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开关量输出信号的种类与接线方式

来源:机房360 作者:GOCN编辑 更新时间:2013-1-4 18:37:21

摘要:有源的开关量输出信号往往表示为电平的高低或电流的有无,由计算机测控系统为负载提供全部或部分电源。有源和无惊各有利弊,无糠的开关量输出容易实现测控系统与执行机构之间的电路隔离,两者既不共用电源也不共用接地,这有利于克服地电位差及电磁场干扰的不利影响。而对于有源的开关量输出,根据输出电压或电流的实际数值,计算机测控系统有可能判断出负载断线故障。

  用于控制的开关信号的电气接口形式又分为有源和无源两类。无源是指计算机测控系统只提供输出电路的通、断状态,负载电源由外电路提供。例如计算机测控系统控制继电器时,仪表控制继电器线圈的得电或失电,而继电器的触点则由用户安排,触点本身只是一个无源的开关。有源的开关量输出信号往往表示为电平的高低或电流的有无,由计算机测控系统为负载提供全部或部分电源。有源和无惊各有利弊,无糠的开关量输出容易实现测控系统与执行机构之间的电路隔离,两者既不共用电源也不共用接地,这有利于克服地电位差及电磁场干扰的不利影响。而对于有源的开关量输出,根据输出电压或电流的实际数值,计算机测控系统有可能判断出负载断线故障。

  1.门门接线方式(集电极开路式)

  OC门是Open Collector的缩写,意为集电极开路式的接线方式,其利用晶体管的特性达 到控制状态的目的,它是有源的开关量输出,必须外界上拉电阻和电滑、才能将开关电平作为高低电平用。所以又叫做驱动门电路。

  (1)信号范围。一般使用的晶体管有基极(B)、发射极(E)、集电极(C) 3支引脚,依 晶体管特性,只要在基极、发射极加入正向电压,而在基极、集电极间加入反向电压即可达到放大的目的。由于晶体管属于双端口输入组件(在晶体管上同时具有输入端和输出端),而信号必须要有两只引脚才能形成,因此晶体管3只引脚的其中一只就必须当成共享端;依不同的应用情形,分别有共基极、共集电极及共发射极3种情况,在我们使用的场合中,以共发射极最常用,以下的相关解释也以共发射极为主。它可控制的电流比TTL要大,一般可以达到1∞mA。在实际应用中,OC门电路常用来驱动微型继电器、LED显示器等。

  (2)接线方式。OC门电路的输出级是一个集电极开路的晶体三极管,如图4-5所示。组成电路时,OC门输出端必须外加一个接至正电源的负载才能正常工作,负载正电源可以比TTL电路的Vω(一般为十5V)高很多。例如, 7406、7407门输出级截止时耐压可高达到y,输出低电平时吸收电流的能力也高达4归lA。因此,OC门电路的输出是一种既有电流放大功能,又有电压放大功能的开关量驱动电路。

  通过OC门的方式作数字输出控制也有其限制,每一个晶体管都有一定的电压规定,使用此晶体管时必须在此电压

  图4-5 OC门输出驱动电路

  范围内,以免晶体管损坏。当所需要的电流比较大时,可使用达林顿晶体管,或采用门电路外加晶体管可以为直流

  执行器件提供更大的驱动电流,小功率管,其驱动能力大约为1O~5阳山。对于中功率晶体管,驱动能力可达到~50伽:tA。如果采用大功率晶体管或达林顿复合管,驱动能 力会更强。使用时应注意,门电路输出为高电平时,必须保证能提供给晶体管足够的基极电流使其饱和导通。若负载呈电感性。则在负载上并联续流保护二极管。图4-6中的晶体管也可以采用大功率场效应管,它的特点是输入电流很小(微安数量级),输出电流可以很大,而且可以工作在较高频率。

图4-6晶体管输出驱动电路

  2.继电器输出

  继电器使用电压有6、9、12、24、48、100、110、200、220V等等,每一种继电器也有使用上的电流限制,有1、3A,甚至到几十安培的也有,例如O. 5A1120V (AC)或1A/30V (DC)表示该当继电器工作于120V交流电惊、最大工作电流为O. SA,或当继电器工作于30V直流、最大工作电流为1A。

  如果要求开关的动作很快,通常不能使用继电器,而是使用电子式的开关(如晶体管或固态继电器)。

  3.固态继电器(SSR)输出

  固态继电器(SSR)既有放大驱动作用,又有隔离作用,很适合于驱动大功率开关式执行器件,是一种全部由固态电子元件组成的新型无触点开关器件,它利用电子元件(如开关三极管、双向可控硅等半导体器件)的开关特性,可达到无触点无火花地接通和断开电路的目的,因此又被称为"无触点开关"0 SSR是一种四端有源器件,其中的两端为输入控制端,输入功耗很低,与TTL、CMOS电路兼容;另外两端是输出端,内部设有输出保护电路。单向直流固态继电器(DC SSR)的输出端与直流负载适配;双向交流固态继电器(AC SSR)的输出端与交流负载适配。输入电路与输出电路之间采用光电隔离,绝缘电压可达25∞v以上。

  SSR按使用场合可以分成交流型和直流型两大类,它们分别在交流或直流电源上做负载的 开关,不能?昆淆。直流型的SSR与交流型的SSR相比,无过零控制电路,也不必设置吸收电路,开关器件一般用大功率开关三极管,其他工作原理相同。交流型SSR由于采用过零触发技术,因而可以使SSR安全地用在计算机输出接口上。

  责任编辑:GOCN

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