开关量输出通道优秀课件.ppt
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1、开关量输出通道第1页,本讲稿共28页 一一.开关量输出通道的结构与特点开关量输出通道的结构与特点开关量输出通道一般结构如下图所示:开关量输出通道一般结构如下图所示:1)1)输出锁存输出锁存:当对生产过程进行控制时,控制量往往当对生产过程进行控制时,控制量往往需要保持,直到输出新的控制量,所需要保持,直到输出新的控制量,所以,每次输出的控制量就需要保存(锁存)。输出锁以,每次输出的控制量就需要保存(锁存)。输出锁存器可用可编程接口电路存器可用可编程接口电路82558255,也可用简单接口电路,也可用简单接口电路如如244244,273273,373373等来实现。等来实现。第2页,本讲稿共28页
2、2)2)数字隔离数字隔离:在输出通道中,为防止现场强电磁干扰或工频电压在输出通道中,为防止现场强电磁干扰或工频电压通过输出通道反串到通过输出通道反串到CPUCPU系统中,一般需要采用通道系统中,一般需要采用通道隔离技术。(光隔离技术。(光-电隔离技术)电隔离技术)使用光电隔离器时,要注意以下使用光电隔离器时,要注意以下4 4点:点:第3页,本讲稿共28页当光电隔离器导通时,必须输入足够大的导通电流,使发当光电隔离器导通时,必须输入足够大的导通电流,使发光二极管发出的光使输出端动作。光二极管发出的光使输出端动作。光电隔离器只能通过一定频率以下的脉冲信号。因此,在光电隔离器只能通过一定频率以下的脉
3、冲信号。因此,在高频信号传输中要选择通过频率比较高的光电隔离器高频信号传输中要选择通过频率比较高的光电隔离器光电隔离器输出端的灌电流不能太大,否则可能使输出光电隔离器输出端的灌电流不能太大,否则可能使输出端击穿,导致光电隔离器的损坏,因而在光电隔离器与端击穿,导致光电隔离器的损坏,因而在光电隔离器与被控对象之间要加驱动电路。被控对象之间要加驱动电路。利用光电隔离器实现控制通道的隔离时,用于驱动发光二极利用光电隔离器实现控制通道的隔离时,用于驱动发光二极管的电源与驱动光敏管的电源不应是共地的电源,否则外部管的电源与驱动光敏管的电源不应是共地的电源,否则外部干扰可能通过地线串到干扰可能通过地线串到
4、CPU中去,这样就失去了隔离作用。中去,这样就失去了隔离作用。解决的方法有两个:即在光电隔离的两侧分别使用不解决的方法有两个:即在光电隔离的两侧分别使用不同的电源,也可用同的电源,也可用DC-DC变换的方法往输出端提供一变换的方法往输出端提供一个与光隔输入端隔离的电源。个与光隔输入端隔离的电源。第4页,本讲稿共28页3)3)输出驱动输出驱动:要把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程要把计算机输出的微弱数字信号转换成能对生产过程进行控制的驱动信号,关键在于输出通道中的功率驱进行控制的驱动信号,关键在于输出通道中的功率驱动电路。动电路。根据现场开关器件功率的不同,可有多种数字量驱动电路根据现
5、场开关器件功率的不同,可有多种数字量驱动电路的构成方式。的构成方式。第5页,本讲稿共28页总的来看输出通道的特点总的来看输出通道的特点1)1)小信号输出,大功率控制。小信号输出,大功率控制。2)D/A2)D/A转换。转换。3)3)输出通道距干扰源近,干扰大输出通道距干扰源近,干扰大。第6页,本讲稿共28页 二二.数字隔离器件数字隔离器件1.1.光耦合隔离器件(小功率驱动接口)光耦合隔离器件(小功率驱动接口)1 1)电路原理)电路原理光耦合器件是一种常用的以光为媒介传输信号的电光耦合器件是一种常用的以光为媒介传输信号的电路,如下图所示:路,如下图所示:第7页,本讲稿共28页图(图(a a)是它的
6、结构,图中发光二极管和光敏三极管)是它的结构,图中发光二极管和光敏三极管封装在同一个管壳内,发光二极管的作用是将电信封装在同一个管壳内,发光二极管的作用是将电信号变为光信号,光敏三极管接收光信号,再将它转号变为光信号,光敏三极管接收光信号,再将它转变为电信号。图(变为电信号。图(b b)是它的)是它的输入特性。输入特性。图()是它的输出特性。(伏安特性)图()是它的输出特性。(伏安特性)第8页,本讲稿共28页2 2)光耦合器件特点:光耦合器件特点:输出信号与输入信号没有公共地输出信号与输入信号没有公共地,在电气上完全隔离在电气上完全隔离.无触点,寿命长,可靠性高。无触点,寿命长,可靠性高。响应
7、速度快,易与响应速度快,易与TTLTTL电路配合使用电路配合使用。3)光耦合器驱动接口光耦合器驱动接口光耦合器4N25的接口电路第9页,本讲稿共28页2.2.电磁电磁继电器隔离器件(中功率驱动接口)继电器隔离器件(中功率驱动接口)1 1)电路原理)电路原理继电器工作原理图继电器工作原理图继电器隔离器件主要是采用电磁式继电器组成的电路继电器隔离器件主要是采用电磁式继电器组成的电路来完成。它是由小电流的通断控制大电流的通断的常来完成。它是由小电流的通断控制大电流的通断的常用的开关控制器件。当它的电磁线圈用的开关控制器件。当它的电磁线圈Y通过一定数值通过一定数值的电流时,使输出回路中的常开触点闭合,
8、常闭触点的电流时,使输出回路中的常开触点闭合,常闭触点打开。打开。Y Y第10页,本讲稿共28页2 2)电磁继电器的接口电路)电磁继电器的接口电路继电器动作时,对电源有一定的干扰,为了提高单片机系统继电器动作时,对电源有一定的干扰,为了提高单片机系统的可靠性,在单片机和继电器、接触器之间都用光耦合器隔的可靠性,在单片机和继电器、接触器之间都用光耦合器隔离。离。直流继电器接口直流继电器接口第11页,本讲稿共28页3.3.固态固态继电器隔离器件(大功率驱动接口)继电器隔离器件(大功率驱动接口)1 1)电路原理)电路原理 固态继电器结构框图固态继电器结构框图a)a)外部接线图外部接线图b)b)内部结
9、构图内部结构图固固态继电器态继电器(SSR)(SSR)是一种无触点通断功率型电子开关是一种无触点通断功率型电子开关。它即有放大作用又有隔离作用,适合于驱动大功率管它即有放大作用又有隔离作用,适合于驱动大功率管式执行器件。式执行器件。SSRSSR是一个四端有源器件,其中二端为输入控制端,输是一个四端有源器件,其中二端为输入控制端,输入功耗很低,与入功耗很低,与TTLTTL电路兼容;另外二端是输出端,内电路兼容;另外二端是输出端,内部设有输出保护电路。部设有输出保护电路。第12页,本讲稿共28页2)固态继电器的接口电路固态继电器的接口电路 根据负载端所加电压的不同,根据负载端所加电压的不同,SSR
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