开关量输出器件

1、1（课本（课本85-8685-86、96-9996-99页）页） 一、智能仪器输出通道信号种类 2一、智能仪器输出通道信号种类一、智能仪器输出通道信号种类3 。42 2、开关量输出信号、开关量输出信号智能仪器的开关量输出信号具有下列用处：智能仪器的开关量输出信号具有下列用处：（1）越限报警）越限报警（2）开关量控制）开关量控制 用于控制的开关信号的电气接口形式又分为无源和有源两类。用于控制的开关信号的电气接口形式又分为无源和有源两类。 无源是指智能仪器只提供输出电路的通、断状态，负载电源由无源是指智能仪器只提供输出电路的通、断状态，负载电源由外电路提供。外电路提供。 有源的开关量输出信号往往表

2、示为电平的高低或电流的有无，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，由智能仪器为负载提供全部或部分电源。由智能仪器为负载提供全部或部分电源。（3）反映智能仪器本身的工作状态）反映智能仪器本身的工作状态 53 3、数字量输出信号、数字量输出信号数字量输出信号分为数字量输出信号分为和和两种。两种。u串行用于较远距离的数据传输和信息交换，串行用于较远距离的数据传输和信息交换，例如智能仪器与上位机之间通信多位串行。例如智能仪器与上位机之间通信多位串行。u并行方式传输速度快，但所需导线条数多，并行方式传输速度快，但所需导线条数多，只适合于近距离传输，例如智能仪器与周围只适合于近距离传输，例

3、如智能仪器与周围的其他智能设备之间。的其他智能设备之间。6 7 开关量输出隔离的目的：开关量输出隔离的目的： 在于隔断微机与执行机构之间的电气联系，在于隔断微机与执行机构之间的电气联系，以防地电位差、外界电磁场等干扰因素造成以防地电位差、外界电磁场等干扰因素造成执行机构的误动作，甚至导致智能仪器本身执行机构的误动作，甚至导致智能仪器本身的损坏。的损坏。 目前，目前，光电耦合器件光电耦合器件和和继电器继电器常用作开关量常用作开关量输出隔离器件。输出隔离器件。 三、开关量输出隔离器件三、开关量输出隔离器件81 1、光电耦合器件（、光电耦合器件（optical coupler-OC） 光电耦合器件是

4、以光为媒介传输信号的电路光电耦合器件是以光为媒介传输信号的电路9 1011所以光电耦合器件兼有所以光电耦合器件兼有反相及电平转换反相及电平转换的作用。的作用。R1为为限流电阻，其阻值决定了发光二极管的导通电流限流电阻，其阻值决定了发光二极管的导通电流I1，I1一般选为数毫安。一般选为数毫安。R2的取值要保证的取值要保证Vo输出的高、低输出的高、低电平要求。电平要求。当当Vi为低电平时，流过发光二极管为低电平时，流过发光二极管的电流为零，光敏三极管截止，的电流为零，光敏三极管截止，Vo输出高电平输出高电平+V。当。当Vi为高电平为高电平时，电流时，电流I1经经R1流经发光二极管流经发光二极管使其

5、发光，光信号作用于光敏三极使其发光，光信号作用于光敏三极管使其饱和导通，管使其饱和导通，Vo输出为低电输出为低电平。平。12 13 电磁铁继电器结构图电磁铁继电器结构图14额定工作电压或额定工作电流：额定工作电压或额定工作电流：指继电器工作时线圈指继电器工作时线圈需要的电压或电流。电磁式继电器的驱动电源可能是需要的电压或电流。电磁式继电器的驱动电源可能是交流的，也可能是直流的。为了适应不同电压的电路交流的，也可能是直流的。为了适应不同电压的电路应用，一种型号的继电器通常有多种额定工作电压或应用，一种型号的继电器通常有多种额定工作电压或额定工作电流，并用规格型号加以区别。额定工作电流，并用规格型

6、号加以区别。直流电阻：直流电阻：指线圈的直流电阻。指线圈的直流电阻。吸合电流：吸合电流：它是指继电器能够产生吸合动作的最小电它是指继电器能够产生吸合动作的最小电流。在实际使用中，要使继电器可靠吸合，给定电压流。在实际使用中，要使继电器可靠吸合，给定电压可以等于或略高于额定工作电压。一般不要大于额定可以等于或略高于额定工作电压。一般不要大于额定工作电压的工作电压的1.5倍。否则会烧毁线圈。倍。否则会烧毁线圈。15释放电流：释放电流：它是指继电器产生释放动作的最大它是指继电器产生释放动作的最大电流。释放电流比吸合电流小得多。电流。释放电流比吸合电流小得多。触点负荷：触点负荷：它是指继电器触点允许的

7、电压或电它是指继电器触点允许的电压或电流。它决定了继电器能控制电压和电流的大流。它决定了继电器能控制电压和电流的大小。应用时不能用触点负荷小的继电器去控制小。应用时不能用触点负荷小的继电器去控制大电流或高电压。大电流或高电压。16a)、继电器触点保护电路、继电器触点保护电路 （3 3）、常用的继电器保护电路）、常用的继电器保护电路17 18 191 1、TTLTTL三态门缓冲器三态门缓冲器这类电路的驱动能力要高于一般的这类电路的驱动能力要高于一般的TTLTTL电路。例如电路。例如74LS24074LS240、74LS24474LS244、74LS24574LS245等，它们的高电平输出电流等，

8、它们的高电平输出电流 I IOHOH= -15 mA,= -15 mA,低电平输出电流低电平输出电流 I IOLOL=24 mA,=24 mA,可以用来驱动光电耦合器件、可以用来驱动光电耦合器件、LEDLED数码管、中功率晶体管等。（大功率数码管、中功率晶体管等。（大功率(PC1W)(PC1W)、中功率、中功率(PC(PC在在0.50.51W)1W)和小功率三极管和小功率三极管(PC0.5W)(PC0.5W)）四、开关量输出驱动电路四、开关量输出驱动电路202 2、集电极开路（、集电极开路（OCOC）门）门OCOC门电路的输出级是一个集电极开路的晶体三极管，如图门电路的输出级是一个集电极开路的

9、晶体三极管，如图4-154-15所示。组成所示。组成电路时，电路时，OCOC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，负载正电源正电源+V+V可以比可以比TTLTTL电路的电路的VCCVCC（一般为（一般为+5V+5V）高很多。例如，）高很多。例如，74067406、7407OC7407OC门输出级耐压可高达门输出级耐压可高达30V30V，输出低电压时吸收电流的能力也高达，输出低电压时吸收电流的能力也高达40mA40mA。因此，因此，OCOC门是一种既有电流放大功能，又有电压放大功能的开关门是一种既有电流放大功能，又有电压放大功能的

10、开关量驱动电路。实际应用中，量驱动电路。实际应用中，OCOC门电路常用来驱动微型继电器、门电路常用来驱动微型继电器、LEDLED显示器。显示器。213 3、门电路外加晶体管、门电路外加晶体管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。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。 22 达林顿晶体管阵列驱动器芯片适用于多路开关量达林顿晶体管阵列驱动器芯片适用于多路开关量中功率驱动电路，例如中功率驱动电路，例如MC1416包含有七路开关量驱动包含有七路开关量驱动器，每路驱动器的内部结构如图器，每路驱动器的内部结构如图4-17（a）所示。）所示。 MC1416特性如下：特性如下：每路输出电流可达每路输出电流可达500mA，但每一块双列直插式，但每一块双列直插式芯片总的输出电流不得超过芯片总的输出电流不得超过2.5A。输出端截止时耐压可达输出端截止时耐压可达100V。输入端可与多种输入端可与多种TTL及及CMOS电路兼容。电路兼容。 23图图4-17（a）中的）中的D1用做输入端箝位，用做输入端箝位，D2用做输出端用做输出端箝位，箝位，D3用做输出端