第四章计算机控制技术及其应用.ppt

第四章:数字量输入输出通道 1.光电耦合隔离器的结构原理及其隔离电路 2.数字量输入通道中几种典型电路 3.数字量输出通道几种典型驱动电路 引言 在微机控制系统中，除了要处理模拟量信号以外，还要处理数字信号，包括开关信号、脉冲信号。如开关触点的闭合和断开,指示灯的亮和灭，继电器或接触器的吸合和释放，马达的启动和停止，晶闸管的通和断，阀门的打开和关闭，仪器仪表的 BCD 码，以及脉冲信号的计数和定时等等 。 4.1 光电耦合隔离技术 主要知识点 4.1.1 光电耦合隔离器 按输出级分类－三极管型、单向晶闸管型、双向晶闸管型。 原理－通过电－光－电这种信号转换，利用光信号的传送不受 电磁场的干扰而完成隔离功能的。 现以三极管型光电耦合隔离器为例来说明它的结构原理 分类：数字量同相传递与数字量反相传递两种。同相传递－－光耦的输入输出同相，即输入为低（高）输出为低（高）；反相传递－－光耦的输入输出反相，即输入为高（低）输出为低（高）；电路不同－－同相传递的集电极电阻接到反相传递的发射级上 4.2 数字量输入通道 主要知识点 引言 数字量输入通道（DI通道）的任务--是把生产过程中的数字信号转换成计算机易于接受的形式。 信号调理电路--虽然都是数字信号，不需进行A/D转换，但对通道中可能引入的各种干扰必须采取相应的技术措施，即在外部信号与单片机之间要设置输入信号调理电路。 在开关输入电路中，主要考虑：（1）电平转换－用电阻分压法把电流信号转换为电压信号。（2）RC滤波－用?RC?滤波器滤出高频干扰。（3）过电压保护－用稳压管和限流电阻作过电压保护；用稳压管 或压敏电阻把瞬态尖峰电压箝位在安全电平上。（4）反电压保护－串联一个二极管防止反极性电压输入。（5）光电隔离－用光耦隔离器实现计算机与外部的完全电隔离。 4.3 数字量输出通道 引言 数字量输出通道简称 DO 通道。 任务－ 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数字驱动信号。 常用电路－三极管输出驱动电路、继电器输出驱动电路、晶闸 管输出驱动电路、固态继电器输出驱动电路等。 选择－根据现场负荷的不同，如指示灯、继电器、接触器、 电机、阀门等，可以选用不同的功率放大器件构成不同的开关量驱动输出通道。 对于低压情况下的小电流开关量，用功率三极管就可作开关驱动组件，其输出电流就是输入电流与三极管增益的乘积。分类： 1 .普通三极管驱动电路 2. 达林顿驱动电路 2. 达林顿驱动电路 4.3.2 继电器驱动电路 4.3.3 晶闸管驱动电路 晶闸管又称可控硅（SCR），是一种大功率的半导体器件，具有用小功率控制大功率、开关无触点等特点，在交直流电机调速系统、调功系统、随动系统中应用广泛。 分类－单向晶闸管、双向晶闸管 结构－阳极A、阴极K、控制极（门极）G三个极 工作原理－当阳、阴极加正压，控制极与阴极两端也加正压使控制极电流增 大到触发电流值时，晶闸管由截止转为导通；只有在阳、阴极间加反 向电压或阳极电流减小到维持电流以下，晶闸管才由导通变为截止。 4.3.4 固态继电器驱动电路 固态继电器SSR结构－－一个四端组件，两输入端、两输出；其内部结构类似 于晶闸管输出驱动电路。 结构原理图－－光耦隔离电路：在输入与输出之间起信号传递作用， 同时使两端在电气上完全隔离； 控制触发电路：是为后级提供一个触发信号，使电子开关 （三极管或晶闸管）能可靠地导通； 电子开关电路：用来接通或关断直流或交流负载电源； 吸收保护电路：为了防止电源的尖峰和浪涌对开关电路产生 干扰造成开关的误动作或损害，一般由RC串 联网络和压敏电阻组成； 零压检测电路:为交流型SSR过零触发而设置的。工作原理－输入端施加一定的弱电信号就可以控制输出端大电流负载的通断 分类－－直流型SSR：内部的开关组件为功率三极管；输入控制信号与输 出完全同步。主要用于直流大功率控制。一般取输 入电压为4－32V，输入电流5－10mA输出端为晶体 管输出工作电压为30－180V。 交流型SSR：内部的开关组件为双向晶闸管；主要用于交流大功 率控制。一般取输入电压为4.32V，输入电流小于 500mA。它的输出端为双向晶闸管，一般额定电流 在1A－5