，經(jīng) 7406反相變?yōu)榈碗娖剑怦疃O管導(dǎo)通，使光敏晶閘管導(dǎo)通，導(dǎo)通電流再觸發(fā)雙向晶閘管導(dǎo)通，從而驅(qū)動(dòng)大型交流負(fù)荷設(shè)備 RL。雙向晶閘管具有雙向?qū)üδ?，因此特別適用于交流大電流場(chǎng)合。 AGKT2T1G 雙向晶閘管也叫三端雙向可控硅，在結(jié)構(gòu)上相當(dāng)于兩個(gè)單向晶閘管的反向并聯(lián)，但共享一個(gè)控制極，結(jié)構(gòu)如圖（ b）所示。當(dāng)陽(yáng)、陰極之間加正壓時(shí)，控制極與陰極兩端也施加正壓使控制極電流增大到觸發(fā)電流值時(shí)，晶閘管由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通；只有在陽(yáng)、陰極間施加反向電壓或陽(yáng)極電流減小到維持電流以下，晶閘管才由導(dǎo)通變?yōu)榻刂埂? cVpV耦光6047KA 220V圖 49 繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路D i鏈接動(dòng)畫 3 晶閘管驅(qū)動(dòng)電路 晶閘管又稱可控硅 （ SCR） ，是一種大功率的半導(dǎo)體器件 ， 具有用小功率控制大功率 、 開關(guān)無(wú)觸點(diǎn)等特點(diǎn) ， 在交直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng) 、調(diào)功系統(tǒng) 、 隨動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛 。 圖 49為經(jīng)光耦隔離器的繼電器輸出驅(qū)動(dòng)電路，當(dāng) CPU數(shù)據(jù)線 Di 輸出數(shù)字“ 1”即高電平時(shí)，經(jīng) 7406反相驅(qū)動(dòng)器變?yōu)榈碗娖?，光耦隔離器的發(fā)光二極管導(dǎo)通且發(fā)光，使光敏三極管導(dǎo)通，繼電器線圈 KA得電，動(dòng)合觸點(diǎn)閉合，從而驅(qū)動(dòng)大型負(fù)荷設(shè)備。 由于繼電器線圈需要一定的電流才能動(dòng)作 ， 所以必須采取措施加以驅(qū)動(dòng) 。 DL K控制電流 外部設(shè)備線圈 鐵芯 觸點(diǎn)銜鐵 繼電器驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)要根據(jù)所用繼電器線圈的吸合電壓和電流而定，控制電流一定要大于繼電器的吸合電流才能使繼電器可靠地工作。 圖 4 8 達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)電路740 6達(dá)林頓復(fù)合管負(fù)荷線圈+24 VD i1B1CG ND鏈接動(dòng)畫 2 繼電器驅(qū)動(dòng)電路 電磁繼電器主要由線圈、鐵心、銜鐵和觸點(diǎn)等部件組成，簡(jiǎn)稱為繼電器，它分為電壓繼電器、電流繼電器、中間繼電器等幾種類型。 圖 47給出達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器 MC1416的結(jié)構(gòu)圖與每對(duì)復(fù)合管的內(nèi)部結(jié)構(gòu)， MC1416內(nèi)含 7對(duì)達(dá)林頓復(fù)合管，每個(gè)復(fù)合管的集電極電流可達(dá) 500mA，截止時(shí)能承受 100V電壓，其輸入輸出端均有箝位二極管，輸出箝位二極管 D2抑制高電位上發(fā)生的正向過(guò)沖， D D3可抑制低電平上的負(fù)向過(guò)沖。 6047管極三DELV5+033圖 46 小功率三極管輸出電路D i鏈接動(dòng)畫 (2). 達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)電路 當(dāng)驅(qū)動(dòng)電流需要達(dá)到幾百毫安時(shí) ， 如驅(qū)動(dòng)中功率繼電器 、 電磁開關(guān)等裝置 ， 輸出電路必須采取多級(jí)放大或提高三極管增益的辦法 。 對(duì)于低壓情況下的小電流開關(guān)量，用功率三極管就可作開關(guān)驅(qū)動(dòng)組件，其輸出電流就是輸入電流與三極管增益的乘積。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷的不同，如指示燈、繼電器、接觸器、電機(jī)、閥門等，可以選用不同的功率放大器件構(gòu)成不同的開關(guān)量驅(qū)動(dòng)輸出通道。 +S2D到輸入緩沖器CCV+2R1R 1C1D3R光耦S2D到輸入緩沖器CCV+2R1R1C1D3R光耦圖 4 4 開關(guān)量輸入信號(hào)調(diào)理電路C 2R 3(a) 直流輸 入電路(b) 交流輸 入電路鏈接動(dòng)畫 2 脈沖計(jì)數(shù)電路 有些用于檢測(cè)流量、轉(zhuǎn)速的傳感器發(fā)出的是脈沖頻率信號(hào)，對(duì)于大量程可以設(shè)計(jì)一種定時(shí)計(jì)數(shù)輸入接口電路，即在一定的采樣時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)輸入的脈沖個(gè)數(shù)，然后根據(jù)傳感器的比例系數(shù)可換算出所檢測(cè)的物理量。開關(guān) S 的狀態(tài)經(jīng) RC 濾波、穩(wěn)壓管 D1 箝位保護(hù)、電阻R2 限流、二極管 D2 防止反極性電壓輸入以及光耦隔離等措施處理后送至輸入緩沖器，主機(jī)通過(guò)執(zhí)行輸入指令便可讀取開關(guān) S 的狀態(tài)。點(diǎn)劃線右邊是由開關(guān) S與電源組成的外部電路，（ a）是直流輸入電路，（ b）是交流輸入電路。 1 開關(guān)輸入電路 ? （ 5）光電隔離用光耦隔離器實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)與外部的完全電隔離。 （ 3）過(guò)電壓保護(hù)是用穩(wěn)壓管和限流電阻作過(guò)電壓保護(hù)；用穩(wěn)壓管或壓敏電阻把瞬態(tài)尖峰電壓箝位在安全電平上。 ? （ 1）電平轉(zhuǎn)換是用電阻分壓法把現(xiàn)場(chǎng)的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。 ? 凡在電路中起到通、斷作用的各種按鈕、觸點(diǎn)、開關(guān)，其端子引出均統(tǒng)稱為開關(guān)信號(hào)。 數(shù)字量輸入通道 主要知識(shí)點(diǎn) ? 引言 ?1 開關(guān)輸入電路 ?2 脈沖計(jì)數(shù)電路 引言 ? 數(shù)字量輸入通道 （ DI 通道 ） 的任務(wù) 是把生產(chǎn)過(guò)程中的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)易于接受的形式 。 2 光電耦合隔離電路 路電離隔合耦電光34圖遞傳相同量字?jǐn)?shù) 遞傳相反量字?jǐn)?shù)+ 5 V + 5 V + 5 V+ 5 Vccee++D 7 ~D 074LS 273數(shù)據(jù)緩沖器選通脈沖b(a(D 7 ~D 074LS 273數(shù)據(jù)緩沖器選通脈沖鏈接動(dòng)畫 數(shù)字量反相傳遞如圖 43（ b）所示 ，與（ a）不同的是光耦的集電極 c 端直接接另一個(gè)正電源，而發(fā)射極 e 端通過(guò)電阻接地，則光耦輸出端從發(fā)射極 e 端引出。當(dāng)數(shù)據(jù)線為低電平 “ 0”時(shí)，發(fā)光管導(dǎo)通且發(fā)光，使得光敏管導(dǎo)通，輸出 c 端接地而獲得低電平 “ 0”；當(dāng)數(shù)據(jù)線為高電平 “ 1”時(shí)，發(fā)光管截止不發(fā)光，則光敏管也截止使輸出 c 端從電源處獲得高電平 “ 1”。 ? 下面以控制系統(tǒng)中常用的數(shù)字信號(hào)的隔離方法為例說(shuō)明光電耦合隔離電路。因此，利用光耦隔離器可用來(lái)傳遞信號(hào)而有效地隔離電磁場(chǎng)的電干擾。但因光耦越來(lái)越價(jià)廉，數(shù)字信號(hào)隔離方法的優(yōu)勢(shì)凸現(xiàn)出來(lái)，因而在工程中使用的最多。模擬信號(hào)隔離方法的優(yōu)點(diǎn)是使用少量的光耦，成本低；缺點(diǎn)是調(diào)試?yán)щy，如果光耦挑選得不合適，會(huì)影響 A/D或 D/A轉(zhuǎn)換的精度和線性度。 端入輸端出輸V5+ V5++鏈接動(dòng)畫 例如在現(xiàn)場(chǎng)傳感器與 A/D轉(zhuǎn)換器或 D/A轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行器之間的模擬信號(hào)的線性傳送 ， 可用光耦的這種線性區(qū)對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行隔離 。它們的原理是相同的，即都是通過(guò)電 光 電這種信號(hào)轉(zhuǎn)換，利用光信號(hào)的傳送不受電磁場(chǎng)的干擾而完成隔離功能的。如開關(guān)觸點(diǎn)的閉合和斷開，指示燈的亮和滅，繼電器或接觸器的吸合和釋放，馬達(dá)的啟動(dòng)和停止，晶閘管的通和斷，閥門的打開和關(guān)閉，儀器儀表的 BCD碼，以及脈沖信號(hào)的計(jì)數(shù)和定時(shí)等等 。 光電耦合隔離器的結(jié)構(gòu)原理及其隔離電路； 數(shù)字量輸入通道中幾種