单片机抗干扰的技术(4) 开关量输入输出通道隔离
如何提高MCU抗干扰能力？
1 前言随着单片机的发展，单片机在家用电器、工业自动化、生产过程控制、智能仪器仪表等领域的应用越来越广泛。
然而处于同一电力系统中的各种电气设备通过电或磁的联系彼此紧密相连，相互影响，由于运行方式的改变，故障，开关操作等引起的电磁振荡会波及很多电气设备。
这对我们单片机系统的可靠性与安全性构成了极大的威胁。
单片机测控系统必须长期稳定、可靠运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大损失。
因此单片机的抗干扰问题已经成为不容忽视的问题。
2 干扰对单片机应用系统的影响2.1 测量数据误差加大干扰侵入单片机系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在测量信号上，会使数据采集误差加大。
特别是检测一些微弱信号，干扰信号甚至淹没测量信号。
2.2 控制系统失灵单片机输出的控制信号通常依赖于某些条件的状态输入信号和对这些信号的逻辑处理结果。
若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信息，将导致输出控制误差加大，甚至控制失灵。
2.3 影响单片机RAM存储器和E2PROM等在单片机系统中，程序及表格、数据存在程序存储器EPROM或FLASH中，避免了这些数据受干扰破坏。
但是，对于片内RAM、外扩RAM、E2PROM 中的数据都有可能受到外界干扰而变化。
2.4 程序运行失常外界的干扰有时导致机器频繁复位而影响程序的正常运行。
若外界干扰导致单片机程序计数器PC值的改变，则破坏了程序的正常运行。
由于受干扰后的PC 值是随机的，程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入“死循环”，这将使输出严重混乱或死机。
3 如何提高设备的抗干扰能力3.1 解决来自电源端的干扰单片机系统中的各个单元都需要使用直流电源，而直流电源一般是市电电网的交流电经过变压、整流、滤波、稳压后产生的，因此电源上的各种干扰便会引入系统。
除此之外，由于交流电源共用，各电子设备之间通过电源也会产生相互干扰，因此抑制电源干扰尤其重要。
电源干扰主要有以下几类：电源线中的高频干扰（传导骚扰）：供电电力线相当于一个接收天线，能把雷电、电弧、广播电台等辐射的高频干扰信号通过电源变压器初级耦合到次级，形成对单片机系统的干扰；解决这种干扰，一般通过接口防护；在接口增加滤波器、或者使用隔离电源模块解决。
单片机应用系统软件抗干扰技术
目
Ａ Ｉ 蒸 汽 流 量 Ｉ一 Ａ 比一 给 水 流 量 Ｐ 一 汽 包水 位 ｖ
图 ３ 锅 炉 汽 包 水位 三冲 量 控 制模 块 图 连接 圈
直蔚 与 蓑 ２ ０ ｔ ） ０ ２ １
■
囫
维普资讯
转。 一个好的程序结构 ， 不但能增加程序的可读性， 便
维普资讯
文 章 缩 号 ：０ １９ ４ （０ ２０ ．０ ７０ １０ －９ ４ ２ ０ ）１０ ６ ．３
单片机应 用 系统软件抗 干扰技术
赵 晓 莉
（ 北 区职３ 大学 ， 河 － － 天津 ３０ ５ ） ０ １０
摘要 ：阐述 了工业现场环境 中干扰 的特点 ，井详细介绍 了单 片机 应用系统软件抗干扰技
业现场中各类电器设备相配合。由于工业现场各种 动力设备不断地起停运行 ， 使得现场环境恶劣， 存在 许多干扰源 ： 系统本身噪声干扰 、 电磁干扰 、 过压干 扰及环境 干扰 。大量 的干 扰源虽不 能 造成硬 件系统 的损坏 ， 但常使整个系统不能正常运行 ， 致使控制失 灵， 甚至造成重大事故 。因此， 整个系统 的结构和每
２ 干扰途 径
不论是外部或是系统本身 的耦合干扰 ，都可导致 应用系统软件 的周期性 、 相关 性、 实时 性受到破坏 ， 程 序无法正常运行 ， 导致系统失控 ， 主要表现为 ： （） １设计的应用系统在现场使用 中程序计数器 Ｐ ｃ 值发生变化 ， 干扰后数 据是 随机 的 ， Ｐ 在 Ｃ值 的错误引 导下 ， 程序执行一 系列毫无意义的指令 ， 产生预料 以外 的误动作 ， 甚至步入死循环 ， 使系统失控 。 （） ２改变数据 、 标志位 、 输入／ 出口。干扰侵入系 输 统 的前 向通道 ，叠加在信号上 ，导致数据采集误 差加 大，特别是当前 向通道的传感器接 口是小 电压信号输 入 时， 此现象更为严重 。 输入／ 出接 口状态受到干扰 ， 输 造 成系统 资源被某 个任 务模块独 占 ，使 系统发生死 锁 当 Ｒ Ｍ数据 区受到干扰发生变化时 ， 的造成数 Ａ 有 据误差 ， 的使控制 失灵 ， 的改变 程序状 态 ， 有 有 有的改 变某些部件工作状态。
开关量输入╱输出电路
开关量输入/输出电路一、开关量的隔离与抗干扰1、开关量的隔离（1）隔离的作用隔离的主要作用是：使低压输入电路与大功率的电源隔离；外部现场器件与传输线同数字电路隔离，以免计算机受损；限制地回路电流与地线的错接而带来的干扰；多个输入电路之间的隔离。
（2）开关量的隔离方法常用的开关量的隔离方法主要有以下方式。
○1光电隔离。
（图3－28 光电耦合器原理接线图）○2继电器隔离。
（图3－29 采用继电器隔离的开关原理接线图）○3继电器和光电耦合器双重隔离。
2、抗干扰软件抗干扰措施主要是适当增加延时，以躲开触点抖动的影响。
二、开关量的采集、检测与变位识别1、开关量的采集方式（图3—30 中断申请电路图）当开关状态发生变化时，由于Q端仍保持原状态，D、Q异或的结果使输出由低电平跳变为高电平，通过非门变成低电平向CPU申请一次中断。
当CPU 响应中断以后，发出INTA信号使触发器触发。
D、Q状态趋于一致，异或门输出又成为低电平。
2、开关动作的检测把3次采样的开关量用A、B、C三个布尔数来表示，从中任取出两个进分“与”运算，如果其中有两个或两个以上为“1”，则运算结果必定有一个为“1”；反之，若有两个或两个以上为“0”，则运算结果必定全为“0”。
另外，再根据“或”运算的规则，在N个数中只要有一个是“1”，则运算结果必定是“1”；只有当N个数全为“0”时，结果才为“0”。
可以把三取二表决的算法用以下逻辑算式来处理（A·B）＋（B·C）＋（C·A）（3－15）3、开关变位的识别开关量的状态通常用一位二进制数来表示，例如用“1”代表闭合，用“0”代表断开。
变电所的开关量数目很多，为了简化分析，下面只对用一个字节的二进制数表示的8个开关状态进行分析，但所得到的结论具有普遍的意义。
○1现状○＋原状，若有变位则该位为1；若无变位，则该位为0。
○2（现状○＋原状）∧原状，若为1，则该位由1→0。
○3（现状○＋原状）∧现状，若为1，则该位由0→1。
第4章开关量输入输出的隔离技术
图4.2
基本的光隔电路（b）
D1~D4用于输入状态的直观显示，R1~R4的输入限流电阻，使用1/4瓦电阻即可。 不使用D1~D4时，限流电阻取330Ω即可。输出上拉电阻功耗较小，可以使用排阻。 要求响应速度较高时，排阻阻值应适当减小。图中假设VCC和VCCX均为5V。
图4.3 实用的隔离电路输入
TLP521的正常工作频率应限制在10kHz以下，在大于10kHz时，必须考虑负载电阻 对工作频率的影响。原则上，降低负载电阻阻值对工作频率的提高有利，负载电阻 最低可降至1kΩ。对波形要求较高的场合，工作频率应适当降低，并应在输出端加 接施密特触发器整形电路。
_
最基本的采/保 电路由模拟开关，保 持电容和缓冲放大器 组成
Vi
S
CH
Vc
+
A
VO
图8-38 采样/保持器原理 图
增益1：1
反相输入
同相输入
（2）AD210:
3端口，宽频带隔离放大器，频率20Hz、隔离电压2500V、输出阻抗低 可提供±15V电源（5mA）
供电 15V 图4.14 AD210结构框图
共模抑制比(放大器输出功率与输入功率比值的对数，用以表示功率 放大的程度。亦指电压或电流的放大倍数,通常以分贝(dB)数来规定。)高 130db，信号最高频率5KHZ
供电电压15V，可提供±7.5V电源(0.4mA/2mA) （2）MAX210(三端口宽频带隔离放大器 )——3端口，变压器耦合 隔离电压高达2500V 共模抑制比高120db,信号最高频率可达20KHZ 供电电压15V, 可提供±15V电源（5mA）
出功率标注 );3)再次要注意器件输出电压是否已经过稳压，经过稳压的输出波纹有 多大 1%，交流波纹电压也很小，一般情况下可以直接使用。
基于单片机的电热水壶控制系统的毕业设计论文(很全--免费)
目录摘要 (3)前言 (5)第一章热水壶控制系统总体概述 (6)1.1 热水壶的工作情况 (6)1.2 MCS-51单片机控制的总体介绍 (7)第二章电热水壶控制系统的硬件设计 (8)2.1 温度检测电路和A/D转换器的电路 (8)2.2 单片机8051芯片介绍和主要电路 (12)2.3 8255输出口扩展 (17)2.4 单片机的抗干扰电路 (19)2.5 键盘及显示电路 (21)2.6 加热电路和报警装置 (26)第三章单片机的软件设计 (28)3.1 总的程序设计框图 (28)3.2 8255的程序设计 (29)3.3 键盘和显示接口电路程序设计 (30)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)摘要本论文设计介绍了MCS-51系列单片机为控制芯片，对电热水壶工作进行控制的方法。
通过电加热电路对水进行加热，并对水的温度进行采样，采样信号通过ADC0809将数字量送入单片机系统，经微机处理后，结合键盘控制实现LED显示，并可实现对水的温度的控制和超过水温的报警系统。
单片机控制热水壶的硬件构成包括8051芯片、8255芯片、地址锁存器等组成的单片机控制电路、温度检测电路、A/D转换电路、光电隔离电路、键盘及显示电路和温度加热电路。
整个系统的关键电路是单片机控制电路，完成信号的输入和输出的转换，即可将温度检测电路采样的输入信号通过A/D转换器ADC0809进行处理加工后输出到显示器进行显示，并可以通过控制器控制温度，同时当水加热超过指定的温度以后，蜂鸣器工作报警。
关键字：单片机；温度控制；控制器。
ABSTRACTThe thesis introducts the method of use the series of MCS-51 one-chip computer which is the control chip to control the work of kettle heat with electric energy. Through electric heated circle, the water will be heated, then sample the temperature of the water. The sampling signal will set the mimic to the system of single chip computer through ADC0809, after is processed by the computer and controlled by the keyboard, it will be showed by LED monitor, at the same time, the system can control the temperature beyond the setting, the system of alarm will run.The hardware of the one-chip computer controls the thermos which includes 8051 chips, 8255 chips, one-chip computer control circuit that address latch ,etc. make up temperature-measure circuit , circuit is changes by A/D, light-electricity and isolation circuit, keyboard and shows circuit、temperature heated circuit .The key circuit of the whole system is a control circuit of one-chip computer, finish the input and output of the signal conversion, can measure temperature sampled signal of input circuit which will deal with after processing then set to display and show to go on to outputting through A/D converter ADC0809, and can control the temperature through the keyboard, after heating and exceeding designated temperature in water, at the same time, the buzzer is sound so as to alarm.Key word: One-chip computer; Temperature control; Controller.前言Intel公司在MCS-48系列单片微机的基础上，采用HMOS技术，研制出了8位高档的MCS-51系列产品微机。
开关量信号的输入输出
§4.2 开关量信号的输出
一、开关量信号输出的通 道结构 4、注意： P1口可直接输出（锁存 器和地址译码电路可省 略）最多8个开关量信号。 P0口经锁存电路隔离可 接多组8个开关量输出。 当驱动小负载时，输出 驱动电路可省略。
§4.2 开关量信号的输出
二、开关量输出接口的简单设计 1、P1口开关量的输出 练习：通过P1口直接控制8个LED发光二 极管，画出硬件电路图，并写出控制发光 二极管点亮的指令。
§4.2 开关量信号的输出
一、开关量信号输出的通道 结构 3、各部分作用 锁存器：当开关量信号从 P0口输出时，锁存器起到ห้องสมุดไป่ตู้隔离数据总线的作用。常 用锁存器如74LS373、 74LS273、74LS377等 地址译码控制：锁存器的 锁存地址控制 输出驱动电路：提高输出 开关量信号的输出功率。
三、开关量输出的功率接口电路设计
2、中功率达林顿管驱动接 口电路 在驱动功率较大的继电 器和电磁开关等控制对 象，要求提供50~500 mA的电流时，可使 用MC1413 （ULN2003）、 MC1416（ULN2004） 等达林顿管集成电路。
三、开关量输出的功率接口电路设计
2、中功率达林顿管驱动接口 电路 若图中继电器需要100mA 吸合电流，则（V+—0.3） /（r+R2）=I=100，其中r 是继电器的线圈内阻，当已 知V+时，可求R2 取 MC1413的放大倍数 β=100，P1.0输出电流 =100mA/β=1mA， 1*R1+0.7+0.7+100*R2 =5, 可求R1
§4.2 开关量信号的输出
三、开关量输出的功率接口电路设计 1、小功率驱动接口：
第五章 机电一体化控制系统及其模块电路设计
图5-1 专用微机控制系统的组成
第二节 机电一体化控制系统微控制器的选择
一、微型计算机的系统构成： 人们经常提到“微机”这个术语，该术语是三个概念的 统称，即微处理器、微型计算机与微型计算机系统。 微处理器简称μP或MPU或CPU，它是一个独立的芯片，内 部含有数据通道、多个寄存器、控制逻辑部件、运算逻辑部 件以及时钟电路等。 微型计算机简称μC或MC，它是以微处理器为核心，加上 ROM、RAM、I/O接口电路、系统总线以及其他支持逻辑电 路所组成的计算机。如果以上各部分均集成在一个芯片，那 么这个芯片就叫微控制器，简称MCU，也就是人们常说的 单片机。 微型计算机系统简称MCS，一般将配有系统软件、外围设 备、系统总线接口的微型计算机称为微型计算机系统。 本节主要针对机电一体化设备专用微机控制系统，来讨 论微处理器与微控制器的选择。
集成稳压器的功能是将非稳定的直流电压变换成稳 定的直流电压。集成稳压器按工作方式可分为串联型 稳压器、并联型稳压器和开关型稳压器三种。其中开 关型稳压器的效率最高，可达70%以上，但其输出电 压的纹波较大；并联型稳压器输出电流小，但是电压 的稳定度高，主要用来作电压基准；串联型稳压器的 效率虽较低，但其输出电流范围较宽，主要用于低电 压、小电流的场合，比如，给控制系统的主机电路供 电等。
1）三端固定正电压稳压器 常用型号为7800系列。图5-2是7800稳压器的 外观图和元件符号，图a为金属封装，输出 电流较大；图b为塑料封装，输出电流较小； 图c是7800稳压器的电路符号。7800系列正 稳压器常见的标称输出电压有+5V、+6V、 +8V、+9V、+12V、+15V、+18V、+20V、 +24V等。
单片机测控系统中的软件抗干扰技术
244 •电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering单片机技术• SCM Technology【关键词】单片机 抗干扰技术 数字滤波技术1 引言如图1所示，单片机测控系统是在程序化管理下形成的测控系统，它可以在工业生产过程中提高机械控制的效率。
但是，工业现场环境复杂，具有电磁功能的大量设备频繁启动、停止，产生的干扰影响了单片机系统的正常运行。
本文针对单片机测控系统中的抗干扰问题，单片机测控系统中的软件抗干扰技术文/陈欣从软件抗干扰技术方面进行了分析和研究，并提出了解决方案。
工业单片机测控系统的常见影响如下：1.1 干扰加大数据采集的误差测试系统通道的输入部分受到干扰信号的入侵，有用信号和外来干扰信号相互叠加，加剧了该通道数据采集的误差。
尤其在当前系统输入的是小电压信号时，数据干扰的现象更加严重。
1.2 干扰使数据发送变化单片机系统中的程序是存放在存储器EPROM 中，这些程序不易发生变化。
但是单片机系统的RAM 数据区是可以读写的，它可能会受到读入信息的干扰从而发生变化。
因为干扰渠道的区别，以及数据性质的区别，单片机系统受损害的情况也各不相同，可能造成控制失灵，也可能造成数值误差，更严重的会改变单片机系统某些部件（如串行口、定时器／计数器等）的运行状态等。
1.3 干扰使控制状态失灵在单片机系统中，控制状态依赖于特定条件的输入状况和处理结果，干扰的侵入会造成条件状态错误，引起虚假的信号，从而加大输出控制的误差，甚至控制失常。
1.4 干扰使程序运行失常单片机系统正常运行的前提是CPU 正常工作，如果干扰信号影响到了CPU ，则程序计数器不能正常运行，从而引起系统混乱、控制失灵，即通常说的程序“跑飞”。
现在使用的单片机抗干扰技术主要分为硬件与软件两类。
硬件抗干扰技术固然可以降低系统受干扰的程度，但是成本较高，灵活性不足，而且容易受电磁干扰。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
25
③输出端工作电流
光电隔离器输出端的灌电流不能超过额定值，否 则就会使元件发生损坏。 一般输出端额定电流在mA量级，不能直接驱动大 功率外部设备，因此通常从光电隔离器至外设之间还 需设置驱动电路。
26
④ 输出端暗电流
这是指光电隔离器处于截止状态时（IF=0）, 流经输出端元件的电流，此值越小越好。 在设计接口电路时，应考虑由于输出端暗电 流而可能引起的误触发，并予以处理。
16
使用光电隔离器件的注意事项
要注意不要超过期间的极限参数。 以三极管输出隔离器件为例。 通过查询它的技术说明书，可以获得使用参数，主要 参数包括发光二极管侧的输入电流，反向电压等； 输出侧：C-E结电压、集电极最大电流 隔离电压 电流传输比等 例如以TLP521-1为例。 尽量在推荐条件下使用
17
对于电压输入，V1>某一值，为逻辑1 对于电流输入， I > 某一值，为逻辑1
6
V1
V2
电压输入电路
如果是电压输入，R1和R2电阻分压，使得V2符合TTL逻辑规范
R2 V2 V 1 R1 R2
如果是电流输入，I在电阻R2上的压降符合TTL逻辑规范
V 2 I R2
7
电流输入电路
如果是电流输入，I在电阻R2上的压降符合TTL逻辑规范
几种常用的预处理方法
3
图2.1 开关量输入通道的典型结构
4
开关量输入的常用预处理方法
信号转换处理
安全保护措施
消除机械抖动影响
隔离处理
光电耦合器件原理与使用
5
（1）信号转换处理
从工业现场获取的开关量或数字量，在逻辑上 表现为逻辑“1”或逻辑“0”，信号形式则可能是 电压、电流信号或开关的通断，其幅值范围也往往 不符合数字电路的电平范围要求，因此必须进行转 换处理。
33
（2）电平转换和功率放大
计算机通过并行接口电路输出的开关量信号， 往往是低压直流信号。一般来说，这种信号无论是
电压等级、还是输出功率，均无法满足执行机构的
要求，所以应该进行电平转换和功率放大，再送往 执行机构 。
34Βιβλιοθήκη 电平转换和功率放大方法 小功率低压开关量输出
继电器输出
可控硅输出
功率场效应输出
10
输入保护电路
11
电平转换与保护电路组合使用的一个例子：
这时，我们可以把分压电阻去掉，用稳压二极管
12
（3）隔离处理
从工业现场获取的开关量或数字量的信号电平往 往高于计算机系统的逻辑电平；
即使输入开关量电压本身不高，也有可能从现场 引入意外的高压信号； 因此必须采取电隔离措施，以保障计算机系统的 安全。 常用的隔离措施是采用光电耦合器件实现的。 下图给出了两种开关量光电耦合输入电路，它们 除了实现电气隔离之外，还具有电平转换功能。
使用继电器输出时，为克服线圈反电势，常在继
电器的线圈上并联一个反向二级管。继电器输出也可
以提供电气隔离功能，但其触点在通断瞬间往往容易
产生火花而引起干扰，还是必须予以注意的，一般可
采用阻容电路予以吸收。
42
继电器式开关量输出
43
带光电隔离的继电器输出接口电路
图2.11 继电器式开关量输出
44
④ 可控硅输出
V 2 I R2
8
对于开关输入，S断开，V2=5V，为逻辑“1”
S闭合，V2=0V，为逻辑“0”
V2
开关触点输入电路
R地阻值可在4.7KΩ～100KΩ之间选取
9
（2）安全保护措施
在设计一个计算机控制系统时，必须针对可能出 现的输入过电压、瞬间尖峰或极性接反的情况，预先 采取安全保护措施。 信号转换电路，虽然也考虑逻辑电平问题，但在 工业应用中，还可能出现意外的过电压（电流），瞬 间干扰等。 就是非工业控制应用也可能出现瞬间尖峰过电压 （过电流），例如雷电引起的等。 因此还需要有安全保护电路。 常用的保护电路为：
13
CPU侧
现场侧
图2.7 开关量光电耦合输入电路 工业控制的现场开关，一般使用24VDC电源。 注意：现场侧和CPU侧两边没有电的联系（独立的电源 14 和地线）
（4）光电耦合器件原理与使用
光电耦合器件是一种常用且非常有效的电隔离手 段，由于它价格低廉、可靠性好，被广泛地用于现场 设备与计算机系统之间的隔离保护。 根据输出级的不同，用于开关量隔离的光电隔离器 件可分为三极管型、可控硅型等几种，但其工作原理 都是采用光作为传输信号的媒介，实现电气隔离。
因此，在传送高频信号时，应该考虑光电隔器 件的频率特性，选择通过频率较高的光电隔离器。
IF VCE
TON
TS
TOFF
23
TLP521系列： TON=2μS，TS=12μS，TOFF=25μS
IF VCE TON TS TOFF
它的最高信号频率（脉冲）就不应该超过:250KHZ
24
6N137
脉冲频率可高达 近10MHZ。
39
功率场效晶体管的典型使用方法
40
③ 继电器输出
继电器经常用于计算机控制系统中的开关量输
出功率放大 —— 即利用继电器作为计算机输出的执
行机构，通过继电器的触点控制较大功率设备或控
制接触器的通断以驱动更大功率的负载，从而完成
从直流低压到交流 ( 或直流 ) 高压、从小功率到大功 率的转换。。
41
30
输出通道常用措施
隔离处理
电平转换和功率放大
31
（1）隔离处理
当计算机控制系统的开关量输出信号用于控制
较大功率的设备时，为防止现场设备上的强电磁干
扰或高电压通过输出控制通道进入计算机系统，一
般需要采取光电隔离措施隔离现场设备和计算机系
统。 下图是采用了光电隔离的开关量输出电路。
32
低压小功率开关量输出
输入
+ ～ SSR ～
输出
49
参数 集电极电流 输出侧电压 单位 mA V
19
使用注意事项主要有：
• • • • • • 输入侧导通电流 频率特性 输出端工作电流 输出端暗电流 隔离电压 电源隔离
20
（1）输入侧导通电流 为了可靠传送信息，一般在10mA左右比较合适。 当然，不同的器件可能会有差异，例如TLP521系列推 荐在16mA左右。
集成功率电子开关输出
35
① 小功率低压开关量输出
对于低压小功率开关量输出，可采用晶体管、OC
门或运放等方式输出。
图2.10给出的两种电路一般仅能提供几十毫安级
的输出驱动电流，可以驱动低压电磁阀、指示灯等。
36
低压小功率开关量输出
37
② 晶体管输出接口
当前很多情况使用功率场效应管代替双极型晶体 管，他是电压控制型器件，驱动门可以省去。
作为一种大功率半导体无触点开关器件，可控
硅具有以较小的功率来控制大功率的特点，因此在
计算机控制系统中被广泛地用作功率执行元件，一 般是由计算机发出数字触发脉冲信号实现其通断控 制。
45
下图是采用可控硅输出型光电隔离器驱动双向可
控硅的电路图，图中与可控硅并联的RC网络用于吸收
带感性负载时产生的与电流不同步的过压，可控硅门
1. 开关量输入信号的类型
开关量输入信号有以下基本类型 （1）一位的状态信号。如阀门的闭合与开启、电机 的启动与停止、触点的接通与断开。 （2）成组的开关信号。如用于设定系统参数的拨码 开关组等。 （3） 数字脉冲信号。许多数字式传感器(如转速、 位移、流量的数字传感器)将被测物理量值转换为数 字脉冲信号，这些信号也可归结为开关量。
使用光电隔离器件的注意事项
以三极管输出光电耦合器件为例。
15
图2.8
三极管输出型光电隔离器件原理
当输入侧流过一定的电流IF 时，发光二极管开始 发光，它触发光敏三极管使其导通；当撤去该电流时， 发光二极管熄灭、三极管截止。这样，就实现了以光 路来传递信号，保证了两侧电路没有电气联系，从而 达到了隔离的目的。
38
功率场效应输出
功率场效应管 (MOSFET) 是压控电子开关，只要
在其栅极 G和源极S之间加上足够的控制电压，漏极
D和源极S之间可导通。
MOSFET 的栅极控制电流为微安级，而导通后漏 极D和源极S之间允许通过较大的电流。 例如IRF640 导通时， D、 S 间允许通过的最大电 流可达18安培。
极电阻则用于提高抗干扰能力，以防误触发。
46
光电隔离的双向可控硅输出
47
⑤ 固态继电器输出接口
有交流、直流两种固态继电器。 直流固态继电器：就是晶体管（功率场效应管） 输出，区别在于：将光电耦合（隔离）、驱动、功率 管集成在一个模块内。
输入
+
SSR
+
输出
48
交流固态继电器：双向晶闸管（可控硅）、光隔 离集成在一个模块内、
极限条件
18
推荐的使用条件 二极管侧
参数 输入电流 反向电压 工作温度 符号 IF VR TOPR 符号 Ic VCEO -25 最小值 min — — 典型值 Typ 1 55 最小值 min — 典型值 Typ 16 5 85 最大值 Max 10 最大值 Max 50 单位 mA V ℃
输出侧
27
⑤ 隔离电压
它是光电隔离器的一个重要参数，表示了其电 压隔离的能力。 一般可以达到1000V～1500V以上
28
⑥ 电源隔离
输出光隔两侧的供电电源必须完全隔离。
无论是输入隔离还是输出隔离，只要采取光
电隔离措施，就必须保证被隔离部分之间电气完
全隔离，否则就起不到隔离作用了。