CN210780732U - 简易plc的高精度模拟量信号输出电路 - Google Patents

简易plc的高精度模拟量信号输出电路 Download PDF

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刘庆华
杨廉军
区兴超
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Abstract

本实用新型涉及电路,尤其涉及简易PLC的高精度模拟量信号输出电路。包括一高速隔离光电耦合器、第一运算放大器、第二运算放大器和场效应管,高速隔离光电耦合器与第一运算放大器之间还设置有滤波电路,所述的高速隔离光电耦合器输出的PWM方波信号与电阻匹配后接入滤波电路,滤波电路接入第一运算放大器的正相输入端,第一运算放大器的输出端接入第二运算放大的反相输入端,第二运算放大器的输出端连接场效应管。该电路可实现高精度模拟量信号输出。

Description

简易PLC的高精度模拟量信号输出电路
【技术领域】
本实用新型涉及电路,尤其涉及简易PLC的高精度模拟量信号输出电路。
【背景技术】
现今科技发达的年代,工业水平始终代表着一个企业一个社会甚至是一个国家的综合实力。工业控制对技术的要求越来越高,譬如精度,速度,质量,稳定性等。PLC是一个不变的话题,很多工业发达国家都有着自己的一套方案,但是他们都有一个共同点,技术成本,进口成本,使用门槛等都相对比较高。以往的PLC主机仅仅是一个最简单的基础硬件,而工业控制场合交流电机是很普片的存在着,想要控制变频器实现电机转速可调的目的,传统的PLC主机是不够的的,还需要选购主机所兼容的模拟量输出模块,而且高精度的模块,一般采用专用芯片的方式实现所以往往价格不菲,十分不利于节约成本。如何找到一种新的方法能使用高精度运放设计一种兼容0~5V,1~5V,0~10V,0~20mA,4~20mA的方案,成为我们现阶段研发的目标。
【发明内容】
本实用新型旨在解决上述问题而提供一种简易PLC的高精度模拟量信号输出电路。
为实现上述目的,本实用新型的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,包括一高速隔离光电耦合器G1、第一运算放大器U1-A、第二运算放大器U1-B和场效应管Q1,所述的高速隔离光电耦合器G1与第一运算放大器U1-A之间还设置有滤波电路,所述的高速隔离光电耦合器G1输出的PWM方波信号与电阻R4匹配后接入滤波电路,滤波电路接入第一运算放大器U1-A的正相输入端,第一运算放大器U1-A的输出端接入第二运算放大器U1-B的反相输入端,第二运算放大器U1-B的输出端连接场效应管Q1。
进一步的,高速隔离光电耦合器G1的引脚2为PWM方波信号的输入端,高速隔离光电耦合器G1的引脚3接地,高速隔离光电耦合器G1的引脚8接+24V电源,高速隔离光电耦合器G1的引脚5接+19V电源,高速隔离光电耦合器G1的引脚6输出隔离后的PWM方波。
进一步的,还包括第一节点和第二节点,第一节点和第二节点之间设置有电阻R2,第一节点连接+24V电源,第二节点设置在高速隔离光电耦合器G1的引脚6的输出端。
进一步的,还包括第三节点和第四节点,电阻R4设置在第二节点和第三节点之间,滤波电路包括电阻R1、电阻R3和电容C6,电阻R1和电阻R3串联后设置在第三节点和第四节点之间,电容C6设置于第四节点和+24V电源电源之间,第四节点连接第一运算放大器U1-A的引脚1。
进一步的,第一运算放大器U1-A的引脚8接地,第一运算放大器U1-A的引脚4接+24V电源,第一运算放大器U1-A的引脚2经电阻R6和电阻R9串联后接+24V电源。
进一步的,还包括第五节点和第六节点,第五节点设置于电阻R6和电阻R9之间,第五节点和第六节点之间设置有电阻R7,第六节点连接第一运算放大器U1-A的引脚3,第三节点和第六节点之间设置有电容C7。
进一步的,还设置有第七节点,第七节点连接第二运算放大器U1-B的引脚2,第七节点经电阻R8后与第六节点连接,第七节点经电阻R5后连接+24V电源。
进一步的,第二运算放大器U1-B的引脚4连接+29V电源,第二运算放大器U1-B的引脚8接地,第二运算放大器U1-B的引脚1经电阻R11和电阻R10串联后接+24V电源,第二运算放大器U1-B的引脚3经电阻R12后连接场效应管Q1的栅极。
进一步的,还包括第八节点,第八节点设置于电阻R11和电阻R10之间,第八节点连接接场效应管Q1的源极,场效应管Q1的漏极接输出端。
进一步的,还包括一电阻R13,电阻R13一端接地,一端接跳线帽19,跳线帽19可接通或断开输出端与电阻R13的连接,从而实现输出电压、电流之间的切换,当场效应管Q1的输出端与电阻R13连接则输出电压形式的模拟量信号;当场效应管Q1的输出端与电阻R13断开连接则输出电流形式模拟量信号。
本实用新型的贡献在于提供了一种简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,得到一种精细电流控制方式,从而达到电流输出目的,另外的由于电流控制的准确性,则为电压输出的准确性奠定了基础。通过高速隔离光电耦合器将PWM方波调整为高电平电压是24V,低电平电压是19V的方波,再通过滤波电路将PWM方波信号直接转换为电压模拟量信号,第一运算放大器将电压模拟量信号放大,第二运算放大器跟随,最终实现电压形式模拟量信号的控制,再连通或者断开场效应管的输出端与电阻R13,实现电压形式模拟量信号输出或者电流形式模拟量信号输出的转换。
【附图说明】
图1是本实用新型的电路图。
【具体实施方式】
下列实施例是对本实用新型的进一步解释和补充,对本实用新型不构成任何限制。
实施例1
如图1所示,本实施例的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,包括一高速隔离光电耦合器G1、第一运算放大器U1-A、第二运算放大器U1-B和场效应管Q1,所述的高速隔离光电耦合器G1与第一运算放大器U1-A之间还设置有滤波电路,所述的高速隔离光电耦合器G1输出的PWM方波信号与电阻R4匹配后接入滤波电路,滤波电路接入第一运算放大器U1-A的正相输入端,第一运算放大器U1-A的输出端接入第二运算放大器U1-B的反相输入端,第二运算放大器U1-B的输出端连接场效应管Q1。高速隔离光电耦合器G1的引脚2为PWM方波信号的输入端,高速隔离光电耦合器G1的引脚3接地,高速隔离光电耦合器G1的引脚8接+24V电源,高速隔离光电耦合器G1的引脚5接+19V电源,高速隔离光电耦合器G1的引脚6输出隔离后的PWM方波。还包括第一节点11和第二节点12,第一节点11和第二节点12之间设置有电阻R2,第一节点11连接+24V电源,第二节点12设置在高速隔离光电耦合器G1的引脚6的输出端。还包括第三节点13和第四节点14,电阻R4设置在第二节点12和第三节点13之间,滤波电路包括电阻R1、电阻R3和电容C6,电阻R1和电阻R3串联后设置在第三节点13和第四节点14之间,电容C6设置于第四节点14和+24V电源电源之间,第四节点14连接第一运算放大器U1-A的引脚1。
高速隔离光电耦合器G1实现控制信号与转换电路的全隔离,主控输出的PWM脉冲信号从高速隔离光电耦合器G1的引脚2输入,与高速隔离光电耦合器G1的引脚3构成回路点亮高速隔离光电耦合器G1内部发光管。此时高速隔离光电耦合器G1的引脚6得到的信号还是方波信号,但由于高速隔离光电耦合器G1的供电是24V,且高速隔离光电耦合器G1的引脚5接的是19V,因此该隔离后的PWM方波实际上调整为高电平电压是24V,低电平电压是19V。
隔离后的PWM方波信号经过R4电阻匹配后,接到电阻R3,电阻R1和电容C6组成的滤波电路上,滤波电路可将PWM方波信号直接转换为电压模拟量信号。
转换后的压模拟量信号会在19V-24V之间变化,并输入到第一运算放大器U1-A的引脚1,第一运算放大器U1-A、电阻R6、电阻R9和电阻R7共同构成了一个同相放大电路,根据需要把输入电压放大1.1倍后再从第一运算放大器U1-A的引脚3输出。其中电容C7用于高通滤波让电路更稳定,防止自激。
实施例2
如图1所示,第一运算放大器U1-A的引脚8接地,第一运算放大器U1-A的引脚4接+24V电源,第一运算放大器U1-A的引脚2经电阻R6和电阻R9串联后接+24V电源。还包括第五节点15和第六节点16,第五节点15设置于电阻R6和电阻R9之间,第五节点15和第六节点16之间设置有电阻R7,第六节点16连接第一运算放大器U1-A的引脚3,第三节点13和第六节点16之间设置有电容C7。还设置有第七节点17,第七节点17连接第二运算放大器U1-B的引脚2,第七节点17经电阻R8后与第六节点16连接,第七节点17经电阻R5后连接+24V电源。第二运算放大器U1-B的引脚4连接+29V电源,第二运算放大器U1-B的引脚8接地,第二运算放大器U1-B的引脚1经电阻R11和电阻R10串联后接+24V电源,第二运算放大器U1-B的引脚3经电阻R12后连接场效应管Q1的栅极。还包括一电阻R13,电阻R13一端接地,一端接跳线帽19,跳线帽19可接通或断开输出端与电阻R13的连接,从而实现输出电压、电流之间的切换,当场效应管Q1的输出端与电阻R13连接则输出电流形式的模拟量信号;当场效应管Q1的输出端与电阻R13断开连接则输出电压形式模拟量信号。
放大后的电压信号再通过电阻R8匹配以及电阻R5上拉后直接送到第二运算放大器U1-B的反相输入端,即第二运算放大器U1-B的引脚2,此时第二运算放大器U1-B,电阻R11,电阻R12和场效应管Q1,组成了电压信号转电流信号的电路,第二运算放大器U1-B的引脚2电压直接决定第二运算放大器U1-B的引脚3的输出电压,经过匹配电阻R12后驱动场效应管Q1,电压越高,导通性越好,负载则能获得可控制的电流。图中R13电阻为电流转电压的分压电阻,R13与R10的比例可选择输电压的最大值,因此只要短路场效应管Q1输出端与电阻R13,则能获得电压信号。
尽管通过以上实施例对本实用新型进行了揭示,但本实用新型的保护范围并不局限于此,在不偏离本实用新型构思的条件下,对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本实用新型的权利要求范围内。

Claims (10)

1.简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,包括一高速隔离光电耦合器G1、第一运算放大器U1-A、第二运算放大器U1-B和场效应管Q1,其特征在于:所述的高速隔离光电耦合器G1与第一运算放大器U1-A之间还设置有滤波电路,所述的高速隔离光电耦合器G1输出的PWM方波信号与电阻R4阻抗匹配后接入滤波电路,滤波电路接入第一运算放大器U1-A的正相输入端,第一运算放大器U1-A的输出端接入第二运算放大器U1-B的反相输入端,第二运算放大器U1-B的输出端连接场效应管Q1。
2.如权利要求1所述的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,其特征在于:高速隔离光电耦合器G1的引脚2为PWM方波信号的输入端,高速隔离光电耦合器G1的引脚3接地,高速隔离光电耦合器G1的引脚8接+24V电源,高速隔离光电耦合器G1的引脚5接+19V电源,高速隔离光电耦合器G1的引脚6输出隔离后的PWM方波。
3.如权利要求2所述的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,其特征在于:还包括第一节点(11)和第二节点(12),第一节点(11)和第二节点(12)之间设置有电阻R2,第一节点(11)连接+24V电源,第二节点(12)设置在高速隔离光电耦合器G1的引脚6的输出端。
4.如权利要求3所述的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,其特征在于:还包括第三节点(13)和第四节点(14),电阻R4设置在第二节点(12)和第三节点(13)之间,滤波电路包括电阻R1、电阻R3和电容C6,电阻R1和电阻R3串联后设置在第三节点(13)和第四节点(14)之间,电容C6设置于第四节点(14)和+24V电源电源之间,第四节点(14)连接第一运算放大器U1-A的引脚1。
5.如权利要求4所述的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,其特征在于:第一运算放大器U1-A的引脚8接地,第一运算放大器U1-A的引脚4接+24V电源,第一运算放大器U1-A的引脚2经电阻R6和电阻R9串联后接+24V电源。
6.如权利要求5所述的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,其特征在于:还包括第五节点(15)和第六节点(16),第五节点(15)设置于电阻R6和电阻R9之间,第五节点(15)和第六节点(16)之间设置有电阻R7,第六节点(16)连接第一运算放大器U1-A的引脚3,第三节点(13)和第六节点(16)之间设置有电容C7。
7.如权利要求6所述的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,其特征在于:还设置有第七节点(17),第七节点(17)连接第二运算放大器U1-B的引脚2,第七节点(17)经电阻R8后与第六节点(16)连接,第七节点(17)经电阻R5后连接+24V电源。
8.如权利要求7所述的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,其特征在于:第二运算放大器U1-B的引脚4连接+29V电源,第二运算放大器U1-B的引脚8接地,第二运算放大器U1-B的引脚1经电阻R11和电阻R10串联后接+24V电源,第二运算放大器U1-B的引脚3经电阻R12后连接场效应管Q1的栅极。
9.如权利要求8所述的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,其特征在于:还包括第八节点(18),第八节点(18)设置于电阻R11和电阻R10之间,第八节点(18)连接接场效应管Q1的源极,场效应管Q1的漏极接输出端。
10.如权利要求9所述的简易PLC的高精度模拟量信号输出电路,其特征在于:还包括一电阻R13,电阻R13一端接地,一端接跳线帽(19),跳线帽(19)可接通或断开输出端与电阻R13的连接,从而实现输出电压、电流之间的切换,当场效应管Q1的输出端与电阻R13连接则输出电压形式的模拟量信号;当场效应管Q1的输出端与电阻R13断开连接则输出电流形式模拟量信号。
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