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工业使用中传感器数字I/O模块的挑选

工业应用中传感器数字I/O模块的选择-数字传感器以及由数字信号驱动的激励器的应用非常广泛,几乎所有现实中的变量(如温度、流量、压力、速度等等)测量中都可以找到数字传感器的应用,其数字输出有多种格式,本文首先根据输出信号和电路接口的类型对数字传感器分类,然后指出在选择与传感器接口的数字I/O模块时应注意哪些问题。

  数字传感器以及由数字信号驱动的鼓励器的运用十分广泛,简直一切实际中的变量(如温度、流量、压力、速度等等)丈量中都可以找到数字传感器的运用,其数字输出有多种格局,本文首要依据输出信号和电路接口的类型对数字传感器分类,然后指出在挑选与传感器接口的数字I/O模块时应留意哪些问题。

  数字传感器与模仿传感器不同,模仿传感器的输出值是一个在整个输出范围内接连改变的值,而数字传感器的输出值只要两种,非“0”即“1”。轻触开关 (touchswitch)便是数字传感器的一个最简略的比如,在未被按下时,轻触开关一般是一个阻抗无穷大的开路电路,而按下之后,就变成一个阻抗为零的短路电路。

  数字传感器的分类

  由于技术进步,市场上呈现了各式各样杂乱的数字传感器,并且现在的传感器现已可以发生一长串的开关状况转化,运用这些传感器时,输出脉冲序列的频率特性,乃至是脉冲形状都能表征传感器的丈量成果,然后使得接连丈量变为或许。

  工业运用中传感器数字I/O模块的挑选

  图1依照传感器输出的驱动信号的信号特征对传感器进行分类(有5种),其间,45%的数字传感器是以数字线的开关状况表征输出,35 %以输出信号的频率表征输出,12 %则是以输出信号的占空比来表征输出,还有6%以时刻距离表征,2%以脉冲数表征。

  在挑选捕获传感器数据所需的工业数字模块时,可以表达传感器丈量成果的信号特征是第一个需求考虑的挑选参数。在决议你所挑选的数字I/O模块中是否需求计数器时,这一参数十分重要。

  吸入和泵出这两个术语界说了负载中直流电流的流向操控。吸入型器材为电流供给一条到地的通路,不担任为设备供电。凡姓名中包括NPN、集电极开路和 IEC负逻辑这些术语的器材都归于吸入型器材。泵出型器材供给电源或一个正电压,将电流灌入负载。凡姓名中包括PNP、发射极开路、常低和IEC正逻辑等术语的器材都归于泵出型器材。

  吸入和泵出的概念与用来完结操作的元件无关(不管元件是晶体管、机械继电器仍是其它)。这一概念对任何DC电路均适用,但用于完成这一电路的元件可以有多种挑选。

  2线传感器或3线传感器

  关于界说传感器开态和关态时电流和电压的联系而言,十分重要。一个传感器可按以下方法被归为2线传感器或3线传感器。

  2线传感器

  这种传感器与数据捕获设备串联,当传感器未被激活时,它只吸收一个最小操作电流,这一电流值等于传感器的关态走漏电流,有些传感器厂商也称之为剩余电流。当传感器没有衔接数据捕获设备,而直接衔接到其它负载上时,就不存在剩余电流问题,例如在工业环境中,这些2线传感器就常常直接衔接到电机,以及相似电机的低阻设备。

  但假如传感器所需的剩余电流高于数字I/O模块可以供给的电流,那么问题就呈现了。这时数字I/O模块或许会由于传感器吸收的电流高于它预备供给的电流而过错地将关态检测为开态。工业运用中的大多数2线传感器的关态走漏电流或剩余电流都不高于1.7毫安。

  与关态相似,传感器要坚持开态也需求一个最小电流,这便是最小坚持电流(minimum holding current),其值一般在3毫安到20毫安之间。假如数字I/O模块不能吸收或供给该电流,那么传感器将无法正常作业。

  3线传感器并不直接经过数字输出线获取能量,而是从一个鼓励终端获取能量,某些厂商也将这种传感器叫做线路驱动传感器。这类传感器从数字I/O模块处吸收的电流叫做负荷电流,一般为20毫安左右。但留意,该电流是由鼓励终端供给的。

  数字传感器驱动电路

  依照完成传感器输出的电子元件分类。用于驱动数字传感器输出的电子元件一般有三种:机械继电器、晶体管和双向FET器材。

  机械继电器是一种电磁器材,闭合触点时可以接通电路,断开触点时可以堵截电路。这种器材可以接受高压下的电流负载。机械继电器相关于固态继电器而言归于低速器材,因而一般用于以线路状况表征输出成果的传感器中。这种器材常呈现的问题是触点老化和阻抗增大,其触点的寿数取决于电流负荷和作业频率。在与计数器或许数字I/O模块衔接时,机械继电器有时会由于触点反弹而输出不确定的成果。

  晶体管是一种用于操控DC电流的固态器材,有两种类型:NPN型和PNP型,一般在低直流电源的传感器中用作输出开关。图2给出了一个NPN(电流吸收) 型集电极开路晶体管。

  工业运用中传感器数字I/O模块的挑选

  双向FET器材是以一种叫做双向FET输出的结构完成的,如图3所示。该结构有许多长处,但最重要的是它可以直接与TTL和CMOS电路接口,并且它具有关态走漏电流低和呼应速度快的特性。FET的意思是场效应晶体管,它是一种最适合于用作数字传感器输出的器材,由于其作业特性挨近抱负模型。

  工业运用中传感器数字I/O模块的挑选

  数字传感器I/O模块的挑选

  在挑选数字I/O模块时,咱们有必要答复以下三个问题:

  1. 传感器输出的数字信号的什么特征可以表征传感器的丈量成果?从列表1你就能挑选一组数字I/O模块。

  2. 传感器的输出是吸入型输出仍是泵出型输出?表1相同也供给了一组依据吸入和泵出才能分类的NI数字I/O板,假如你所选用的传感器是吸入型输出,那么你就需求挑选一块泵出型输入的I/O板,反之亦然。

  3. 用来完成传感器输出的是什么元件?这时咱们或许就需求考虑传感器的关态走漏电流和开态最小坚持电流。比较表2中传感器的标准和数据捕获设备的标准,你就能选出最适合你传感器的数字I/O设备。

  在挑选过程中,除了考虑电压之外,以下两个条件也有必要受到重视(有时咱们会将其疏忽):

  1. 传感器的关态走漏电流≤I/O板的低态最大输入电流;

  2. 传感器的最小坚持电流≤I/O板的高态最大输入电流

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