计算机控制技术第4章.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,返回总目录,本章要点：:,本章主要内容,引言 4.1 光电耦合隔离技术 4.2 数字量输入通道 4.3 数字量输出通道 4.4 DI/DO模板 思考题,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 4.1.2 光电耦合隔离电路,4.1.1 光电耦合隔离器,链接动画,图 光电耦合隔离器的几种类型,现以三极管型光电耦合隔离器为例来说明它的结构原理,举例,4.1.2 光电耦合隔离电路,图 光电耦合隔离电路,链接动画,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）；,4.2 数字量输入通道,主要知识点,引言 4.2.1 开关输入电路 4.2.2 脉冲计数电路,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。,4.2.1 开关输入电路,链接动画1,图 开关量输入信号调理电路,链接动画2,链接动画,4.2.2 脉冲计数电路,图 脉冲计数电路,4.3 数字量输出通道,主要知识点,引言 4.3.1 三极管驱动电路 4.3.2 继电器驱动电路 4.3.3 晶闸管驱动电路 4.3.4 固态继电器驱动电路,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,4.3.1 三极管驱动电路,1.普通三极管驱动电路,链接动画,图 小功率三极管输出电路,2.达林顿驱动电路,应用场合当驱动电流需要达到几百毫安时，如驱 动中功率继电器、电磁开关等装置，输出电路必须采取多级放大或提高三 极管增益的办法。构成多对两个三极管组成的达林顿复合管构成特点具有高输入阻抗、高增益、输出功率大及 保护措施完善的特点，同时多对复合管 适用于计算机控制系统中的多路负荷。,图 达林顿阵列驱动器MC1416,2.达林顿驱动电路(续),链接动画,MC1416一路驱动电路,图 达林顿阵列驱动电路,4.3.2 继电器驱动电路,链接动画1,继电器的驱动电路,图 继电器输出驱动电路,链接动画2,4.3.3 晶闸管驱动电路,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,单向晶闸管,双向晶闸管,链接动画,图 双向晶闸管输出驱动电路,4.3.4 固态继电器驱动电路,固态继电器SSR（Solid State Relay）是一种新型的无触点开关的电子继电器，它利用电子技术实现了控制回路与负载回路之间的电隔离和信号耦合，而且没有任何可动部件或触点，却能实现电磁继电器的功能。优点体积小、开关速度快、无机械噪声、无抖动和回 跳、寿命长。,链接动画,常用的固态继电器驱动电路,链接动画,4.4 DI/DO模板,思考题,1.画图分析说明三极管型光电耦合隔离器的工作原理。2.分析说明光耦隔离器的两种特性及其隔离电磁干扰的作用机理。3.结合图 4-4，简述信号调理电路的构成及其各元器件的作用。4.分析说明图 4-5脉冲计数电路的工作过程及其用途。5.简述数字量输出通道的功能及其常用的输出驱动电路。6.对比分析说明三极管输出驱动与继电器输出驱动电路的异同点。7.对比分析说明晶闸管输出驱动与固态继电器输出驱动电路的异同点。8.结合图4-14，简述数字量I/O模板电路的结构组成。,
