目標
概述數(shù)據(jù)采集 (DAQ) 行業(yè)中使用的以下數(shù)字 I/O 技術(shù)：
上拉和下拉電阻
TTL轉(zhuǎn)固態(tài)繼電器
分壓器
低通濾波器
目標讀者
本文檔適用于配置和操作 DAQ 系統(tǒng)的數(shù)字輸入/輸出通道的用戶。
理論
上拉和下拉電阻小號
當設備被開啟或復位，數(shù)字I / O引腳供電通常是，通過設計，設定為高阻抗輸入。輸入端可能有足夠的驅(qū)動電流來打開任何連接的輸出設備，例如固態(tài)繼電器 (SSR)。
為防止意外切換，并在上電或復位后將數(shù)字輸出驅(qū)動到已知的安全狀態(tài)，請使用上拉或下拉電阻將所有數(shù)字引腳拉高或拉低。
上拉電阻
在上拉配置中，I/O 線通過電阻連接到邏輯電源。
當數(shù)字 I/O 設備復位時，它進入高阻抗輸入模式，I/O 線被拉高。
數(shù)字 I/O 設備和連接的設備檢測高信號。處于輸出模式的電路板有足夠的功率來覆蓋上拉電阻的高電平信號并將線路驅(qū)動為低至 0 伏。
下拉電阻
在下拉配置中，I/O 線通過電阻連接到邏輯地。
當數(shù)字I / O裝置被復位時，它進入高阻抗輸入模式，并且所述I / O線被拉到低。
數(shù)字 I/O 設備和連接的設備檢測到低信號。處于輸出模式的電路板有足夠的功率來覆蓋下拉電阻的低信號并將線路驅(qū)動到 5 伏。
來自Measurement Computing 的基于USB 的數(shù)字I/O 設備設計有內(nèi)置上拉電阻器。
TTL 到固態(tài)繼電器
許多應用需要數(shù)字輸出來打開和關閉高交流和直流電壓，并監(jiān)控高交流和直流電壓的存在與否。但是，設備的 TTL 數(shù)字線不能直接控制或讀取高電壓。使用 SSR 來控制和監(jiān)控交流和高直流電壓，并提供 >1000 V 的隔離。SSR 是連接 AC 和高 DC 信號的推薦方法。
使用 SSR 最方便的方法是將它們安裝在接口機架上——一塊電路板上有 SSR 的插座和足以切換 SSR 的緩沖放大器。SSR 機架可從 Measurement Computing 和大多數(shù) SSR 制造商處獲得。有關Measurement Computing 提供的SSR 和機架的更多信息，請訪問我們的信號調(diào)理頁面。
分壓器
要檢測具有公共接地的信號，但其變化范圍大于數(shù)字輸入的最大輸入規(guī)格，請考慮使用分壓器或其他一些外部設備將輸入信號的電壓降低到安全水平. 請注意，此方法不提供隔離。
歐姆定律指出電壓=電流×電阻
在分壓器中，電路中任一電阻兩端的電壓與其電阻與電路的總電阻成正比。
使用分壓器的目的是選擇兩個適當比例的電阻，以達到所需的輸入電壓降低百分比。
圖 3.分壓器原理圖
按比例降低電壓稱為衰減?？勺兯p是所需輸出電壓（最大設備輸入電壓）與現(xiàn)場設備的全輸入電壓之間的比例差。衰減計算公式為：
衰減 = R1 + R2
例如，如果場電壓在 0 到 10 伏之間變化，并且您希望使用 5 伏的最大設備輸入電壓來檢測，則衰減必須為 2:1 或簡單地為 2。
2 = 10K + 10K
對于給定的衰減 (A)，選擇一個方便的電阻器并將其稱為 R2，然后使用此公式計算 R1：
R1 = (A – 1) x R2
數(shù)字輸入通常需要分壓器。例如，要檢測關閉時為 0 伏而打開時為 24 伏的場信號，您不能將信號直接連接到大多數(shù)板的數(shù)字輸入（一個例外是測量計算 PDISO 系列）。打開時，電壓必須降至最大 5 伏。所需的衰減為 24:5 或 4.8。如果 R2 為 1 kOhm，則使用上面的等式為 R1 找到合適的值。請記住，當輸入電壓大于 2.5 伏時，TTL 輸入會打開。
計算分壓器電路中的功率耗散
電阻器 R1 和 R2 將根據(jù)以下公式耗散分壓器電路中的所有功率：
電流=電壓÷電阻
電阻值 (R1 + R2) 越高，分壓器電路消耗的功率就越少。作為一個簡單的規(guī)則：
對于 5:1 或更低的衰減，任何電阻都不應小于 10 kOhm。
對于大于 5:1 的衰減，任何電阻都不應小于 1 kOhm。
用于去抖輸入
的低通濾波器 輸入信號可能會遇到噪聲，該噪聲歸因于電路中生成要監(jiān)控的信號的外部組件。外部組件通常是機械開關。
要降低這種噪聲，請在信號源和數(shù)字設備之間的信號線上使用低通濾波器。低通濾波器可防止大于截止頻率的頻率進入數(shù)字設備的數(shù)字輸入端。
截止頻率是指電壓不會隨時間變化而進入電路的頻率。例如，如果低通濾波器的截止頻率為 30 Hz，則與線電壓 (60 Hz) 相關的干擾將大部分被濾除。但是，25 Hz 的信號會以較小的衰減通過。
在數(shù)字電路中，低通濾波器可用于去抖動或過濾來自開關或外部繼電器的輸入。但是，如果開關/繼電器觸點是汞拋光的，它們在閉合時往往會短暫反彈，從而產(chǎn)生脈動噪聲信號。
下圖顯示了一個簡單的低通濾波器，它由一個電阻器 (R) 和一個電容器 (C) 構(gòu)成。
圖 4.低通濾波器原理圖
截止頻率根據(jù)以下公式確定：
