智能仪器原理与设计------第4章开关量信号的输入输出 第四章开关信号的输入/输出 1．开关和开关量信号的区别？ 开关是一种有二个可选择的、有固定位置的装置，主要用于向单片机输入电平信号。开关量信号就是通过拨动开关的位置，使单片机得到的一个固定不变的电平信号。在智能仪器中用于向单片机输入控制命令或数据，开关信号可以通过机械式开关、电子式开关、温度开关等方式产生。 2．开关量信号的特点是什么？ 只有开和关、通和断、高电平和低电平两种状态的信号叫开关量信号，在智能仪器的电子电路中，通常用二进制数0和1来表示。 1
智能仪器原理与设计------第4章开关量信号的输入输出 3．开关量信号的作用？ 开关量输入、输出部分是智能仪器与外部设备的联系部 件，智能仪器通过接受来自外部设备的开关量输入号和向外部 设备发送开关量信号，实现对外部设备状态的检测、识别和对 外部执行元器件的驱动和控制。 4．常见电子开关都有哪些？ 常见电子开关有：扳键开关、BCD码拔盘开关、磁性开关、光敏器件开关（光电开关、光纤开关等）、温度超限开关。 5.电子开关的缺点是什么？如何解决该缺点？ 由于外部装置输入的开关量信号的形式一般是电压、电流 和开关的触点，这些信号经常会产生瞬时高压、过电流或接触 抖动等现象。因此为使信号安全可靠，在输入到单片机之前必 须接入信号输人电气接口电路，对外部的输入信号进行滤波、 电平转换和隔离保护等。 2
智能仪器原理与设计------第4章开关量信号的输入输出 外界的开关量信号在一般情况下可直接连入以单片机为核心的智能仪器中。但当外界的开关量信号的电平幅度与单片机I／O端口的信号电平不 相符时（由于这些电平信号功率有限，加上外界还存在各种干扰和影响），应在电平转换后(采用各 种缓冲、放大、隔离和驱动电路等措施），再输入到单片机的I／O端口上。 3
图 2 图1 滑动变阻器的分压接法和限流接法 邛崃一中——杨忠林 滑动变阻器是中学电学实验中常用的仪器，它在电路中的接法有分压和限流两种，近几年高考电学设计性实验命题对其应用多次直接或渗透考查。教材对此又没有理论的讲解，又没有实际的指导，学生感到无从下手，笔者从多年的教学经验，结合电路分析，对滑动变阻器的这两种接法使用作一点探讨。 一、 滑动变阻器的分压接法和限流接法的电路分析 1．滑动变阻器的分压接法 如图1所示的电路中，滑动变阻器总电阻为R 0，输入电压为U 0，负载电阻R 两端的电压U 随变阻器调节变化情况作如下的讨论： 首先，不接负载R 时，输出端的电压U=U 0 R 0 R ap ，可见，U 与成正比，输出电压电线性 的，如图1（b ）中①所示。换言之，触头P 在ab 间移动时，左半部分分得的电压是均匀变化的，电压的变化范围是0—U 0。 其次，当滑动变阻器的aP 连接负载电阻R 时，P 点左边电路的等效电阻减小，与P 点右边部分串联而得的电压将比原来减小，如图1（b ）②所示。 再次，当负载电阻R 很小，对于确定的R ap ，左部分分得的电压将更小，如图如图1（b ）③所示。 可以得出结论：分压接法要能通过连续调节滑动变阻器得到平缓变化的电压，负载阻值应该较大。换言之，分压接法滑动变阻器应该选用阻值相对较小的。 2．动变阻器的限流接法 如图2所示的电路输入电压为U 0，滑动变阻器总阻值为R 0，滑动变阻器对负载R 0电流的控制情况作如下的讨论： 首先，电路中的电流：I= U 0 R aP +R ，可见，I 随R aP 的增大而减小，如图（b ）所示。 当Rap=0时，电路中的最大电流I m =U 0 R ，R 两端 的电压最大U max =U 0。 当Rap 最大值R 0分别为负载电阻1、3、5……倍时，电路中电流的最小值为I m 2 、I m 4 、
变频器外接电位器接法 分别接在电阻的这两颗线上，另一个线接在调节端子上。 红线接在黑头上，插在小洞里。 将红外接电位器的两端接+10V和ACM,滑动端接电压输入端AVI。 变频器与外接电位器之间接线应用屏蔽线，且要三线均屏蔽。变频器与外接电位器之间距离超过2米时，要考虑屏蔽线的质量，线径不能小。变频器与外接电位器之间距离超过10米时，建议在保证屏蔽线的质量和线径下，再套铁管。在保证屏蔽线的质量和线径下套铁管，距离可以超过200米，原则是变频器端，线路压降可以忽略，若压降过大，可以用单芯铜线屏蔽代替屏蔽线。 变频器的控制如果采用闭环自动控制，必须将工艺参数，如生产过程中的流量、液面、压力、温度等通过变送器、调节器转换为4～20mA 的信号，送至变频器的信号输入端，才能达到变频控制的目的。频率的设定可以通过外接频率设定电位器的方法来实现。
RP的使用有其局限性。这是由于RP输入的是0～10V的电压信号，而电压信号随着传输距离的延长受到的干扰增大。如果安装现场与变频器距离较远，则无法保证信号传输的准确性。在这种情况下，频率信号可以这样来设定：在输入端子X1～X9中，任意指定某两个端子，并设定其数据为“17”（增命令）和“18”（减命令），这样在运行信号(ON)时，能用外部触点输入信号增／减设定频率。端子的功能见表2-4，此时的接线图如图所示。 表端子功能表
在图中，指定X1为频率增命令端子；X2为频率减命令端子。虚线框内元件即运行和停止按钮SB1、SB2，频率增减按钮SB3、SB4，以及频率表P均安装在现场操作柱上。操作柱可选用专业厂家生产的防爆变频调速操作柱。使用时按住SB3，频率增加（见表P），松开手，频率即固定在某频率值上；同理，按住SB4，频率减小，松开手，频率即固定在另一个频率值上。
开关量采集电路设计 开关量采集电路适用于对开关量信号进行采集，如循环泵的状态信号、进出仓阀门的开关状态等开关量。污染源在线监控仪可采集16路开关信号，输入24V 直流电压；设定当输入范围为18~24VDC 时，认为是高电平，被监视的设备处于工作状态；当输入低于18VDC 时，认为是低电平，被监视的设备处于停止状态。 为了避免电气特性及恶劣工作环境带来的干扰，该电路采用光电耦合器TLP521对信号实现了一次电-光-电的转换，从而起到输入\输出隔离的作用。 同时，还安装有LED 工作指示灯，可以使用户对每一通路的工作情况一目了然。其中一路的开关量采集电路如图1所示： 图 1 开关量采集电路 光耦TLP521将红外发光二极管和发光三级管相互绝缘的组合在一起，发光二极管为输入回路，它将电能转换成光能；发光三极管为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离。 当输入范围为18 ~24VDC 时，认为是高电平，此时光耦导通，电阻R10、R14和发光二极管共同构成输入回路。 根据光耦导通时电流为4 ~10mA ，当输入最高电压24V 时， mA V R R mA V 42414101024<+<，即Ω<+<Ωk R R k 614104.2 当输入低于18V 时认为是低电平，此时光耦的工作电流肯定低于4m A ，此时光耦不导通,电阻 R10、 R14和R12共同构成输入回路，所以： mA R R R V 412 141018<++，即R10+R14+R12>Ω。在设计中，选择R10=R12=2 k Ω,R12=1 k Ω。 光耦导通的最小电流为4mA ，根据光耦的电流传输比CTR(Current Transfer
本技术新型涉及一种开关量输入电路，属于低压电气技术领域，包括外部开关量电源S1、外部开关接口K1、整流桥电路、滤波电路、限流电路、防反向保护电路、光耦隔离电路、开关量输出接口，所述外部开关量电源、所述外部开关接口、所述整流桥电路、所述滤波电路、所述限流电路、所述防反向保护电路、所述光耦隔离电路、所述开关量输出接口依次连接，该电路硬件电路结构简单，工作有效可靠，提高了开关量输入电路的抗电磁干扰能力，有利于开关量输入电路的长期稳定运行。 技术要求 1.一种开关量输入电路，包括外部开关量电源S1、外部开关接口K1、整流桥电路、滤波 电路、限流电路、防反向保护电路、光耦隔离电路、开关量输出接口，所述外部开关量 电源S1、所述外部开关接口、所述整流桥电路、所述滤波电路、所述限流电路、所述防 反向保护电路、所述光耦隔离电路、所述开关量输出接口依次连接。 2.根据权利要求1所述的一种开关量输入电路，其特征在于：所述外部开关量电源S1的一端与所述外部开关接口K1的一端相连，另一端与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第3端子相连，所述外部开关接口K1的另一端与所述整流桥电路第一电阻R1的一端相连。 3.根据权利要求2所述的一种开关量输入电路，其特征在于：所述整流桥电路第一电阻R1的另一端与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第1端子相连。 4.根据权利要求3所述的一种开关量输入电路，其特征在于：所述滤波电路的第一电容C1和第二电阻R2并联在所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子和第2端子之间，其中第 一电容C1的正极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子相连，第一电容C1的负极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第2端子相连，所述防反向保护电路的第一二极管D1并联在所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子和第2端子之间，其中第一二极管D1的负 极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第4端子相连，第一二极管D1的正极与所述整流桥电路第一整流桥UR1的第2端子相连。
电位器的作用及电位器接法 2012年10月10日09:29 本站整理作者：胡哥用户评论（0） 关键字：电位器(112) 电位器实际上就是可变电阻器，由于它在电路中的作用是获得与输入电压（外加电压）成一定关系得输出电压，因此称之为电位器。 电路图形符号 电位器阻值的单位与电阻器相同，基本单位也是欧姆，用符号Ω表示。电位器在电路中用字母R或RP （旧标准用W）表示，图1是其电路图形符号。 图1电位器电路图形符号 常用电位器实物图、结构特点及应用 常用电位器如表1所示。
表1常用电位器实物图及应用 电位器的主要参数 电位器的主要参数有标称阻值、额定功率、分辨率、滑动噪声、阻值变化特性、耐磨性、零位电阻及温度系数等。 1、电位器的标称阻值和额定功率 2、电位器上标注的阻值叫标称阻值。 3、电位器的额定功率是指在直流或交流电路中，当大气压为87~107kPa，在规定的额定温度下长期连续负荷所允许消耗的最大功率。线绕和非线绕电位器的额定功率系列入表2所示。 表2电位器额定功率标称系列（单位：功率）
电位器的阻值变化特性 阻值变化特性是指电位器的阻值随活动触点移动的长度或转轴转动的角度变化的关系，即阻值输出函数特 性。常用的阻值变化特性有3种，如图所示。 图电位器阻值变化曲线 直线式（X型）：随着动角点位置的变化，其阻值的变化接近直线。 指数式（Z型）：电位器阻值的变化与动角点位置的变化成指数关系。 ①直线式电位器的阻值变化与旋转角度成直线关系。当电阻体上的导电物质分布均匀时，单位长度的阻值大致相等。它适用于要求调节均匀的场合（如分压器）。 ②指数式电位器因电阻体上的导电物质分布不均匀，电位器开始转动时，阻值变化较慢，转动角度增大时，阻值变化较陡。指数式电位器单位面积允许承受的功率不等，阻值变化小的一端允许承受的功率较大。它普遍应用于音量调节电路里，因为人耳对声音响度的听觉最灵敏，当音量大到一定程度后，人耳的听觉逐渐变迟钝。所以音量调节一般采用指数式电位器，使声音的变化显得平稳、舒适。 ③对数式电位器因电阻体上导电物质的分布也不均匀，在电位器开始转动时，其阻值变化很快，当转动角度增大时，转动到接近阻值大的一端时，阻值变化比较缓慢。对数式电位器适用于与指数式电位器要求相反的电子电路中，如电视机的对比度控制电路、音调控制电路。 电位器的分辨率 电位器的分辨率也称为分辨力，对线绕电位器来讲，当动接点每移动一圈时，输出电压不连续的发生变化，这个变化量与输出电压的比值为分辨率。直线式线绕电位器的理论分辨率为绕线总匝数N的倒数，并以百 分数表示。电位器的总匝数越多，分辨率越高。 电位器的最大工作电压 电位器的最大工作电压是指电位器在规定的条件下，长期可靠地工作而不损坏，所允许承受的最高点工作电压，也称为额定工作电压。 电位器的实际工作电压要小于额定工作电压。如果实际工作电压高于额定工作电压，则电位器所承受的功率要超过额定功率，则导致电位器过热损坏。 电位器的动噪声 当电位器在外加电压作用下，其动接触点在电阻体上滑动时，产生的电噪声称为电位器的动噪声。动噪声是滑动噪声的主要参数之一，动噪声值的大小与转轴速度、接触点和电阻体之间的接触电阻、电阻体的电
开关量输入输出模块 （ELM-25-01） 1 模块结构框图和功能描述 模块结构框图如图：开关量模块功能由三部分组成：四个8421拨码盘，8位LED发光管和8个拨码开关。模块的译码控制电路由两片74138来完成。74HC245和74HC574分别是输入输出锁存器。 2 各模块原理图
2.1 8421拨码盘 图ELM-25-01-02 8421拨码盘原理图 8421拨码盘使用：拨码盘有四个。左边两个DA1和DA2受同一输入缓冲芯片U1控制，DA1输出为8位的高四位，DA2为8位的低四位输出。右边两个DA3和DA4受U2控制。DA3为8位的高四位输出，DA4为8位的低四位输出。U1和U2的片选地址不同。 8421拨码盘盘面中间有一可调节旋钮，对应刻度为0～9、A～F。使用时，拨动旋钮的指针指向某一刻度，则与拨码盘相连的8、4、2、1 四个插孔分别由高到低地输出该刻度的8421编码值。例如，当指针指向5时，四个插孔输出“0101”。 2.2 LED指示灯原理图 图ELM-25-01-03 LED指示灯原理图 LED指示灯：指示灯L0～L7受驱动芯片U3控制。可以显示8位的单片机数据输出。L7指示最高位，L0指示最低位。接通电源后指示灯常亮。
2.3 拨动乒乓开关原理图 图ELM-25-01-04 拨动乒乓开关原理图 乒乓开关使用：乒乓开关G0～G7为开关量8位输出。G7为最高位，G0为最低位。当开关拨到上面为开，拨到下面为关，输出受U4控制。 3 模块器件分布及说明 ELM-25-01-05 模块器件分布图
J2：总线插槽 J3：电源插槽，从左向右依次为VCC，VCC，GND，GND。当接通电源时LED1指示灯亮。若芯片U13不焊且J12跳线连上，则本系统工作电压为+3.3V，否则为+5V。 J4，J5，J6，J7：当1，2脚短接时，表示其对应芯片的使能段均为高电平，即芯片不工作，逻辑编程由FPGA实现,信号由PR1，PR2，PR3，PR4接入；当2，3脚短接时，则工作在总线方式。 4模块资源分配 各个模块单元片选地址为：基地址＋偏移地址，此模块的基地址为CPU主模块的74138管脚分配;偏移地址由74138译码实现如下表 译码控制：由74138译码实现。通过A2、A1和A0取值选中模块单元。
变频器外接电位器，线该怎么接？参数怎么设置？ 变频器的品牌众多，名称、型号不太一样，但是电位器的接线方法都大同小异，产品说明书上都有图纸说明。 以艾米克变频器为例，各种系列的都可以使用电位器来控制频率输出，电位器接线0~10v电压。 首先外部电位器后面有3个端子，分别是1、2、3。 将电位器的3号端子连接在变频器+10V的位置，将电位器的2号端子连接在变频器AVI的位置，将电位器的1号端子连接在变频器ACM的位置。具体接线方法如图所示：
接线端子原理图 其中，+10V 是速度设定用电源，是模拟信号的频率设定电源，+10Vdc 3mA(可调电阻3~5kΩ)，AVI是模拟电压频率指示，电压范围是0 ~ 10VDC，对应到0~最大输出频率，ACM是模拟信号公共端，是模拟信号的共同端子。
控制端子位置示意图 连接好之后，开始设置参数，首先设置频率来源，02.00是频率输入来源设定02.00参数说明 我们现在是用外部电位器，应该选择1，也就是主频率输入由模拟信号0-10V，先进入02.00，然后通过上下箭头，选择1，再按确定键保存，确定好之后，然后返回主界面。 然后设置运转指令来源，02.01是运转指令来源设定 02.01参数说明 我们是在变频器的面板上启动，应该选择0，也就是数字操作器控制，先进入02.01，然后通过上下箭头，选择0，再按确定键保存，确定好之后，然后返回主界面。
流程总结： 1、将外接电位器的两端分别接变频器的+10V和ACM，将电位器的滑动端接电压输入端AVI。 2、变频器与外接电位器之间的连接线要选用屏蔽线，且要三线均屏蔽的，如果变频器与外接电位器之间距离超过2米，就要考虑屏蔽线的质量，线径不能小。 3、如果变频器与外接电位器之间距离超过10米，那么在保证屏蔽线的质量和线径下，还需要再套铁管。在保证屏蔽线的质量和线径下套铁管，距离可以超过200米，原则是变频器端，线路压降可以忽略，若压降过大，可以用单芯铜线屏蔽代替屏蔽线。 4、变频器的控制如果采用闭环自动控制，必须将工艺参数，如生产过程中的流量、液面、压力、温度等通过变送器、调节器转换为4～20mA的信号，送至变频器的信号输入端，才能达到变频控制的目的。频率的设定可以通过外接频率设定电位器的方法来实现。
PLC的输入模块是用来检测接收现场输入设备的信号，并将输入的信号转换为PLC内部接受的低电压信号。 1．输入信号的类型及电压等级的选择常用的开关量输入模块的信号类型有三种：直流输入、交流输入和交流／直流输入。选择时一般根据现场输入信号及周围环境来决定。 交流输入模块接触可靠，适合于有油雾、粉尘的恶劣环境下使用；直流输入模块的延迟时间较短，还可以直接与接近开关、光电开关等电子输入设备连接。 PLC的开关量输入模块按输入信号的电压大小分类有：直流5V、24V、48V、60V等；交流110V、220V等。选择时应根据现场输入设备与输入模块之间的距离来决定。一般5V、12V、24V用于传输距离较近场合。如：5V的输入模块最远不得超过10m距离，较远的应选用电压等级较高的模块。 2．输入接线方式选择接输入电路接线方式的不同，开关量输入模块可分为汇点式输入和分组式输入两种， 汇点式输入模块的输入点只共用一个COM端；而分组式输入模块是将分成若干组，一组共用一个COM，每组之间是分隔的。分组式输入模块的每点价格教高，如果输入信号之间不需要分开，应选择汇点式。 3．同时接通的输入点的数量 对于选用高密度的输入模块（32点、48点），应考虑该模块同时接通的输入点的数量一般不超过点数的60%。 艾驰商城是国内最专业的MRO工业品网购平台，正品现货、优势价格、迅捷配送，是一站式采购的工业品商城！具有10年工业用品电子商务领域研究，以强大的信息通道建设的优势，以及依托线下贸易交易市场在工业用品行业上游供应链的整合能力，为广大的用户提供了传感器、图尔克传感器、变频器、断路器、继电器、PLC、工控机、仪器仪表、气缸、五金工具、伺服电机、劳保用品等一系列自动化的工控产品。
电位器的作用及电位器接法 电位器实际上就是可变电阻器，由于它在电路中的作用是获得与输入电压（外加电压）成一定关系得输出电压，因此称之为电位器。 电路图形符号 电位器阻值的单位与电阻器相同，基本单位也是欧姆，用符号Ω表示。电位器在电路中用字母R或RP（旧标准用W）表示，图1是其电路图形符号。 图1电位器电路图形符号 常用电位器实物图、结构特点及应用 常用电位器如表1所示。
表1常用电位器实物图及应用 电位器的主要参数 电位器的主要参数有标称阻值、额定功率、分辨率、滑动噪声、阻值变化特性、耐磨性、零位电阻及温度系数等。 1、电位器的标称阻值和额定功率 2、电位器上标注的阻值叫标称阻值。 3、电位器的额定功率是指在直流或交流电路中，当大气压为87~107kPa，在规定的额定温度下长期连续负荷所允许消耗的最大功率。线绕和非线绕电位器的额定功率系列入表2所示。 表2电位器额定功率标称系列（单位：功率）
电位器的阻值变化特性 阻值变化特性是指电位器的阻值随活动触点移动的长度或转轴转动的角度变化的关系，即阻值输出函数特性。常用的阻值变化特性有3种，如图所示。 图电位器阻值变化曲线 直线式（X型）：随着动角点位置的变化，其阻值的变化接近直线。 指数式（Z型）：电位器阻值的变化与动角点位置的变化成指数关系。 ①直线式电位器的阻值变化与旋转角度成直线关系。当电阻体上的导电物质分布均匀时，单位长度的阻值大致相等。它适用于要求调节均匀的场合（如分压器）。 ②指数式电位器因电阻体上的导电物质分布不均匀，电位器开始转动时，阻值变化较慢，转动角度增大时，阻值变化较陡。指数式电位器单位面积允许承受的功率不等，阻值变化小的一端允许承受的功率较大。它普遍应用于音量调节电路里，因为人耳对声音响度的听觉最灵敏，当音量大到一定程度后，人耳的听觉逐渐变迟钝。所以音量调节一般采用指数式电位器，使声音的变化显得平稳、舒适。③对数式电位器因电阻体上导电物质的分布也不均匀，在电位器开始转动时，其阻值变化很快，当转动角度增大时，转动到接近阻值大的一端时，阻值变化比较缓慢。对数式电位器适用于与指数式电位器要求相反的电子电路中，如电视机的对比度控制电路、音调控制电路。 电位器的分辨率 电位器的分辨率也称为分辨力，对线绕电位器来讲，当动接点每移动一圈时，输出电压不连续的发生变化，这个变化量与输出电压的比值为分辨率。直线式线绕电位器的理论分辨率为绕线总匝数N的倒数，并以百分数表示。电位器的总匝数越多，分辨率越高。 电位器的最大工作电压 电位器的最大工作电压是指电位器在规定的条件下，长期可靠地工作而不损坏，所允许承受的最高点工作电压，也称为额定工作电压。 电位器的实际工作电压要小于额定工作电压。如果实际工作电压高于额定工作电压，则电位器所承受的功率要超过额定功率，则导致电位器过热损坏。 电位器的动噪声 当电位器在外加电压作用下，其动接触点在电阻体上滑动时，产生的电噪声称为电位器的动噪声。动噪声是滑动噪声的主要参数之一，动噪声值的大小与转轴速度、接触点和电阻体之间的接触电阻、电阻体的电阻率不均匀变化、动接触点的数目以及外加电压的大小有关。
专题滑动变阻器的两种解法 一、教学目标： 1、认识滑动变阻器的两种接法 2、两种接法的特点及作用 3、两种接法的选择方式 二、重点和难点： 重点：两种接法的特点及作用 难点：两种接法的选择方式 三、设计思路： 先让学生认识滑动变阻器的两种接法，让学生小组讨论两种接法的电路构造特点，从而理解为什么一个叫限流式接法，一个叫分压式接法 根据串并联知识让学生分析两种接法的电压变化范围及电流变化从而得出必选分压式接法的一种情况 最后具体举联说明选择的方式 四、教学流程 教 学进程教师活动学生活动 活动目 标及说 明 一新课教学（直接引入）我们知道要描绘待测电阻的伏 安特性曲线，必须多测几组U、 I值，如何在同一电路中中多 测几组U、I值呢？ 思考： 1、滑动变阻器与小灯泡串联起 什么作用？试分析一下过程？ 2、滑动变阻器与小灯泡并联起 什么作用？试分析一下过程 学生A：通过滑动变阻器可起到作用 学生B： 滑片P移动的过程 中接入电路的电阻变化，使得通过待测电阻 的电流发生变化，加在待测电阻两端的电压 发生变化。电压的变化范围是 x x R E E R R + ,电流变化范围是 x x E E R R R + 可以使 学生对 滑动变 阻器的 两种接 法及电 路特点 进行理 解性识 记
滑片P 移动的过程中，加到待测电阻两端的电压发生变化，进而电流也发生变化 师总结：滑动变阻器（最大阻值为R 0）对负载R L 的电压、电流强度都起控制调节作用 可见，当要求负载电压或电流从0开始变化或要求变化范围较大，要选分压式接法 负载R L 上电压调节范围（忽略电源内阻） 负载R L 上电流调节范围（忽略电源内阻） 相同条件下电路消耗的总功率 限流接法 R R R L L +E ≤U L ≤E 0R R E L +≤I L ≤L R E EI L 分压接法 0≤U L ≤E 0≤I L ≤ L R E E （I L +I ap ） 比较 分压电路调节范围较大 分压电路调节范围较大 限流电路能耗较小 拓展 限流法： 思考：1、待测电阻上电压调 节范围为 ~L L R E E R R +.显 然，当R 0< C2000 M232-M C2000 M232-M 使用说明书 科技学院 课程设计报告 ( 2010 -- 2011 年度第2 学期) 名称：计算机控制系统A 题目：开关量I/O通道中抗干扰措施 的分析与可实现方案设计 院系： 班级： 学号： 学生姓名： 指导教师： 设计周数： 成绩： 日期：2011 年月日 《计算机控制系统A》课程设计 任务书 一、目的与要求 1．通过本课程设计教学环节，使学生加深对所学课程内容的理解和掌握； 2．结合工程问题，培养提高学生查阅文献、相关资料以及组织素材的能力； 3．培养锻炼学生结合工程问题独立分析思考和解决问题的能力； 4．要求学生能够运用所学课程的基本理论和设计方法，根据工程问题和实际应用方案的要求，进行方案的总体设计和分析评估； 5.报告原则上要求依据相应工程技术规范进行设计、制图、分析和撰写等。 二、主要内容 1、数字控制算法分析设计； 2、现代控制理论算法分析设计 3、模糊控制理论算法分析设计 4、过程数字控制系统方案分析设计； 5、微机硬件应用接口电路设计； 6、微机应用装置硬件电路、软件方案设计； 7、数字控制系统I/O通道方案设计与实现； 8、PLC应用控制方案分析与设计； 9、数据通信接口电路硬软件方案设计与性能分析； 10、现场总线控制技术应用方案设计； 11、数控系统中模拟量过程参数的检测与数字处理方法； 12、基于嵌入式处理器技术的应用方案设计 13、计算机控制系统抗干扰技术与安全可靠性措施分析设计 14、计算机控制系统差错控制技术分析设计 15、计算机控制系统容错技术分析设计 16、工程过程建模方法分析 三、进度计划 四、设计成果要求 1．针对所选题目的国内外应用发展概述； 2．课程设计正文内容，包括设计方案、硬件电路和软件流程，以及综述、分析等； 3．课程设计总结或结论以及参考文献； 4．要求设计报告规范完整。 五、考核方式 《计算机控制系统》课程设计成绩评定依据如下： 1．撰写的课程设计报告； 2．独立工作能力及设计过程的表现； 3．答辩时回答问题情况。 成绩以五级分制综合评定分为优、良、中、及格、不及格五个等级。 1 开关量输入采集器D101 使用说明书 V1.0 尊敬的用户： 衷心感谢您选用深圳市聚贤达科技有限公司的产品。 本手册主要介绍开关量输入采集器D101的工作原理、技术指标、主要功能、安装调试及使用与维护等内容。为了使您更好地使用我们的产品,请您仔细阅读本手册,在应用中如果您有任何问题和要求，或需要相关技术支持，可以与我们的销售单位联系，我们将及时给予回应。 2 目录 1.前言 (5) 2.内容 (5) 3.要求 (5) 4.警示 (5) 5.概述 (6) 6.技术参数 (6) 7.产品外观 (7) 7.1装置运行指示灯 (8) 7.2各通道指示灯 (8) 7.3产品接线端子定义 (8) 8.产品原理和功能 (10) 9.安装操作 (11) 9.1外形尺寸 (11) 9.2机柜安装 (12) 3 10.常见问题及解决 (14) 11.售后服务 (14) 12.技术培训 (14) 13.其他声明 (14) 14.设备清单 (15) 4 1.前言 请在使用本产品前仔细阅读各章节。 2.内容 本手册主要介绍开关量输入采集器D101的工作原理、技术指标、主要功能、安装调试及使用与维护等内容，由资深的专业技术人员编写，是设备使用维护的必备资料。 3.要求 在任何情况下，都不应该由不具备专业资历或未经培训的人员来操作。使用者必须是具有电气设备安装和操作经验的专业技术人员。由不具备资历的人员对设备进行设置和操作，或不按照本书中有关规定进行包装、储运、安装和连接电源，都将可能导致设备损坏。 4.警示 运输或存储不当会对设备造成损害； 5 一、滑动变阻器的分压接法与限流接法 滑动变阻器的分压接法与限流接法各有什么特点？如何选用？ 滑动变阻器是电学实验中较重要、较常用的仪器，它能够改变电压和电流的大小.滑动变阻器在电路中有两种连接方式，即分压式和限流式. (1)电路特点 图甲为分压式电路，图乙为限流式电路.其中R 为用电器电阻，R 0为滑动变阻器的电阻，A 、B 为两端接线柱，C 为滑动触头，E 、r 为电源电动势和内阻.由图可知，两种电路的电路结构性质大不相同.分压电路中，R 0全部接入电路，R 与R BC 并联后又与R AC 串联，组成混联电路.而在限流电路中R 0的一部分接入电路，并与R 串联组成简单的串联电路. 一、分压式电路的特点： ①滑动触头必须从B 到A 调节，不致 在接通电路时，因超过额定电压而烧坏用电 器. ②电压可以从零开始变化。当滑动触头 C 由B 向A 滑动时，用电器上的电压由零逐 渐变大。 ③R 上的电压变化范围是零到0000 RR E RR R R r R R ?+++，当电源的内阻r 可以忽略时，R 上的电压变化范围是0~E . ④当R < 开关量输入 学院：物理与电子工程学院班级：11.4 学号：1109040433 姓名：陈刘佩 摘要：在计算机控制系统中，计算机是信息处理的核心，它不断地从外部获取 关于被控对象或过程的状态信息，按照某种策略加工、处理，再向外发出控制信息，从而达到调节、控制的目的。而我们为了获取系统的运行状态或设定信息，则经常需要进行开关量信号的输入。 关键词：开关量、光耦合器 KEY WORDS: switching value、optical coupler 一、引言：“开”和“关”是电器最基本、最典型的功能。开关量，指控制继电器 的接通或者断开所对应的值，即“1”和“0”。开关量是指非连续性信号的采集和输出，包括遥信采集和遥控输出。开关量主要指开入量和开出量，开关量输入是PLC与现场的以开关量为输出形式的检测元件的连接通道，它把反映生产过程的有关信号转换成CPU单元所能接收的数字信号。 二、开关量 1、开关量： 该物理量只有两种状态，如开关的导通和断开的状态，继电器的闭合和打开，电磁阀的通和断，等等。 2、开关和开关量信号的区别: 开关是一种有两个可选择的、有固定位置的装置，主要用于向单片机输入电平信号。开关量信号就是通过拨动开关的位置，使单片机得到的一个固定不变的电平信号。在智能仪器中用于向单片机输入控制命令或数据，开关信号可以通过机械式开关、电子式开关、温度开关等方式产生。 3、开关量信号的特点: 只有开和关、通和断、高电平和低电平两种状态的信号叫开关量信号，在智能仪器的电子电路中，通常用二进制数0和1来表示。 4、开关量信号的作用: 开关量输入、输出部分是智能仪器与外部设备的联系部件，智能仪器通过接受来自外部设备的开关量输入号和向外部设备发送开关量信号，实现对外部设备状态的检测、识别和对外部执行元器件的驱动和控制。 5、常见电子开关: 常见电子开关有：扳键开关、BCD码拔盘开关、磁性开关、光敏器件开关（光电开关、光纤开关等）、温度超限开关等。 6.电子开关的缺点及解决方法： 由于外部装置输入的开关量信号的形式一般是电压、电流和开关的触点，这些信号经常会产生瞬时高压、过电流或接触抖动等现象。因此为使信号安全可靠，在输入到单片机之前必须接入信号输人电气接口电路，对外部的输入信号进行滤 开关量输入输出通道的工程化实现方法 机电信息工程学院 自动化093 尚国伟 关键词：开关量、输入通道、输出通道、抗干扰 序言： 在控制现场中，对信息的检测、处理、运算和输出往往都是开关量的形式。开关领控制的逻辑规律一般是与、或、非、异或…开关量自动控制系统一般由控制装置和被控对象组成。控制装置又包括：检测装置、逻辑控制器和执行器。控制装置示意图如下： 在一个自动控制系统中对信息的检测、处理、运算和输出往往都是开关量的形式，开关量的可靠性与否直接制约着自动控制系统的稳定性，因此我们可以发现，对于一个系统，开关量输入输出信号的可靠性至关重要。 开关量自动控制系统的框图如下： 正文： 开关量控制的是被控对象的的通或者断，反映到数字电路中就是 0（打开）或者1（断开），而多个开关量就可以组成由0或1编码的二进制数字量。开关量的输入和输出就是控制被控对象的开或者断的信号，比如变压器的温控端所带的继电器的温度触发点、阀门开关的触发点、按键的按下和抬起等等。而这些信号往往是通过控制器来检测的，但是开关量是无源的，所以往往需要控制器来提供电源，比如单片机读取键值时就是通过单片机提供的电源来完成检测的（形如图1）。 图一 开关量一般通过如下几种方式获取： 1、通过各种形式的开关量变送器获得如压力、流量、液位、温度、电 量等。 2、通过模拟量转换至开关量模拟量由常规变送器测得，在经过诸如差 值转换器、限幅报警器或者二次仪表的触点转换而来。 3、采用显示仪表上的附加开关。可靠性差，一般不采用 常用的几种类型的开关量变送器有流量开关、液位开关、料位开 关温度开、气敏开关、光敏开关和定时开关等。 通常，当输入信号是模拟信号时，我们可以用用斯密特触发器将模拟量转开关量。 开关量和模拟量是大家学习PLC初期使用最多的两种输入输出方式。什么是开关量？什么是模拟量？这个问题必须弄清楚。 图1是一个典型能输出开关量信号的器件。压力高时C和B 两个触点闭合接通，输出压力高信号，压力低时C和A两个触点闭合接通输出压力低信号。有了这样的信号就实现把就地的压力信号，远传到远处的电气控制柜去参与自动远程控制了，其中C 和B是一个开关量，C和A也是一个开关量。所以一个开关触点就是一个开关量，它的特性是同一时刻要么接通要么断开。接通就是1，代表有有信号，断开就是0，代表没有信号。这就是所谓的开关量信号。 压力表虽然能把压力信号传到远处，但它传输的只是有无压力这样的信号，无法知道实时压力值到底是多少。 图2中的器件叫压力变送器。压力变送器的内部就是一块电路板，电路板连接着一个压力传感器F。它的工作原理是压力传感器F把检测到的压力传到电路板的C，检测信号进入电路板后，通过电路板的转换与计算，把这个压力信号转换成一个电流信号由A和B这两个点输出。图中右边就是转换过程的示意图，它可以把一个0-10kpa的压力信号转换成一个4-20mA的电流信号，由A和B这两个点输出。这时我们就说A和B这两个点输出的就是一个模拟量信号。模拟量信号的特点是它的值是在一个数值范围内是连续可变的。 下面看一下模拟量信号是如何进行远距传输的。 我们管道上安装一块量程为0-10kpa的压力变送器，电源正极接压力变送器的B点，负极串联一块万用表到压力变送器的A 点，并将万用表打到电流档。当压力变送器C点的压力是5kpa 时，万用表的的电流读数是12mA。正好是4-20mA的电流信号的中间值，而5kpa也正好是0-10kpa压力值的中间值。当压力变送器C点的压力是10kpa时，万用表的的电流读数正好是20mA。这样0-10kpa压力值就对应了4-20mA的电流信号值，我们只要在远方通过一个接受设备把这个4-20mA的电流信号值提取出来，再通过一定的计算，就能知道就地的压力值是多少了。 为什么要把压力信号转换成4-20mA的电流信号，而不是 0-20mA的电流信号或0-10V的电压信号？ 1.0-10V的电压信号容易受到外界的电磁干扰，特别是电缆长度很长时干扰更明显。 . PLC与变频器的开关量输入信号的连接方法与注意事项 添加时间：2014-08-21 来源：艾特贸易网| 阅读量：267 提示：变频器的输入信号中包括对运行／停止、正转／反转、点动等运行状态进行操作的开关型指令信号。PLC的开关量输出端一般可以与变频器的开关量输入端直接相连。这些开关量的形式包括无触头开关量和有触头开关量。无触头开关量大多使用大功率晶体管（直流输出）或双向晶闸管（交流输出）电路，其优点是可靠性高、响应速度快、寿变频器的输入信号中包括对运行／停止、正转／反转、点动等运行状态进行操作的开关型指令信号。PLC的开关量输出端一般可以与变频器的开关量输入端直接相连。这些开关量的形式包括无触头开关量和有触头开关量。无触头开关量大多使用大功率晶体管（直流输出）或双向晶闸管（交流输出）电路，其优点是可靠性高、响应速度快、寿命长，缺点是价格高、过载能力差些。使用时应考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。有触头开关量是使用继电器触头输出，其优点是适用电压范围宽、导通压降小、价格便宜，缺点是寿命短、响应速度慢、常常因为接触不良而带来误动作。 如图6-1所示为PLC与变频器的开关量信号连接，这种控制方式的接线很简单，抗干扰能力强，用PLC的开关量输出模块可以控制变频器的正反转、转速和加减速时间，能实现较复杂的控制要求。虽然只能有级调速，但对于大多数系统已经足够了。 图6-1 PLC与变频器的开关信号连接 a)继电器输出模块连接b）晶体管输出模块连接 在使用继电器触头时，常常因为接触不良而带来误动作。使用晶体管进行连接时，则需考虑晶体管本身的电压、电流容量等因素，保证系统的可靠性。 在设计变频器的输入信号电路时还应该注意，当输入信号电路连接不当时，有时也会造成变频器的误动作。例如，当输入信号电路采用继电器等感性负载时，继电器开闭产生的浪涌电流带来的噪声有可能引起变频器的误动作，应尽量避免。 当输入开关信号进入变频器时，有时会发生外部电源和变频器控制电源(DC24V)之间的串扰。正确的连接是利用PLC电源，将外部晶体管的集电极经过二极管接到PLC。 （ ;.16路开关量输入输出采集控制模块
1 路 RS232 转 TCP/IP、16DI、16DO 带导轨增强型 32 位开关量网络采集模块
使用说明
目录
第 1 章 概述..................................................................................................................- 3 -
第 2 章 技术参数..........................................................................................................- 5 -
第 3 章 硬件说明..........................................................................................................- 7 -
3.1 产品外观..........................................................................................................- 7 -
3.2 指示灯.............................................................................................................- 7 -
3.3 引脚说明 .........................................................................................................- 8 -
3.4 接线示意图 ...................................................................................................- 11 -
第 4 章 软件说明........................................................................................................- 12 -
4.1 虚拟串口管理程序 .......................................................................................- 12 -
4.1.1 使用快速设置进行设置 ....................................................................- 12 -
4.1.2 使用设置进行设置 ............................................................................- 15 -
4.1.3 使用批量设置进行通讯 ....................................................................- 23 -
4.1.4 延时补偿 ............................................................................................- 23 -
4.2 C2000 设置程序 .........................................................................................- 24 -
4.2.1 使用快速设置进行设置 ....................................................................- 25 -
4.2.2 使用设置进行设置 ............................................................................- 26 -
4.2.3 使用批量设置进行设置 ....................................................................- 28 -
4.2.4 远程设置和远程查询状态 ................................................................- 28 -
公司网址：http:https://www.doczj.com/doc/7b6392839.html,
联系电话：文超 180******** 0755-********-833开关量输入输出通道中抗干扰措施的分析与可实现方案设计说明
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