工業(yè)應用中傳感器數字I/O模塊的選擇

數字傳感器驅動電路

　　按照實現傳感器輸出的電子元件分類。用于驅動數字傳感器輸出的電子元件通常有三種：機械繼電器、晶體管和雙向FET器件。

　　機械繼電器是一種電磁器件，閉合觸點時能夠接通電路，斷開觸點時能夠切斷電路。這種器件能夠承受高壓下的電流負載。機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)表征輸出結果的傳感器中。這種器件常出現的問題是觸點老化和阻抗增大，其觸點的壽命取決于電流負荷和工作頻率。在與計數器或者數字I/O模塊連接時，機械繼電器有時會由于觸點反彈而輸出不確定的結果。

　　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。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輸出的結構實現的，如圖3所示。該結構有許多優(yōu)點，但最重要的是它能夠直接與TTL和CMOS電路接口，而且它具有關態(tài)泄漏電流低和響應速度快的特性。FET的意思是場效應晶體管，它是一種最適合于用作數字傳感器輸出的器件，因為其工作特性接近理想模型。[!--empirenews.page--]

　　數字傳感器I/O模塊的選擇

　　在選擇數字I/O模塊時，我們必須回答以下三個問題：

　　1. 傳感器輸出的數字信號的什么特征能夠表征傳感器的測量結果？從列表1你就能選擇一組數字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吸入和泵出能力分類的NI數字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. 用來實現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)格和數據捕獲設備的規(guī)格，你就能選出最適合你傳感器的數字I/O設備。

　　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

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

　　數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連續(xù)變化的值，而數字傳感器的輸出值只有兩種，非“0”即“1”.輕觸開關（touch switch）就是數字傳感器的一個最簡單的例子，在未被按下時，輕觸開關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。在將數字傳感器與數據捕獲設備對接時，必須考慮一些可能影響接口性能的關鍵因素。下文中，我們將介紹這些關鍵因素，并為你提供一種簡易方法，以指導你正確選擇適合你應用的數據捕獲設備。

　　數字傳感器的分類

　　由于技術進步，市場上出現了各種各樣復雜的數字傳感器，而且如今的傳感器已經能夠產生一長串的開關狀態(tài)轉換，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果，從而使得連續(xù)測量變?yōu)榭赡堋?/font>