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M6708U-T系列工控核心板隔離設計指南

AGk5_ZLG_zhiyua ? 來源:互聯(lián)網(wǎng) ? 作者:佚名 ? 2018-07-10 09:04 ? 次閱讀
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本文導讀

GPIO作為常用個開關量控制信號,廣泛應用于工業(yè)領域的數(shù)據(jù)采集和驅動控制。當GPIO配置為DI和DO時,干節(jié)點與濕節(jié)點設計規(guī)范是否一致呢?GPIO配置為DI采集時,隔離方案是選擇繼電器隔離還是光耦隔離呢?

一、什么叫DI/DO

DI:數(shù)字量輸入,把生產(chǎn)過程中的數(shù)字信號轉換成計算機易于識別的“0”和“1”信號狀態(tài)。

DO:數(shù)字量輸出,把計算機輸出的微弱數(shù)字信號轉換成能對生產(chǎn)過程中控制的“0”和“1”信號狀態(tài)。

二、DI/DO的干濕節(jié)點介紹

干接點的定義:無源開關,具有閉合和斷開的2種狀態(tài),2個接點之間沒有極性,可以互換。

常見的干節(jié)點:有限位開關、行程開關、旋轉開關、溫度開關、各種按鍵以及各種傳感器的輸出等。

濕接點的定義:有源開關;具有有電和無電的2種狀態(tài);2個接點之間有極性,不能反接。

常見的濕節(jié)點有:NPN三極管的集電極輸出和VCC、達林頓管的集電極輸出和VCC、紅外反射傳感器和對射傳感器的輸出等。

三、DI/DO驅動阻抗設計

此處以NXP i.MX 6UL為例,常規(guī)對于GPIO作為輸出接口時,OVDD電壓為1.8V或3.3V,若GPIO設計為DO時需要注意哪些事項呢?

此處以DO為示例,Rpu/Rpd和Ztl構成一個分壓器,定義入射波相對于OVDD的特定電壓,輸出驅動阻抗是從這個分壓器計算出來的。

圖1 分壓器等效電路

圖2 基于1.8V的驅動阻抗表

圖3 基于3.3V的驅動阻抗表

四、設計隔離DI/DO的建議方案

在工業(yè)場合對DI/DO的設計都要考慮到隔離,在隔離中比較常用的是光耦隔離。

圖4為光耦隔離數(shù)字量干節(jié)點電路,其中的DIx、GIx連接到觸點開關的兩端,當開關閉合時,光耦輸入回路二極管導通,輸出回路光電接收管導通,輸入端GPIx為低電平;當開關斷開時,光耦輸入回路二極管截止,輸出回路光電接收管截止,輸入GPIx被電阻上拉為高電平。

圖4 干節(jié)點傳輸電纜示意圖

圖5是光耦隔離數(shù)字量濕節(jié)點設計參考電路,輸入電壓范圍DC4V-18V,并且內(nèi)部自帶濾波功能。用戶只需將濕節(jié)點的正端接于DIx接口,將負端接于GIx接口,當輸入的電壓大于4V小于18V時,光耦導通;當輸入的電壓小于1V時,光耦截止。

圖5 光耦隔離DI輸入示意圖一

DI作為隔離數(shù)字量輸入接口,接開關量輸入時,用戶必須在外部電路加上拉電源,簡化的連接示意圖如圖6所示。其中VCC_GPI為外部隔離電源,輸入范圍為4V~18V,GND_GPI為外部隔離地,電阻R1在開關斷開時保證GIx為低電平,阻值為100KΩ即可。

圖6 光耦隔離DI輸入示意圖二

DO作為隔離數(shù)字量輸出時,由于芯片內(nèi)部提供DO驅動電流為mA級且驅動電壓為1.8V或3.3V,無法滿足所有的應用環(huán)境。DO應用于工業(yè)領域的開關量設計,需更具不同的應用環(huán)境進行繼電器隔離、電平轉換、電阻上拉設計,可有效防止電壓信號的反向灌入燒毀芯片。

圖7 隔離電路DO輸入示意圖

圖8 致遠電子M6708U-T系列工控核心板

聲明:本文內(nèi)容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網(wǎng)站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發(fā)燒友網(wǎng)立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內(nèi)容侵權或者其他違規(guī)問題,請聯(lián)系本站處理。 舉報投訴
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原文標題:【設計經(jīng)驗】開關量設計指南

文章出處:【微信號:ZLG_zhiyuan,微信公眾號:ZLG致遠電子】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。

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