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應(yīng)用設(shè)計(jì)

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康泰克 | 數(shù)字輸入輸出的基礎(chǔ)知識(shí)與術(shù)語解說

康泰克 | 數(shù)字輸入輸出的基礎(chǔ)知識(shí)與術(shù)語解說

1. 什么是數(shù)字輸入輸出板?

這是為向計(jì)算機(jī)增設(shè)并行(Parallel)輸入輸出數(shù)字信號(hào)的功能而需要用到的接口板。如果使用數(shù)字輸入輸出產(chǎn)品,除了監(jiān)視(讀出)各種控制回路的繼電器、操作開關(guān)、測量儀器等的狀態(tài),進(jìn)行指示燈、LED、7段顯示器、繼電器的控制輸出外,還可作為與PLC(程序裝置)等控制器進(jìn)行數(shù)字通信的接口使用。

△ USB單元

△ Ethernet I/O Modules

△ PCI接口板

△ Wireless I/O Modules

△ PCI Express接口板

2. 數(shù)字輸入輸出板的種類與用途

2-1. 光電耦合器隔離輸入輸出型號(hào)

Isolation of the I/O circuit and the logic circuit inside the board using a photocouplermodal window

這是用光電耦合器隔離板內(nèi)部的邏輯回路與輸入輸出回路的型號(hào)。將信號(hào)(信息)轉(zhuǎn)換成光傳遞,可防止操作回路上發(fā)生的電氣干擾的侵入。但是,為了驅(qū)動(dòng)光電耦合器,需要從外部供給直流電源。用于與數(shù)字開關(guān)、顯示器等操作回路為5-48V直流的弱電設(shè)備連接。

△ 光電隔離型數(shù)字信號(hào)輸入(對(duì)應(yīng)灌電流型輸出信號(hào))產(chǎn)品

△ 光電隔離型數(shù)字信號(hào)輸入(對(duì)應(yīng)灌電流型或拉電流型輸出信號(hào))產(chǎn)品

△ 光電隔離型數(shù)字信號(hào)輸入(對(duì)應(yīng)拉電流型輸出信號(hào))產(chǎn)品

△ 光電隔離型TTL電平數(shù)字信號(hào)輸入(負(fù)邏輯)產(chǎn)品

△ 光電隔離型集電極開路數(shù)字信號(hào)輸出(灌電流型)產(chǎn)品

△ 光電隔離型數(shù)字信號(hào)輸出(拉電流型)產(chǎn)品

△ 光電隔離型TTL電平數(shù)字信號(hào)輸出(負(fù)邏輯)產(chǎn)品

2-1-1. 高速光電耦合器隔離輸入輸出型號(hào)

這是在隔離元件上使用高速光電耦合器,高速傳遞信號(hào)的型號(hào)。在要求高速輸入輸出時(shí)使用。

△ 高速光電隔離型(響應(yīng)速度5μsec)產(chǎn)品

△ 高速光電隔離型(響應(yīng)速度1μsec)產(chǎn)品

△ 標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)的響應(yīng)速度在 200μsec以內(nèi)。

2-1-2. 電源內(nèi)置光電耦合器隔離輸入輸出型號(hào)

內(nèi)部的邏輯回路是指配置隔離的直流電源的型號(hào)。由于能夠向光電耦合器的驅(qū)動(dòng)與操作回路供電,在不能準(zhǔn)備電源時(shí)方便。

△ 內(nèi)置12VDC電源產(chǎn)品

△ 內(nèi)置5VDC電源產(chǎn)品

2-2. 接點(diǎn)輸出型號(hào)

Relay used in output circuitmodal window

這是不隔離板內(nèi)部的邏輯回路與輸入輸出回路,直接連接的型號(hào)。與光電耦合器隔離輸入輸出型號(hào)相比,能夠高速響應(yīng)。但是,由于易受電氣干擾的影響,適合噪聲環(huán)境良好、能夠縮短配線距離的場合。在連接小型繼電器、控制器等輸入輸出回路為 5VDC / 3.3VDC、TTL / LVTTL 的設(shè)備時(shí)使用。

△ 簧片繼電器觸點(diǎn)輸出(a型觸點(diǎn))產(chǎn)品

△ 半導(dǎo)體繼電器觸點(diǎn)輸出產(chǎn)品

△ 繼電器觸點(diǎn)輸出(c型觸點(diǎn))產(chǎn)品

△ 功率繼電器觸點(diǎn)輸出(SPDT C觸點(diǎn)方式)產(chǎn)品

2-3. 非隔離輸入輸出型號(hào)

Direct connection of the logic circuit inside the board and the I/O circuit without isolationmodal window

這是不隔離板內(nèi)部的邏輯回路與輸入輸出回路,直接連接的型號(hào)。與光電耦合器隔離輸入輸出型號(hào)相比,能夠高速響應(yīng)。但是,由于易受電氣干擾的影響,適合噪聲環(huán)境良好、能夠縮短配線距離的場合。在連接小型繼電器、控制器等輸入輸出回路為 5VDC / 3.3VDC、TTL / LVTTL 的設(shè)備時(shí)使用。

△ 非隔離TTL電平數(shù)字信號(hào)輸入(負(fù)邏輯)產(chǎn)品

△ 非隔離TTL電平數(shù)字信號(hào)輸入(正邏輯)產(chǎn)品

△ 非隔離LVTTL電平數(shù)字信號(hào)輸入(正邏輯)產(chǎn)品

△ 非隔離TTL電平集電極開路數(shù)字信號(hào)輸出(負(fù)邏輯)產(chǎn)品

△ 非隔離TTL電平數(shù)字信號(hào)輸出(正邏輯)產(chǎn)品

△ 非隔離LVTTL電平數(shù)字信號(hào)輸出(正邏輯)產(chǎn)品

2-3-1. 雙向輸入輸出型號(hào)

這是不隔離板內(nèi)部的邏輯回路與i8255 PPI或者同等的雙向輸入輸出回路,直接連接的型號(hào)??赏ㄟ^編程,以8點(diǎn)為單位更改輸入輸出點(diǎn)數(shù)(方向)。在連接輸入輸出回路為TTL(5VDC)或者 LVTTL(3.3VDC)、需要雙向輸入輸出的設(shè)備時(shí)使用。

△ 雙向24點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

△ 雙向32點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

△ 雙向48點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

△ 雙向96點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

△ 雙向128點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

3. 輸出回路

根據(jù)用途、電氣特性,將數(shù)字輸入輸出的輸出回路分為以下幾種。

3-1. 晶體管輸出(無源接點(diǎn)輸出)

這是使用半導(dǎo)體元件——晶體管,驅(qū)動(dòng)、開閉直流負(fù)荷的輸出回路。與接點(diǎn)輸出不同,由于沒有實(shí)際的接點(diǎn),也被稱作“無源接點(diǎn)輸出”。

3-1-1. 光電耦合器隔離集電極開路輸出(灌電流型號(hào))

這是輸出晶體管的集電極成為輸出端子,處于開路(Open)狀態(tài)的輸出回路。內(nèi)部邏輯為“ON(短路):1、OFF(開路):0”。這是當(dāng)輸出晶體管“ON(負(fù)荷工作)”時(shí),電流從負(fù)荷流進(jìn)輸出端子的灌電流型號(hào)。一般用于向12 - 48VDC的弱電設(shè)備輸出信號(hào)。

△ 光電隔離型集電極開路數(shù)字信號(hào)輸出(灌電流型)產(chǎn)品

Output circuit where the output transistor collector becomes the output terminal and the status becomes openmodal window

3-1-2. 光電耦合器隔離輸出(拉電流型號(hào)、共陽極型號(hào))

Output circuit where the output transistor emitter becomes the output terminalmodal window

這是輸出晶體管的發(fā)射極成為輸出端子的輸出回路。內(nèi)部邏輯為“ON(短路):1、OFF(開路):0”。這是當(dāng)輸出晶體管“ON(負(fù)荷工作)”時(shí),電流從輸出端子流出負(fù)荷的拉電流型號(hào)。這是因?yàn)閷?duì)抗對(duì)地短路的安全性強(qiáng)而在歐洲各國廣泛使用的拉電流型號(hào),用于向12 - 48VDC的弱電設(shè)備輸出信號(hào)。

△ 光電隔離型數(shù)字信號(hào)輸出(拉電流型)產(chǎn)品

3-1-3. 非隔離TTL集電極開路輸出(負(fù)邏輯)

Output circuit where the output transistor collector becomes the output terminal and the status is openmodal window

這是輸出晶體管的集電極成為輸出端子,處于開路(Open)狀態(tài)的輸出回路,在輸入回路端連接上拉電阻。內(nèi)部邏輯為“Low(短路):1、High(開路):0”的負(fù)邏輯。用于向輸入回路為TTL設(shè)備、5V直流設(shè)備輸出信號(hào)。

△ 非隔離TTL電平集電極開路數(shù)字信號(hào)輸出(負(fù)邏輯)產(chǎn)品

3-1-4. 光電耦合器隔離TTL電平輸出(負(fù)邏輯)

Output circuit where the output transistor emitter, isolated by a photocoupler, becomes the output terminalmodal window

這是輸出晶體管的集電極成為輸出端子的輸出回路。內(nèi)部邏輯為“Low:1、High:0”的負(fù)邏輯。當(dāng)輸入回路為TTL設(shè)備、5V直流設(shè)備,操作回路的配線變長時(shí),或者想隔離時(shí)使用

△ 光電隔離型TTL電平數(shù)字信號(hào)輸出(負(fù)邏輯)產(chǎn)品

3-2. 接點(diǎn)輸出(有源接點(diǎn)輸出)

Output circuit isolated with internal logic circuit using relay contactmodal window

這是使用繼電器接點(diǎn),與內(nèi)部的邏輯回路隔離的輸出回路。由于利用實(shí)際的接點(diǎn)驅(qū)動(dòng)、開閉符合,也被稱作“有源接點(diǎn)輸出”。由于不限制電流流向,無論DC(直流)負(fù)荷還是連接AC(交流)負(fù)荷,均可連接。用于向AC(交流)或者超過48VDC的強(qiáng)電設(shè)備輸出信號(hào)。

△ 簧片繼電器觸點(diǎn)輸出(a型觸點(diǎn))產(chǎn)品

△ 半導(dǎo)體繼電器觸點(diǎn)輸出產(chǎn)品

△ 繼電器觸點(diǎn)輸出(c型觸點(diǎn))產(chǎn)品

△ 功率繼電器觸點(diǎn)輸出(SPDT C觸點(diǎn)方式)產(chǎn)品

4. 輸入回路

數(shù)字輸入輸出的輸入回路有以下幾種。

4-1. 直流輸入

這是可與晶體管輸出、操作回路為直流接點(diǎn)輸出的回路連接的輸入回路。

4-1-1. 光電耦合器隔離輸入(支持灌電流輸出型號(hào))

Input circuit with photocoupler cathode side as input terminalmodal window

這是光電耦合器的負(fù)極為輸入端子的輸入回路。輸入灌電流型號(hào)的晶體管輸出,或者從繼電器開關(guān)等輸入輸出信號(hào)。內(nèi)部邏輯為“ON(短路):1、OFF(開路):0”。輸入端子為電流流出的拉電流型號(hào)。一般用于從12 - 48VDC的弱電設(shè)備輸入信號(hào)。

△ 光電隔離型數(shù)字信號(hào)輸入(對(duì)應(yīng)灌電流型輸出信號(hào))產(chǎn)品

△ 光電隔離型數(shù)字信號(hào)輸入(對(duì)應(yīng)灌電流型或拉電流型輸出信號(hào))產(chǎn)品

4-1-2. 光電耦合器隔離輸入(支持拉電流輸出型號(hào)、共陽極型號(hào))

Input circuit with photocoupler anode side as input terminalmodal window

這是光電耦合器的正極為輸入端子的輸入回路。輸入拉電流型號(hào)的晶體管輸出,或者從繼電器開關(guān)等輸入輸出信號(hào)。內(nèi)部邏輯為“ON(短路):1、OFF(開路):0”。輸入端子為電流流入的灌電流型號(hào)。這是因?yàn)閷?duì)抗對(duì)地短路的安全性強(qiáng),在歐洲各國廣泛使用的型號(hào)一般用于從12~48VDC的弱電設(shè)備輸入信號(hào)。

△ 光電隔離型數(shù)字信號(hào)輸入(對(duì)應(yīng)拉電流型輸出信號(hào))產(chǎn)品

△ 光電隔離型數(shù)字信號(hào)輸入(對(duì)應(yīng)灌電流型或拉電流型輸出信號(hào))產(chǎn)品

4-1-3. 非隔離TTL電平輸入(負(fù)邏輯)

Input circuit pulled up at 5 VDC with the transistor base as the input terminalmodal window

這是晶體管的基極為輸入端子,在5VDC上連接上拉電阻的輸入回路。內(nèi)部邏輯為“Low:1、High:0”的負(fù)邏輯。用于從輸出回路為TTL設(shè)備、5V直流設(shè)備輸入信號(hào)。

△ 非隔離TTL電平數(shù)字信號(hào)輸入(負(fù)邏輯)產(chǎn)品

△ 非隔離TTL電平數(shù)字信號(hào)輸入(正邏輯)產(chǎn)品

△ 非隔離LVTTL電平數(shù)字信號(hào)輸入(正邏輯)產(chǎn)品

4-1-4. 光電耦合器隔離TTL電平輸入(負(fù)邏輯)

Input circuit with photocoupler cathode as input terminalmodal window

這是光電耦合器的負(fù)極為輸入端子的輸入回路。內(nèi)部邏輯為“Low:1、High:0”的負(fù)邏輯。當(dāng)輸出回路為TTL設(shè)備、5V直流設(shè)備,操作回路的配線變長時(shí),或者想隔離時(shí)使用。

光電隔離型TTL電平數(shù)字信號(hào)輸入(負(fù)邏輯)產(chǎn)品

5. 雙向輸入輸出回路

5-1. 非隔離TTL/LVTTL電平輸入輸出(正邏輯)

i8255 PPI (or equivalent) I/O circuitmodal window

這是i8255 PPI(或者與之相當(dāng)?shù)模┹斎胼敵龌芈?。?nèi)部邏輯為“Low(短路):0、High(開路):1”的正邏輯。在與輸入輸出回路為TTL設(shè)備、5V直流設(shè)備或者需要TTL(5VDC)/LVTTL(3.3VDC)的雙向輸入輸出的設(shè)備進(jìn)行信號(hào)的輸入輸出時(shí)使用。

△ 雙向24點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

△ 雙向32點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

△ 雙向48點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

△ 雙向96點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

△ 雙向128點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入輸出產(chǎn)品

6. 選擇竅門

CASE 1 用數(shù)字輸出板控制繼電器

如果使用繼電器的ON/OFF控制,通常該裝置的個(gè)數(shù)就是必要的輸出點(diǎn)數(shù)。當(dāng)想控制的繼電器為10個(gè)時(shí),請(qǐng)選擇輸出點(diǎn)數(shù)為10點(diǎn)以上的板。

有的裝置具有警報(bào)、復(fù)位、握手等功能。對(duì)于這種情況,需要相應(yīng)地增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)。

△ 4點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸出產(chǎn)品

△ 8點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸出產(chǎn)品

△ 16點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸出產(chǎn)品

△ 32點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸出產(chǎn)品

△ 64點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸出產(chǎn)品

△ 128點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸出產(chǎn)品

CASE 2 用數(shù)字輸入板監(jiān)視開關(guān)

如果使用開關(guān)的ON/OFF監(jiān)視,通常該裝置的個(gè)數(shù)就是必要的輸入點(diǎn)數(shù)。當(dāng)想監(jiān)視的開關(guān)為20個(gè)時(shí),請(qǐng)選擇輸入點(diǎn)數(shù)為20點(diǎn)以上的板。

有的裝置具有警報(bào)、復(fù)位、握手等功能。對(duì)于這種情況,需要相應(yīng)地增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)。

CASE 3 數(shù)字輸出板控制BCD/二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸入的7段顯示器

CASE 4 用數(shù)字輸入板從數(shù)字開關(guān)輸入BCD/二進(jìn)制數(shù)據(jù)

如果使用一般的十進(jìn)制或者十六進(jìn)制型號(hào),通常每一位需要4位(4點(diǎn))的輸出或者輸出。當(dāng)使用3位7段顯示器、數(shù)字開關(guān)時(shí),選擇器輸入輸出點(diǎn)數(shù)為12點(diǎn)(4點(diǎn)×3位)以上的板。

有的裝置具有警報(bào)、復(fù)位、握手等功能。對(duì)于這種情況,需要相應(yīng)地增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)。

△ 4點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入產(chǎn)品

△ 8點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入產(chǎn)品

△ 16點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入產(chǎn)品

△ 32點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入產(chǎn)品

△ 64點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入產(chǎn)品

△ 128點(diǎn)數(shù)字信號(hào)輸入產(chǎn)品

CASE 5 絕對(duì)值式(二進(jìn)制輸出)回轉(zhuǎn)式編碼器

一般輸入點(diǎn)數(shù)與一周的分辨率有關(guān)。例如,如果使用的是將一周分解為256等份的型號(hào),輸出8位(256 = 28)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)。請(qǐng)參照輸入點(diǎn)數(shù)為8點(diǎn)以上的板。

有的裝置具有警報(bào)、復(fù)位、握手等功能。對(duì)于這種情況,需要相應(yīng)地增加輸入輸出點(diǎn)數(shù)。

△ 8位(8點(diǎn))產(chǎn)品

△ 16位(16點(diǎn))產(chǎn)品

△ 32位(32點(diǎn))產(chǎn)品

△ 64位(64點(diǎn))產(chǎn)品

在增量式回轉(zhuǎn)式編碼器上使用的是“計(jì)數(shù)器板”,其上配置計(jì)數(shù)脈沖個(gè)數(shù)的功能。

增量型編碼器(計(jì)數(shù)器產(chǎn)品)

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王靜
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