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模拟输入/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 18:47:20

摘要:当计算机测控系统输出模拟信号需要传输较远的距离时,一般采用电流信号而不是电压信号,因为电流信号抗干扰能力强,信号线电阻不会导致信号损失。当把计算机与常规仪器仪表相配合组成显示或控制系统时,各个单元之间的信号应当规范化。

  1.模拟量输入/输出信号

  (1)直流电流信号。当计算机测控系统输出模拟信号需要传输较远的距离时,一般采用电流信号而不是电压信号,因为电流信号抗干扰能力强,信号线电阻不会导致信号损失。当把计算机与常规仪器仪表相配合组成显示或控制系统时,各个单元之间的信号应当规范化。按照我国国家标准GB336←82所规定的(工业自动化仪表用模拟直流电流信号)和国外IEEE. 381所规定的(过程控制系统用模拟直流电流信号),直流电流信号分为两种:一种是

  4~20mA(负载电阻250~750Ω);另一种是0~1OmA(负载电阻0~3000Ω)。在采用4~20mA 信号标准时,0mA表示信号电路或供电有故障。

  (2)直流电压信号。当计算机测控系统输出模拟信号需要传输给多个其他仪器仪表或控 制对象时,一般采用直流电压信号而不是直流电流信号。这是因为,如果采用直流电流传导,为了保证多个接收信号的设备获得同样的信号,必须将它们的输入端互相串联起来。这样就存在不可靠性,当任何一个接收设备发生断路故障时,其他接收设备也会失去信号。而且,互相串联的各个接收设备输入端对地电位不等,也会引起一些麻烦。在采用直流电压信号的情况下,多个接收信号设备的输入端互相并联起来便能获得同样的信号。为了避免导线电阻形成压降而使信号改变,接收设备的输入阻抗必须足够高。但是,太高的输入阻抗很容易引人电场干扰。因此,直流电压传导只适用于传输距离较近的场合。

  对于采用4~2mA电流传导的系统,只需采用2S00电阻就可将其变换为直流电压信号。

  所以1~5V直流电压信号也是常用的模拟信号形式之一。IV以下的电压值表示信号电路或供电有故障。

  直流电压信号可分为单极性信号和双极性信号,如果输入信号相对于模拟地电位来讲,只偏向一侧,如输入电压为o ~lOV,称为单极性信号;输入信号相对于模拟地电位来讲,可高可低,如输入电压为-S~十SV,称为双极性信号。

  直流4~2伽1A电流信号及I~SV电压信号容易判别断线和电源故障,所以受到国际推荐和普通采用。

  一般模拟量输出通道为全长卡。每个通道的输出范围配置为以下值: O~+SV、O~十lOV、±SV、土lOV和4~2伽1A。软件可选择模拟量输入范围(VDC)双极性: ±0.625V,一1. 25V,士2. 5V,士5V,士10V;单极性: 0~1. 25V, 0~2. 5V, O~5V, O~10V, O~+5V、O~+l0V、士5V、±l0V和4~20mA。

  2.接线方式

  (1)单端输入方式:各路输入信号共用一个参考电位,即各路输入信号共地,这是最常用的接线方式。使用单端输入方式时,地线比较稳定,抗干扰能力较强,建议用户尽可能使用此种方式,如图4-7所示。

  由于单端输入以一个共同接地点为参考点。这种方式适用于输入信号为高电平(> IV),信号源与采集端之间的距离较VA ( -短« IS币,并且所有输入信号有一个公共接地端。如果不能满足上述条件,则需要使用差分输入。差分输入方式下,每个输入可以有不同的接地参考点。并且,由于消除了共模噪声的误差,所以差分输入的精度较高。

  (2)双端输入方式:(差分输入)各路输入信号各自使用自己的参考电位,即各路输入信号不共地。如果输入信号来自不同的信号源,而这些信号源的参考电位(地线)略有差异,可考虑使用这种接线方式。使用双端输入方式时,输入信号易受干扰,所以,应加强信号线的抗干扰处理,同时还应确保模拟地以及外接仪器机壳接地良好。而且特别注意的是,所有接人的信号,不论是高电位还是低电位,其电平相对于模拟地电位应不超过十12V及-5V,以避免电压过高造成器件损坏,如图4-8所示。

  3)模拟输出连接。以研华PCL818为例,可以使用内部提供的-5V/一l0V的基准电压产 生0~+5/十10V的模拟量输出,也可以使用外部基准电压,范围是一lO~+lOV,输出的电压最大范围是一10~ + 10V。比如,外部参考电压是一7V,则输出O~十7V的输出电压。PCL818HG的CN3是模拟输出连接接口,基准电压输入、模拟输出、模拟地等如图4-9所示。

责任编辑:GOCN

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