兩列開關(guān)量信號采集電路圖解析

　　開關(guān)量信號采集電路圖（一）

　　一種220V交流開關(guān)量信號采集電路，交流開關(guān)量信號經(jīng)過二極管D1整流，經(jīng)過電阻R1、R2分壓，然后由MCU芯片U1自帶的內(nèi)置AD輸入引腳進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，MCU內(nèi)部程序及算法對該信號進(jìn)行有效識別，再由MCU的另外一個I0引腳通過隔離光耦進(jìn)行高低電平反向輸出，最后由U3A對該信號進(jìn)行再次反向，使交流開關(guān)量信號與低壓隔離直流信號一一對應(yīng)，完成該交流開關(guān)量信號的采集;雙二級管D3對整流、分壓后的模擬信號進(jìn)行保護(hù)，防止意外的高壓信號沖擊MCU芯片的AD輸入口；二極管D2、電阻R3、MOS管Q1及控制電阻、控制信號形成一個完整負(fù)載泄放回路，有效防止線路。上的感應(yīng)信號對有效交流開關(guān)量信號的干擾，確保該開關(guān)量信號準(zhǔn)確采集。

　　開關(guān)量信號采集電路圖（二）

　　開關(guān)量采集電路適用于對開關(guān)量信號進(jìn)行采集，如循環(huán)泵的狀態(tài)信號、進(jìn)出倉閥門的開關(guān)狀態(tài)等開關(guān)量。污染源在線監(jiān)控儀可采集16路開關(guān)信號，輸入24V直流電壓；設(shè)定當(dāng)輸入范圍為18~24VDC時，認(rèn)為是高電平，被監(jiān)視的設(shè)備處于工作狀態(tài)；當(dāng)輸入低于18VDC時，認(rèn)為是低電平，被監(jiān)視的設(shè)備處于停止?fàn)顟B(tài)。

　　為了避免電氣特性及惡劣工作環(huán)境帶來的干擾，該電路采用光電耦合器TLP521對信號實現(xiàn)了一次電-光-電的轉(zhuǎn)換，從而起到輸入\輸出隔離的作用。同時，還安裝有LED工作指示燈，可以使用戶對每-通路的工作情況一目了然。其中一路的開關(guān)量采集電路如圖1所示：

　　光耦TLP521將紅外發(fā)光二極管和發(fā)光三級管相互絕緣的組合在一起，發(fā)光二極管為輸入回路，它將電能轉(zhuǎn)換成光能;發(fā)光三極管為輸出回路，它將光能再轉(zhuǎn)換成電能，實現(xiàn)了兩部分電路的電氣隔離。

　　當(dāng)輸入范圍為18~24VDC時，認(rèn)為是高電平，此時光耦導(dǎo)通，電阻R10、R14和發(fā)光二極管共同構(gòu)成輸入回路。根據(jù)光耦導(dǎo)通時電流為4~10mA，當(dāng)輸入最高電壓24V時：

　　當(dāng)輸入低于18V時認(rèn)為是低電平，此時光耦的工作電流肯定低于4mA，此時光耦不導(dǎo)通，電阻R10、R14和R12共同構(gòu)成輸入回路，所以：

　　光耦導(dǎo)通的最小電流為4mA，根據(jù)光耦的電流傳輸比CTR（CurentTransferRatio）為50%，指當(dāng)管壓降UcE足夠大時，集電極電流Ic與發(fā)光二極管輸入電流Ir的百分比，所以集電極電流Ic=Ip*50%=4mA*50%=2mA，同時為了使光電三極管盡快進(jìn)入飽和區(qū)，選取上拉電阻R8為4.7K0。最后，為了保護(hù)光耦，防止大的輸入電壓突變，在限流電阻R12的兩端并聯(lián)肖特基二極管IN5819。