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    【白皮书】DAQ信号连接指南(下)

    嘉兆科技深圳有限公司2019年7月5日 11:14 点击:87

    DAQ信号连接指南(下)

    第三章

    接线设置

    所有接地和输入端组合都在下表进行了总结。这些组合和推荐都在下表中给出了。

    表1. 单端输入方式

    以下的章节包含了为每种可接受的输入设置/接地组合所推荐的接线方案。

    通用地 / 单端输入

    单端是为通用接地连接所推荐的设置方案。然而,如果情况是?#34892;?#36755;入有共地端而?#34892;?#27809;有的话,那你应该为所有的输入选择差分模式。如果使用的是一个差分输入而不是单端输入去测量一个共地端的话,最多也就是出现通道的损失但不会出?#20013;?#33021;代偿,反之不然。图六显示了一个为共模端或者单端系统推荐的连接方案。

    通用地 / 差分输入

    使用差分输入去监测一个具有共地端的信号源是一个可接受的设置方案,尽管它和单端模式相比较需要更多的接线同时提供较少的通道。图7显示了这样一种接线方案。

    共模电压<±10V / 单端输入

    相位共模模式在单端系统中并不具有意义,同时这也不是一个推荐的配置。这种情况可被描述为一个具有偏差地端?#21335;?#32479;。你可以尝试这种配置,并且系统的损坏也不会发生。基于你所要求的总的精度,你将获?#27599;?#25509;收的结果。

    共模电压<±10V / 差分输入

    在差分模式下,具有变换地势?#21335;?#32479;应当被监控。请确保输入信号和地端差分之和(就是共模电压)并不会超过模/数转换设备的共模范围(通常是±10V)。图8显示了下面这个配置下的推荐连接。

    大多数的MCC设备并不能直接监控共地端电压大于±10V的信号。通过改变系统地端设置从而减少总的共模电压,或者增加在源信号和设备信号之间的信号调理。

    共模模式电压>±10V / 单端输入模式

    共模模式电压>±10V / 差分输入模式

    隔离地 / 单端输入模式

    你可以使用单端输入模式来监控隔离输入,尽管使用差分模式将会增大你?#21335;?#32479;的噪声免疫系数。图11显示了在下面这个配置下推荐的连接方式。

    隔离地 / 差分输入

    通过使用差分输入,我们可?#21592;?#35777;最佳的性能。

    模拟输出电流配置

    图13显示了一个典型模拟输出电路,你应当检查你的输出DAQ设备的指标从而保证你的电路满足在IOUTn端最小电压的要求,同时它不能超过驱动这个循环的最大外部激励电压。

    一个典型应用是使用一个24V的循环供电。这个循环可以在供电漂移的时候使用地端负载,或者在负载漂移的情况下提供一个地端供电。每个连接的方法将会显示如下。

    详细细节请参考设备的制造者信息。

    第四章

    数字I/O技术

    这一章我们将解释一些DAQ设备用户经常要用到的数字I/O应用技术。它将涵盖一些数字I/O相关的关键应用。

    上拉电阻和下拉电阻

    不管设备被上电了还是被重置了,数字I/O控制注册器被设置成一个已知状态。如果上拉/下拉电阻不被使用的话,在输入模式下输入位数经常会向高处偏移。输入端通常会有足够的驱动电流去打开相关联的设备。

    如果你将所控制设备的输入设置为浮动的,那它们可能会向上?#37096;?#33021;向下浮动。它们浮动的方式取决于电路的特性和电路的环?#24120;?#21516;时他?#19988;部?#33021;是无法被预测的。结果就是你所控制的设备可能会被打开。这就是为什么我们需要上拉和下拉电阻的原因。

    使用上拉电阻方案,I/O 线端将通过电阻连接到逻辑电源端。高电阻值需要小的驱动电流。如果设备被重置并进入高阻输入模式的话,那I/O线将被拉高。在那一点,DAQ设备?#36864;?#25152;控制的设备都将感到一个高压信号。如果DAQ设备是在输出模式下,他将有足够的能量去覆盖下拉电阻低值信号并驱动线到达一个高值。

    图14. 上拉电阻设置

    图15. 下拉电阻设置

    TTL到固定状态继电器(SSRs)

    很多应用都需要数字输出对高模拟电?#36141;?#25968;字电压的开关进行切换和监控。这些高电?#20849;?#33021;被设备的TTL数字线路所读取或控制。

    SSRs允许你控制和监控模拟和数字电?#20849;?#25552;供750V的电源隔离。SSRs是连接高模拟和数字信号的推荐方法。

    最方便使用SSRs的方法是采购一个SSR机架,这个机架是一个能够给SSRs提供插槽的电路设备,并且它具有一个足够功率的缓冲放大器去驱动SSRs. SSR机架可以从MCC和大多数SSR生产厂商处购买。如果你仅有一些输出用于控制,那你可以考虑DR-OAC或者DR-ODC,单点,DIN可安装SSRs。

    电压分配器

    如果你需要检测一个超过它最大信号输入范围指标的变化信号,你必须使用一个电压分配器或者一些其它的外部设备将输入信号的电压降低至一个安全的范围。

    Ohm定律:

    电压 = 电流 * 电阻

    在一个电压分配器中,一个电阻之上的压降正比于这个电阻在整个电路里所占的比例。电压分配器的目标就是根据设想的输出电压来选取相应的电阻。

    按比例降低电压被称之为衰减。衰减的公式在下表中被列出。

    数字输入经常会需要用到电压分配器。例如,如果你要检测一个在关?#20806;?#24577;下是0V在开启状态下是24V的场信号的话,你不能将它直接连接到设备的数字输入端口。在开启状态下电压必须被降至最大5V。衰减比为24:5或者4.8。如果R2是1K,那用下面的衰减公式去?#19994;?#19968;个合适的R1。记住当输入电压大于2.5V的时候TTL输入为开启状态。

    在电源分离端的功率损耗

    电阻, R1和R2, 在分离端将根据以下的等式消散所有的功率:

    电流 = 电压/电阻

    电阻的和值越高(R1+R2), 那将会在分离电路上出?#25351;?#23569;的功率损耗。

    作为一个简单的定律:

    对于5:1或者更低的衰减比, 不应有电阻小于10 K

    对于大于5:1的衰减比, 不应有电阻小于1K

    对于抖动输入的低通滤波器

    一个低通滤波器将被放置在源和设备的信号线?#20998;?#19978;。它将会对所有进入设备数字输入端的信号在截止频?#23460;?#19979;的频率部分进行截除。

    截止频?#31034;?#26159;在此频?#25163;?#36827;入电路的电?#20849;?#20250;随时间改变的频率。例如,如果一个低通滤波有一个30Hz的截止频率, 那线性电压(60Hz)将被大部分滤除,但是25Hz的信号仍将被保留无损的通过。

    在一个数字电?#20998;校?#19968;个低通滤波器将被用来对一个开关输入或者外部继电输入进行一个除抖操作。除非开关/继电接触点是水银磨砺的, 它们大致会在关闭的时候发生抖动,从而产生一个有规?#21830;?#21160;的噪声信号。一个简单的低通滤波器可以通过一个电阻和电容进行搭建。

    截止频?#24335;?#36890;过以下公式进行定义:

    Fc = 1/2RC π= 3.14 R=ohms C= farads

    R = 1/2CFc Fc = 截止频率 (以周期/秒为单位)

    如需了解更多内容请关注嘉兆科技


    (来源: 嘉兆科技深圳有限公司


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