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