两列开关量信号采集电路图解析

　　开关量信号采集电路图（一）

　　一种220V交流开关量信号采集电路，交流开关量信号经过二极管D1整流，经过电阻R1、R2分压，然后由MCU芯片U1自带的内置AD输入引脚进行模数转换，MCU内部程序及算法对该信号进行有效识别，再由MCU的另外一个I0引脚通过隔离光耦进行高低电平反向输出，最后由U3A对该信号进行再次反向，使交流开关量信号与低压隔离直流信号一一对应，完成该交流开关量信号的采集;双二级管D3对整流、分压后的模拟信号进行保护，防止意外的高压信号冲击MCU芯片的AD输入口；二极管D2、电阻R3、MOS管Q1及控制电阻、控制信号形成一个完整负载泄放回路，有效防止线路。上的感应信号对有效交流开关量信号的干扰，确保该开关量信号准确采集。

　　开关量信号采集电路图（二）

　　开关量采集电路适用于对开关量信号进行采集，如循环泵的状态信号、进出仓阀门的开关状态等开关量。污染源在线监控仪可采集16路开关信号，输入24V直流电压；设定当输入范围为18~24VDC时，认为是高电平，被监视的设备处于工作状态；当输入低于18VDC时，认为是低电平，被监视的设备处于停止状态。

　　为了避免电气特性及恶劣工作环境带来的干扰，该电路采用光电耦合器TLP521对信号实现了一次电-光-电的转换，从而起到输入\输出隔离的作用。同时，还安装有LED工作指示灯，可以使用户对每-通路的工作情况一目了然。其中一路的开关量采集电路如图1所示：

　　光耦TLP521将红外发光二极管和发光三级管相互绝缘的组合在一起，发光二极管为输入回路，它将电能转换成光能;发光三极管为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离。

　　当输入范围为18~24VDC时，认为是高电平，此时光耦导通，电阻R10、R14和发光二极管共同构成输入回路。根据光耦导通时电流为4~10mA，当输入最高电压24V时：

　　当输入低于18V时认为是低电平，此时光耦的工作电流肯定低于4mA，此时光耦不导通，电阻R10、R14和R12共同构成输入回路，所以：

　　光耦导通的最小电流为4mA，根据光耦的电流传输比CTR（CurentTransferRatio）为50%，指当管压降UcE足够大时，集电极电流Ic与发光二极管输入电流Ir的百分比，所以集电极电流Ic=Ip*50%=4mA*50%=2mA，同时为了使光电三极管尽快进入饱和区，选取上拉电阻R8为4.7K0。最后，为了保护光耦，防止大的输入电压突变，在限流电阻R12的两端并联肖特基二极管IN5819。