工業(yè)應(yīng)用中傳感器數(shù)字I/O模塊的選擇

數(shù)字傳感器驅(qū)動電路

　　按照實(shí)現(xiàn)傳感器輸出的電子元件分類。用于驅(qū)動數(shù)字傳感器輸出的電子元件通常有三種：機(jī)械繼電器、晶體管和雙向FET器件。

　　機(jī)械繼電器是一種電磁器件，閉合觸點(diǎn)時能夠接通電路，斷開觸點(diǎn)時能夠切斷電路。這種器件能夠承受高壓下的電流負(fù)載。機(jī)械繼電器相對于固態(tài)繼電器而言屬于低速器件，因此通常用于以線路狀態(tài)表征輸出結(jié)果的傳感器中。這種器件常出現(xiàn)的問題是觸點(diǎn)老化和阻抗增大，其觸點(diǎn)的壽命取決于電流負(fù)荷和工作頻率。在與計數(shù)器或者數(shù)字I/O模塊連接時，機(jī)械繼電器有時會由于觸點(diǎn)反彈而輸出不確定的結(jié)果。

　　晶體管是一種用于控制DC電流的固態(tài)器件，有兩種類型：NPN型和PNP型，通常在低直流電源的傳感器中用作輸出開關(guān)。圖2給出了一個NPN（電流吸收） 型集電極開路晶體管。

　　雙向FET器件是以一種叫做雙向FET輸出的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的，如圖3所示。該結(jié)構(gòu)有許多優(yōu)點(diǎn)，但最重要的是它能夠直接與TTL和CMOS電路接口，而且它具有關(guān)態(tài)泄漏電流低和響應(yīng)速度快的特性。FET的意思是場效應(yīng)晶體管，它是一種最適合于用作數(shù)字傳感器輸出的器件，因?yàn)槠涔ぷ魈匦越咏硐肽Ｐ?。[!--empirenews.page--]

　　數(shù)字傳感器I/O模塊的選擇

　　在選擇數(shù)字I/O模塊時，我們必須回答以下三個問題：

　　1. 傳感器輸出的數(shù)字信號的什么特征能夠表征傳感器的測量結(jié)果？從列表1你就能選擇一組數(shù)字I/O模塊。

　　2. 傳感器的輸出是吸入型輸出還是泵出型輸出？表1同樣也提供了一組根據(jù)吸入和泵出能力分類的NI數(shù)字I/O板，如果你所采用的傳感器是吸入型輸出，那么你就需要選擇一塊泵出型輸入的I/O板，反之亦然。

　　3. 用來實(shí)現(xiàn)傳感器輸出的是什么元件？這時我們可能就需要考慮傳感器的關(guān)態(tài)泄漏電流和開態(tài)最小保持電流。比較表2中傳感器的規(guī)格和數(shù)據(jù)捕獲設(shè)備的規(guī)格，你就能選出最適合你傳感器的數(shù)字I/O設(shè)備。

　　在選擇過程中，除了考慮電壓之外，以下兩個條件也必須受到重視（有時我們會將其忽略）：

　　1. 傳感器的關(guān)態(tài)泄漏電流≤I/O板的低態(tài)最大輸入電流；

　　2. 傳感器的最小保持電流≤I/O板的高態(tài)最大輸入電流

　數(shù)字傳感器以及由數(shù)字信號驅(qū)動的激勵器的應(yīng)用非常廣泛，幾乎所有現(xiàn)實(shí)中的變量（如溫度、流量、壓力、速度等等）測量中都可以找到數(shù)字傳感器的應(yīng)用，其數(shù)字輸出有多種格式，本文首先根據(jù)輸出信號和電路接口的類型對數(shù)字傳感器分類，然后指出在選擇與傳感器接口的數(shù)字I/O模塊時應(yīng)注意哪些問題。

　　數(shù)字傳感器與模擬傳感器不同，模擬傳感器的輸出值是一個在整個輸出范圍內(nèi)連續(xù)變化的值，而數(shù)字傳感器的輸出值只有兩種，非“0”即“1”.輕觸開關(guān)（touch switch）就是數(shù)字傳感器的一個最簡單的例子，在未被按下時，輕觸開關(guān)通常是一個阻抗無窮大的開路電路，而按下之后，就變成一個阻抗為零的短路電路。在將數(shù)字傳感器與數(shù)據(jù)捕獲設(shè)備對接時，必須考慮一些可能影響接口性能的關(guān)鍵因素。下文中，我們將介紹這些關(guān)鍵因素，并為你提供一種簡易方法，以指導(dǎo)你正確選擇適合你應(yīng)用的數(shù)據(jù)捕獲設(shè)備。

　　數(shù)字傳感器的分類

　　由于技術(shù)進(jìn)步，市場上出現(xiàn)了各種各樣復(fù)雜的數(shù)字傳感器，而且如今的傳感器已經(jīng)能夠產(chǎn)生一長串的開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換，使用這些傳感器時，輸出脈沖序列的頻率特性，甚至是脈沖形狀都能表征傳感器的測量結(jié)果，從而使得連續(xù)測量變?yōu)榭赡堋?/font>