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高速光電耦合�
閱讀�8646�(shí)間:2011-03-06 10:40:33

  高�光電耦合器是一種在原基�(chǔ)上發(fā)展的具有高速特�(diǎn)�光電耦合�。它能克服工�(yè)自動化控制復(fù)雜的�(xiàn)場環(huán)境下,強(qiáng)電傳動執(zhí)行機(jī)�(gòu)和遠(yuǎn)程控制網(wǎng)�(luò)系統(tǒng)之間�(qiáng)電場、磁場等干擾。廣泛應(yīng)用于微處理器系統(tǒng)TTL與PLC之間�(shù)�(jù)高速傳輸轉(zhuǎn)換接�、電動機(jī)�(shù)�光電編碼�與PLC控制器之間轉(zhuǎn)換接��電機(jī)控制等領(lǐng)域�

原理

高速光電耦合器


  高速光電耦合�6N137 由磷砷化鎵發(fā)光二極管和光敏集成檢測電路組�。通過光敏二極管接收信號并�(jīng)�(nèi)部高增益線性放大器把信號放大后,由集電極開路門輸出�6N137引腳圖和�(nèi)部結(jié)�(gòu)圖如�1和圖2所�。該光電器件�、低電平傳輸延遲�(shí)間短,典型值僅�45ns ,已接近TTL 電路傳輸延遲�(shí)間的水平。具�10Mbps的高速性能,因而在傳輸速度上完全能夠滿足隔離總線的要求。內(nèi)部噪聲防�(hù)裝置提供了典�10kV/μs的共模抑制功�。除此之�,6N137還具有一個控制端,通過對該端的控制, 可使光耦輸出端呈現(xiàn)高阻狀�(tài)�

  1:N.C.�2:Anode(陽極)�3:Cathode(陰極)�4:N.C.�5:GND�6:Output(Open collector開路集電�)�7:Enable(使能端��8:VCC

  6N137原理�

原理圖

  6N137的內(nèi)部結(jié)�(gòu)原理如圖3所�,信號從�2和腳3輸入,發(fā)光二極管�(fā)�,經(jīng)片內(nèi)光通道傳到光敏二極�,反向偏置的光敏管光照后�(dǎo)通,�(jīng)電流-電壓�(zhuǎn)換后送到與門的一個輸入端,與門的另一個輸入為使能�,當(dāng)使能端為高時(shí)與門輸出高電平,�(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出低電平。當(dāng)輸入信號電流小于觸發(fā)閾值或使能端為低時(shí),輸出高電平,但這個邏輯高是集電極開路�,可針對接收電路加上拉電阻或電壓�(diào)整電路�

  簡單的原理如�1所示,若以�2為輸�,腳3接地,則真值表如附�2所�,這相�(dāng)于非門的傳�,若希望在傳輸過程中不改變邏輯狀�(tài),則從腳3輸入,腳2接高電平�

�(yīng)�

  1、PLC高速計(jì)�(shù)器信號轉(zhuǎn)�

  2、伺服電�(jī)控制信號�(zhuǎn)�

  3、旋�(zhuǎn)編碼器控制信號轉(zhuǎn)�

  4、光柵尺輸出信號�(zhuǎn)�

  5、PLC與單片機(jī)脈沖信號�(zhuǎn)�

  6、PLC、伺服電�(jī)控制系統(tǒng)抗干擾處�

  7、各類標(biāo)�(zhǔn)、非�(biāo)脈沖信號互轉(zhuǎn)

  9、任意波形(正弦�、三角波、非�(guī)則波形)�(zhuǎn)方波脈沖信號

�(yīng)用問�

  在應(yīng)用PLC高速計(jì)�(shù)器時(shí)往往會碰�,計(jì)�(shù)器與輸入�(jì)�(shù)脈沖信號的脈沖電平不匹配、旋�(zhuǎn)編碼器、光柵尺�(shù)�(jù)輸出是TTL電平,而PLC高速計(jì)�(shù)器卻要求接受的是0-24v傳輸脈沖信號、有的編碼器為了提高編碼器的可靠性,提供A�、A-,B�、B-,Z�、Z-對稱反相�(jì)�(shù)脈沖或者提供A+、A-,B+、B-,Z�、Z-對稱反向的正弦矢量信�,但PLC高速計(jì)�(shù)器接收的�(jì)�(shù)脈沖是單相脈�。使用者沒有選用合適的接口而放棄了其中一相(是為提高系統(tǒng)抗干擾能力而提供的雙相�(jì)�(shù)脈沖)�(jìn)行計(jì)�(shù)。又如在�(yīng)用旋�(zhuǎn)編碼器、光柵尺的場合非單方向勻速運(yùn)�,其�(yùn)動速度是時(shí)快時(shí)�、時(shí)動時(shí)靜止、時(shí)正時(shí)反的不確定�、或者在�(yùn)動速度非常低的場合,如果接口沒有匹配處理好是非常容易發(fā)生計(jì)�(shù)誤差�、還有脈沖數(shù)�(jù)傳輸距離稍長�,脈沖傳輸過程中會產(chǎn)生脈沖波形奇變。有許多�(yīng)用場合雖然計(jì)�(shù)脈沖頻率不高,而忽略了PLC高速脈沖計(jì)�(shù)器對�(jì)�(shù)脈沖的沿口是有速率要求(脈沖形成的上升、下降沿口響�(yīng)速度要陡峭),尤其是在應(yīng)用線�(shù)比較高的編碼器在低速運(yùn)行時(shí),由于機(jī)械運(yùn)動必然產(chǎn)生細(xì)微斗動或者編碼器前級安有變速齒輪,就很容易會引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒�。還有長期機(jī)械運(yùn)動產(chǎn)生磨損,使間隙變大也會引起編碼脈沖前后沿口上出現(xiàn)鋸齒��

  在工�(yè)�(xiàn)場的干擾是錯綜復(fù)雜的,由來自控制�(xiàn)場如電動�(jī)的啟動停�、大電流接觸器的切換、可控硅的調(diào)相干�、電弧電脈沖、電磁波等等�(fù)雜的干擾�,那縱向和橫向電磁干擾是羅列不完�

  問題最終綜合反映在�(jì)�(shù)脈沖�,產(chǎn)生了寄生毛刺信號或寄生干擾脈�,寄生毛刺脈沖又沒有得到有效的遏止整�。所以必然會�(dǎo)致PLC高速計(jì)�(shù)器的�(jì)�(shù)精度不穩(wěn)�、不可靠、產(chǎn)生累�(jì)誤差、經(jīng)常會碰到偶發(fā)性的�(jì)�(shù)出錯等一系列問題。所以許多部件在�(shí)�(yàn)室做模擬試驗(yàn)�(shí)是完好無誤的,而一旦到了工�(yè)�(xiàn)場卻出現(xiàn)種種不正常的�(xiàn)�。這往往是因?yàn)楹雎粤讼到y(tǒng)�(shè)�(jì)的整體概�,各個系�(tǒng)與系�(tǒng)之間的不匹配所�(chǎn)生的系統(tǒng)性干�。它會直接影響到PLC控制精度,使得原本為了提高控制精度而設(shè)置的功能,卻�(fā)揮不了本該提高精度的效果。即理論�(shè)�(jì)精度與實(shí)際得到的效果差距甚遠(yuǎn)。有�(shí)誤認(rèn)為PLC高速計(jì)�(shù)器質(zhì)量有問題、編碼器有故�、碼盤線�(shù)還不夠多…�。且沒有找到問題的真跡源頭在哪里而無從著�,也沒有采取有效克服措施或者沒有找到有效的克服干擾的方�。為此我們針對這些在國�(nèi)電氣系統(tǒng)、工�(yè)自動化控制系�(tǒng)普遍存在而又常見的有共性的技�(shù)問題,專門精心比照分析,研究了許多國外引�(jìn)的大系統(tǒng)集成�(xiàng)�,自動化控制程度比較高的比較�(jīng)典的控制系統(tǒng)�(shí)。發(fā)�(xiàn)有許多是常被我們設(shè)�(jì)師所忽略的細(xì)節(jié),往往�(rèn)為是“多余”的或者是�(rèn)為可以“節(jié)省”開銷的部件,似乎那些接口件去掉照樣可以工作。常常是在設(shè)�(jì)�(shí)從成本角度考慮被“精簡”掉了。我們對那些可“精簡多余”接口部件�(jìn)行分析研究后又在工業(yè)�(xiàn)場實(shí)地試�(yàn)后方�,它在構(gòu)成系�(tǒng)整體�(shí)存在的必要性,和選好對�(yīng)匹配的接�,是對系�(tǒng)長期�(wěn)定運(yùn)行的可靠保障。尤其是精確度要求比較高的機(jī)械電氣合一的數(shù)控項(xiàng)目中尤為重要。為此我們引�(jìn)了先�(jìn)而又成熟的技�(shù),吸收消化了許多�(xì)節(jié)的處理方�。專門�(shè)�(jì)了半國產(chǎn)化的MHM-02A/B型雙高速光柵隔離耦合器和MHM-06雙高速差模信號轉(zhuǎn)換器接口。而且分別還有多種輸出方式,可以滿足國�(nèi)外現(xiàn)有形式的PLC控制器的要求。它已經(jīng)在許多PLC�(shù)控系�(tǒng)�,尤其是在那些問題系�(tǒng)上、在老系�(tǒng)�(jìn)行數(shù)控改造項(xiàng)目上�(shí)際應(yīng)用得到了�(yàn)�。使控制精度有非常顯著提�,使理論�(shè)�(jì)精度與實(shí)際得到的效果完全吻合�

參數(shù)

  輸入?yún)�?shù) INPUT DATA

  工作電壓范圍 Operating Voltage Range 5 - 24 V

  輸入直流電壓 Input DC Voltage A型為PLC電平0 - 24 V ,B型為TTL電平0 - 5V

  典型輸入電流 Type Input Current With Un 5 mA

  典型傳輸頻率 Transmission Frequency MHM032A/B 0 - 800 KHz ,MHM-03AO/BO 0 - 400KHz

  輸出參數(shù) OUTPUT DATA

  工作電壓范圍 Operating Voltage Range 5 � 35 V (DC�

  連續(xù)�(fù)載電流輸出電� Continuous Load Current 25 mA \ 集電極開� 100 mA

  典型開關(guān)速度 Switch � Off Delay 0.5 us

  典型�(yùn)行參�(shù) TYPE GENERAL DATA

  輸入輸出隔離電壓 Isolation Voltage in / out 2500 V

  工作溫度范圍 Operating Temperature Range -20 - +70 �

  外形尺寸 Outside dimension 80mm ( H ) × 25mm ( W ) × 59mm ( D ) DIN

  注: MHM-03AT輸入PLC電平、MHM-02BT輸入TTL電平,而模塊的工作電源范圍可DC 9 � 30 V,而輸出固定為TTL電平�

  MHM-03AO輸入PLC電平、MHM-02BO輸入TTL電平,而模塊的工作電源范圍可DC 9 � 30 V,而輸出為集電極開路OC�

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