可编程控制器开关输出口数/模转换器制造技术

一种可编程控制器开关输出口数／模转换器，包括一端与频率信号Ⅰ连接，另一端接比较器的接口电路，信号经经比较器、单稳振荡器、低通滤波器输出第一路模拟电压；一端与脉宽信号Ⅱ连接，另一端接另一低通滤波器的另一接口电路，由低通滤波器输出第二路模拟电压完成两路数模转换过程。本实用新型专利技术成本低廉，其硬件成本至少比现有数／模模块售价低一个数量级；每路数／模信号只占一个开关量输出口，结构简单，性能可靠，装配不受空间限制，对许多ＰＣ系统具有通用性。（*该技术在2005年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

中，可编程控制器(PC或PLC)因其可靠性高而获得广泛的应用，不仅大量被用来替代传统的继电器系统，而且越来越多地被用于闭环控制的场合。在包括可编程控制器的闭环控制系统中，需将PC内部的数字控制量转化为模拟控制量输出，这通常由可编程控制器系统中的数/模转换器(D/A)模块来完成。现有各可编程控制器系列的D/A模块价格较高，不利于系统的推广应用；其次，由于现有D/A模块的几何尺寸是固定的，其安装的方式、方位也有一些确定的要求，这在有空间限制特别是在原有机箱中进行技术改造的场合，往往带来困难和不便；另外，现有各可编程控制器系列的D/A模块通常也是不能通用的。本技术的目的是提供一种直接利用可编程控制器的普通开关量输出端口完成1～2路数字模拟转换功能的D/A转换器，弥补
技术介绍
中存在的问题。本技术采用的技术方案是先通过PC软件将待输出的数字控制量转化为具有相应频率的脉冲量或相应占空比的脉宽量，并将它们通过PC的普通开关量输出端口输至本技术的数/模转换器。频率信号I通过一端与频率信号I连接，另一端接比较器的接口电路，信号经比较器、单稳振荡器、低通滤波器，由低通滤波器输出第一路模拟电压V(I)。脉宽信号II通过一端与脉宽信号II连接，另一端接另一低通滤波器的另一接口电路，经低通滤波器输出第二路模拟电压V(II)。最后得到与数字控制量成比例的模拟输出电压，完成数模转换的过程。稳压电源分别接到接口电路，比较器，单稳振荡器，低通滤波器上。本技术与
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相比所具有的有益的效果是1.成本低廉，其硬件成本至少比现有D/A模块售价低一个数量级，有利于提高性价比，促进可编程控制器在闭环控制系统中的进一步推广；2.结构简单，性能可靠；3.D/A信号不需经过PC数据总线，每路信号仅占一个PC开关量输出端口，最多只需两根连线，所以连接方便，装配不易受到空间的限制；4.对许多PC系统具有通用性。以下结合附图，通过对实施例的描述，给出本技术的细节。附图说明图1、本技术的结构框图；图2、本技术的电路结构示意图。如图1所示，通过可编程控制器A的功能软件1，将准备输出的数字量转化为与之成比例关系的频率(脉冲方波)量或脉宽(PWM)量，频率信号I和脉宽信号II可由开关量输出端口2输出至PC外部的D/A转换器B。对与PC数字量成比例的频率信号I，经接口电路3产生一个与PC输出晶体管的通断同频率的交变信号，此信号通过比较器5变成快速上升/下降的窄脉冲，去触发单稳振荡器6而产生定宽度定幅度的输出脉冲序列，此脉冲序列再经低通滤波器7平滑滤波，就得到与数字量成比例的第一路模拟信号V(I)。对脉宽信号II，因PC的输出电路具有不确定的“通态压降”，接口电路4一方面对脉宽信号II的高电平进行稳幅，另一方面对低电平进行处理使其近似为零，从而使接口电路4的输出可直接送至低通滤波器8滤波，得到第二路模拟信号V(II)。稳压电源9分别接到接口电路3、4，比较器5，单稳振荡器6，低通滤波器7、8上，提供稳定的工作电压及参考电压。图2为本技术的电路结构示意图，图中FX2917(LM2917)是用于频率/电压变换的集成电路芯片，它不仅包含有比较器，放大兼低通滤波器，还具有一个倍频式精密充放电用“泵电路”作为单稳振荡器，一个约7.5V的稳压源。图中以FX2型可编程控制器为例PC的输出数字量UI通过PC功能软件PLSY转换为相应频率的脉冲方波信号，经晶体管T1输出至接口电路3，接口电路3由电阻R1、电容C1组成，二者相连后接到对应于晶体管T1的开关量输出端，R1另一端与外接电源VCC相连，C1的另一端接至用于频率/电压变换的集成电路芯片FX2917(I)的1脚，其余电路中C2一端与FX2917(I)的2脚相连，另一端与FX2917(I)的11脚相连后接至PC开关量输出的公共端并接地，R2、R3、C3同接FX2917(I)的3脚，R2、C3的另一端接地，R3的另一端与R4、C4相连，R4的另一端与C5相连后接到FX2917(I)的4脚，C5的另一端接地，C4的另一端与R5连接再接至FX2917(I)的5脚、10脚并由此输出第一路模拟电压V(I)，R5的另一端接地，R6一端与FX2917(I)的9脚相连，R6的另一端与FX2917(I)的8脚相连后接至外接电源VCC，FX2917(I)的12脚接地。对第一路信号，通过电阻R1，a点电位在T1截止时与外接电源VCC接近，在T1导通时，降至T1的“通态压降”值(0～1.5V)。T1所产生信号的交变成份经电容C1的作用被引入到FX2917(I)中比较器的正向输入端，进而在内部电路各环节中完成频率/电压变换的过程，并从有源低通滤波器7的输出端得到模拟电压V(I)。C2为外接“泵电容”(属图1方框6中元件)，R2、C3完成振荡器定时脉冲输出电流至滤波器输入电压的转换，R3、R4、C4、C5为低通滤波器外接元件(图1中方框7)，R5为输出电阻，R6使稳压电路与外接电源VCC相对隔离减小负载的影响。如图2所示，数字量UII通过PC功能软件PWM转换为相应的脉宽信号，经晶体管T2输出至接口电路4，接口电路4由电阻R8、R9、R10和双向模拟电子开关CC4066组成，R8一端与R7相连后接FX2917(II)的9脚，R8的另一端则与R9相连后接至CC4066的1脚，R7的另一端与FX2917(II)的8脚相连后接至外接电源VCC，R9的另一端与R10相连后接至CC4066的13脚和对应于晶体管T2的PC开关量输出端，R10的另一端与PC开关量输出公共端相连并接地，R11端与R12、C7连接，R11的另一端接至CC4066的2脚，R12的另一端与C6相连并接至FX2917(II)的4脚，C6的另一端接地，C7的另一端接R13后与FX2917(II)的5脚、10脚相连，并由此输出第二路摸拟电压V(II)，R13的另一端接地，FX2917(II)的12脚接地。必要时CC4066的2脚加接R14、C8并接地。上述电路中R11、R12、C6、C7是对应图1中方框8的低通滤波器外接元件，R7、R13作用分别与R6、R5相同。当在程序中执行PWM功能指令，FX2型PC在指定开关量口T2输出脉宽调制信号。由于硬件造成的“通态压降”的不确定性，T2导通时d点的电位一般不为零。接口电路4对这一路信号处理的目的是得到高电平稳定，低电平为零的PWM信号，借助FX2917(II)中稳压电源9脚的作用，b点电位稳定在约7.5V，当T2截止，在R8、R9、R10组成的分压支路中，c点电位有一适当的稳定值，解决了高电平稳定的问题；d点电位调整为CMOS电平，并利用CMOS双向模拟开关CC4066(CD4066/C544)中的一路作单刀单掷开关，将PWM信号直接引至FX2917(II)中的有源低通滤波器8输入端，由d点电位控制模拟开关的通断，这样当T2导通时，模拟开关断开，有源低通滤波器输入为零电平，经平滑滤波后得到的第二路模拟电压V(II)，其“零”电平可与数字量“零”及PWM脉冲宽度的“零”值相对应。由此可见，作为一个整体，本技术在PC软件配合下，通过PC的两个开关量输出端口，即可完成两路数模转换过程。在必要时，本实用新本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可编程控制器开关输出口数／模转换器，其特征是：包括一端与频率信号Ⅰ连接，另一端接比较器［５］的接口电路［３］，信号经比较器［５］、单稳振荡器［６］、低通滤波器［７］，由低通滤波器［７］输出第一路模拟电压Ｖ（Ｉ）；一端与脉宽信号Ⅱ连接，另一端接低通滤波器［８］的另一接口电路［４］，经低通滤波器［８］输出第二路模拟电压Ｖ（Ⅱ），稳压电源［９］分别接到接口电路［３］、［４］，比较器［５］，单稳振荡器［６］，低通滤波器［７］、［８］上。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：实用新型
国别省市：33[中国|浙江]