Дискретный вход что это

Дискретный вход что это

Что нужно для того, чтобы стать профессиональным разработчиком программ для микроконтроллеров и выйти на такой уровень мастерства, который позволит с лёгкостью найти и устроиться на работу с высокой зарплатой (средняя зарплата программиста микроконтроллеров по России на начало 2017 года составляет 80 000 рублей). Подробнее.

В этой статье я попробую объяснить “на пальцах”, что такое дискретный вход. Профессионалов просьба иметь ввиду, что почти все мои статьи предназначены для новичков, поэтому иногда приходится жертвовать точностью ради “понятности”.

И для начала надо объяснить слово “дискретный”, потому как я уверен, что не все это четко понимают.

Дискретный — это прерывистый, разделённый. То есть это противоположность понятия “непрерывный” (бесконечный).

Отсюда дискретный сигнал — это прерывистый сигнал (или сигнал, который имеет какое-то конечное число значений, например, уровней напряжения). То есть сигнал, который изменяется не плавно, а скачками. Например, если речь идёт о напряжении, то дискретный сигнал может принимать в каком-то диапазоне два или несколько фиксированных значений. Например, в диапазоне 0. 5 В это могут быть сигналы с напряжением 0В, 1В, 3В, 5В.

Но если уж мы говорим о цифровой технике и, в частности, о дискретных входах микроконтроллеров, то дискретные сигналы обычно могут иметь только два значения: 0В и +UВ. То есть логический 0 и логическая 1. Здесь U — напряжение питания схемы на микроконтроллере или внешний источник питания.

Фактически в характеристиках микроконтроллера обычно указываются диапазоны напряжений, которые соответствуют логическому нулю и логической единице. Например, напряжение в диапазоне 0. 1 В считается логическим нулём, а в диапазоне 4. 5 В — логической единицей.

Что же происходит в том случае, если на входе будет напряжение от 1 до 4 В?

А ничего. Переключения из нуля в 1, или из 1 в 0 просто не произойдёт, и состояние входа микроконтроллера будет оставаться таким, каким оно было после последнего переключения (точнее, таким его будет считать микроконтроллер, который отличает ноль от единицы по своим внутренним правилам).

А теперь давайте очень упрощённо попробуем представить, как работает дискретный вход микроконтроллера (см. рис.).

Итак, если контакты выключателя замкнуты, то на входе есть напряжение. Будем считать это логической единицей. Если контакты разомкнуты, то напряжения нет — это логический ноль.

Напряжение есть — лампочка горит — микроконтроллер знает, что на входе логическая единица. Если же “в горнице темно”, то это логический ноль.

На самом деле никаких лампочек внутри микроконтроллера, конечно, нет. И переключатели к входам подключается обычно так, как показано на следующем рисунке.

Здесь напряжение на вход подаётся через сопротивление. А сам вход либо замыкается на общий провод (тогда напряжения на входе нет — логический ноль), либо, если контакты выключателя разомкнуты, то через резистор поступает напряжение на вход — это логическая единица.

Выбор сопротивления резистора зависит от напряжения питания и от характеристик входов микроконтроллера.

Напряжение подаётся через резистор, потому что обычно допустимые токи входов имеют ограничение. Кроме того, это позволяет сделать малопотребляющие дискретные входы микроконтроллера (а энергосбережение — это важная тема).

Типы дискретных входов

В автоматизации различают три типа дискретных входов:

  1. “Сухой контакт”.
  2. Постоянное напряжение (обычно 0. 24 В).
  3. Переменное напряжение (0. 220 В).

К входу микроконтроллеров напрямую можно подключить только сигнал второго типа (точнее, не совсем напрямую, а через резистор как на рис. 2).

“Сухой контакт” — это сигнал, который не имеет встроенного источника энергии. Например, это может быть переключатель (как на рисунках), контакты реле или дискретный выход типа “открытый коллектор” (о дискретных выходах мы ещё поговорим).

“Сухой контакт” к входу микроконтроллера подключить можно, но в такой схеме включения это будет уже не “сухой контакт”, а вариант с рис. 2, то есть постоянное напряжение.

Что касается постоянного напряжения, то в схемах на микроконтроллерах обычно используется тот же источник питания, от которого запитан сам микроконтроллер.

Но можно использовать и сторонний источник напряжения, при условии, что общий (минусовой) вывод этого источника соединён с общим проводом схемы на микроконтроллере.

Напряжение такого источника может быть намного больше, чем напряжение питания микроконтроллера. Но надо помнить, что входные токи портов ввода-вывода микроконтроллера имеют ограничения, поэтому надо подбирать резистор таким образом, чтобы ни при каких обстоятельствах эти ограничения не были превышены. Но это уже отдельная история.

Читайте также:  Пунктирный шрифт в ворде

Входы и выходы — это базовое понятие любого контроллера умного дома, будь то промышленный контроллер (Beckhoff, Овен, Siemens, ABB), специальный контроллер для системы Умный Дом (Wiren Board, EasyHomePLC, Evika) или распределённая система KNX или HDL. В любой системе есть элементы типа «Модуль бинарных (дискретных) входов» или «Блок аналоговых выходов».

Поскольку для расчёта системы и вообще понимания того, откуда берётся её стоимость, очень важно знать разницу между входами и выходами, расскажу подробнее о них.

Вход контроллера

Вход — это клемма для подключения какого либо устройства, которое передаёт информацию в контроллер. На входы контроллера подключаются источники сигнала.

Выключатель — это источник сигнала. Сигнал может быть либо «нажато» либо «не нажато». То есть, либо логический ноль, либо логическая единица. Выключатель подключается к клемме контроллера, которая видит, нажат он или нет.

Тут мы переходим к понятию того, что вход и выход может быть дискретным (бинарным или цифровым его могут называть) или аналоговым. Дискретный — значит, воспринимающий либо единицу, либо ноль. Выключатель подключается к дискретному входу, так как он либо нажат, либо не нажат, других вариантов нет.

Дискретный вход может либо ожидать появления какого-то напряжения, либо замыкания входа на землю. Например, контроллер ОВЕН ПЛК воспринимает как логическую единицу появление на входе напряжения от +15 до +30 вольт. А контроллер WirenBoard ожидает, что на входе появится земля (GND). В первом случае на выключатель надо подать +24В, чтобы при нажатии кнопки на вход контроллера пришли +24 вольта, во втором — на выключатель подаём общий минус (землю), при нажатии она придёт на контроллер.

Датчик движения также подключается к дискретному входу контроллера. Датчик либо подаёт сигнал о том, что движение есть, либо о том, что движения нет. Вот схема подключения датчика Colt XS:

Два левых контакта — напряжение питания датчика, +12 вольт. Два средних контакта — тревожный контакт, он нормально-замкнут. То есть, если движения нет, то N и С замкнуты, если движение появляется, то N и С размыкаются. Так сделано для того, чтобы если злоумышленник перережет провод датчика или повредит датчик, то цепь разорвётся, что приведёт к сработке сигнализации.

В случае с контроллером Овен (а также Beckhoff и большинством других контроллеров), нам надо подать на N +24 вольта, а С подключить ко входу контроллера. Если контроллер видит на входе +24В, то есть, логическую единицу, то всё в порядке, движения нет. Как только сигнал пропадает, значит, датчика сработал. В случае с контроллером, который детектирует не напряжение, а землю, мы подключаем N к общему минусу контроллера, С так же к его входу.

Контакты Т датчика — это тампер. Они также нормально замкнуты, размыкаются при вскрытии корпуса датчика. Такие контакты есть у многих элементов охранных систем.

Датчик протечки воды — также подключается к дискретному входу. Принцип тот же, но он, как правило, нормально-разомкнут. То есть, при отсутствии протечки сигнала нет.

Аналоговый вход контроллера видит не просто есть сигнал или нет сигнала, он видит величину сигнала. Универсальный аналоговый сигнал — это от 0 до 10 вольт постоянного тока, такой сигнал даёт множество разных датчиков. Либо от 1 до 10 вольт. Есть ещё токовый сигнал — от 4 до 30 миллиампер. Почему не от ноля, а от 1 вольта или 4 миллиампер? Чтобы понимать, работает ли вообще датчик. Если датчик с выходным сигналом 1-10 вольт выдаёт 1 вольт, значит, это соответствует минимальному уровню измеряемой величины. Если 0 вольт — значит, он выключен или сломан или провод оборван.

Датчики температуры могут выдавать от 0 до 10 вольт. Если по паспорту датчик измеряет температуру в диапазоне от 0 до +50 градусов, значит, сигнал 0 вольт соответствует 0 градусов, сигнал 5 вольт соответствует +25 градусов, сигнал 10 вольт соответствует +50 градусов. Если датчика измеряет температуру в диапазоне от -50 до +50 градусов, то 5 вольт от датчика соответствуют 0 градусов, а, скажем, 8 вольт от датчика соответствуют +30 градусам.

То же с датчиком влажности или освещённости. Смотрим диапазон измерения параметра, смотрим выходной сигнал и можем получить точную измеряемую величину.

То есть, аналоговый вход измеряет величину сигнала: ток или напряжение. Или, например, сопротивление, если говорить о резистивных датчиках. Многие датчики выпускаются в разных модификациях: с выходом по току или по напряжению. Если нам для системы надо найти какой-то редкий датчик, например, уровня определённого газа в воздухе, то, скорее всего, у него будет выход либо 0-10В, либо 4-20мА. У более продвинутых — интерфейс RS485, о нём чуть позже.

Читайте также:  Как запустить fig cropper

Датчики угарного газа, природного газа (метана) и пропана обычно имеют дискретный выход, то есть, подключаются к дискретному входу контроллера и подают сигнал, когда значение измеряемой концентрации газа становится опасным. Датчики уровня углекислого газа или кислорода дают аналоговое значение, соответствующее уровню газа в воздухе, чтобы контроллер сам мог принимать решение о каком-то действии.

Выходы контроллера

Выходы — это клеммы, на которые сам контроллер может подать сигнал. Контроллер подаёт сигнал, чтобы чем-то управлять.

Дискретный выход — это выход, на который контроллер может подать либо логический ноль, либо логическую единицу. То есть, либо включить, либо выключить.

Свет без регулировки яркости подключается к дискретному выходу.

Электрический тёплый пол — тоже к дискретному выходу.

Клапан перекрывания воды, или электрическая розетка, или вентилятор вытяжки, или привод радиатора — они подключаются к дискретным выходам контроллера.

В зависимости от конкретного модуля дискретных выходов выход может быть либо транзисторным, то есть, требующим реле для управления каким-то мощным прибором, либо релейным, то есть, к нему сразу можно что-то подключить. Надо смотреть характеристики выхода — коммутируемое напряжение и ток. Важно понимать, что если написано, что выход коммутирует 230 вольт 5 ампер резистивной нагрузки, то это относится только к лампочке накаливания. Светодиодная лампа — надо делить ток на десять. Блоки питания и электромоторы тоже далеко не резистивная нагрузка.

Аналоговый выход — клемма, на которую контроллер может подать сигнал не только включено-выключено, но определённое значение управления. Это те же 0-10 (или 1-10) вольт либо 4-20 миллиампер. Далее на этот управляющий сигнал мы подключаем либо диммер освещения, либо регулятор скорости вращения вентилятора либо что-то ещё, имеющее соответствующий вход.

Управление освещением — это силовой диммер, который в зависимости от сигнала 0-10 вольт с контроллера даёт на выходе от 0 до 230 вольт переменного тока для питания ламп накаливания или диммируемых светодиодных ламп.

Для светодиодных лент используется ШИМ-диммер (или ШИМ-драйвер или блок питания с диммированием), он по сигналу 0-10 либо 1-10 вольт с контроллера подаёт на ленту широтно-импульсно модулированный сигнал для диммирования. Подробнее про ШИМ у меня написано здесь.

Для вентиляторов используется тиристорный регулятор.

Интерфейсы контроллера

Ещё у любого контроллера есть разные интерфейсы связи, которые определяют, с какими ещё устройствами он может общаться. Интерфейсы связи обычно двухсторонние, то есть, контроллер может передавать на них информацию и получать информацию о состоянии.

Интерфейс Ethernet — это подключение к компьютерной сети и интернету для управления с мобильного приложения или общения с другими контроллерами.

Интерфейс RS-485 Modbus — самый распространённый для связи с разной техникой. Это кондиционеры, вентмашины, различные датчики и исполнительные устройства, модули расширения и много чего ещё.

RS-232 это интерфейс с маленькой дальностью линии. Обычно это, например, GSM модемы.

KNX — интерфейс связи с шиной KNX, на которой может находиться очень много устройств всех видов.

Получаем такую сводную картинку по входам и выходам контроллера:

Пример

Возьмём для примера ОВЕН ПЛК160.

У него 16 дискретных входов, из них 4 быстродействующих, то есть, подходящих для подключения быстро меняющихся сигналов, например, счётчиков импульсов. Напряжение на входе должно быть от 15 до 30 вольт, чтобы контролер считал его единицей.

12 дискретных выходов с коммутацией до 250 вольт 3 ампера. То есть, это 690 ватт при напряжении 230В. Подойдёт для десятка ламп накаливания или светодиодных ламп. Для тёплого пола или розеток надо ставить дополнительное реле с бОльшим током коммутации.

8 аналоговых входов. Входы можно настроить на приём унифицированных сигналов 0-10В, 0-5мА, 0-20мА, 4-20мА.

4 аналоговых выхода. В зависимости от модификации контролера выходной сигнал будет либо по напряжению (0-10), либо по току (4-20), либо изменяемый.

Интерфейсов связи у него много: Ethernet, RS-485, RS-232, USB (для прошивки).

При стоимости в 32 тысячи это отличный контроллер, на котором можно много чего реализовать даже без дополнительных блоков. И это контроллер промышленного класса надёжности.

Читайте также:  Как узнать дату покупки телефона

Про то, что такое умный дом на промышленном контроллере, а также подробнее про входы и выходы можно почитать здесь:

63,881 total views, 160 views today

Я занимаюсь проектированием инженерных систем для квартир и загородных домов: электрика, слаботочные системы, Умный Дом. Вопросы и задачи высылайте, пожалуйста, на почту mail@home-matic.ru

Нашли ошибку в тексте? Выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter, она будет исправлена автором.

Похожие посты:

  1. Умный Дом на центральном контроллере (ПЛК)Небольшой ликбез про построение системы Умный Дом на центральном контроллере.
  2. Монтаж кабеля для Умного ДомаКак я уже писал, самым неразумным способом экономии в строительстве.
  3. Что можно установить из Умного ДомаПоскольку далеко не все разбираются в том, что умеет современный.
  4. Умный дом Larnitech — обзор системыРасскажу про ещё один достаточно крупный бренд систем Умный Дом.
  5. Аудио мультирум на Sonos: подбор оборудованияУже несколько раз писал про мультирум аудиосистемы для квартир и.
  6. Ещё раз о входах и выходах контроллераВ очередной раз сталкиваюсь с тем, что у многих людей.
  7. Выбор контроллера сети Z-Wave: Fibaro и VeraКонтроллер сети Z-Wave определяет то, насколько тонко мы сможем настроить.

Входы и выходы контроллера (ПЛК) : 6 комментариев

Отличная информация, спасибо большое! Начинаю изучать ПЛК, и эта статья дала мне понять что такое аналоговые и дискретные входывыходы, и в чем между ними разница. Есть небольшие орфографические ошибки в тексте 🙂 «…требующим реле для кпрувления каким-то мощным прибором, ибо релейным, то есть, к нему сразу можно что-то подключить. «

Дискретный вход (Цифровой вход) — это вход прибора или контроллера для подключения неких внешних устройств или датчиков, чей выход имеет конечное число устойчивых состояний. В системах мониторинга, сетевой автоматики, в охранно-пожарных системах и охранном телевидении, например, таких состояния 2: "замкнуто" и "разомкнуто". Примером дискретного входа может служить, например, шлейф многих охранных сигнализаций, срабатывающих на разрыв линии. Каждый вход для подключения охранных шлейфов в таких системах, по сути, является дискретым входом, который воспринимает только 2 состояния — или обрыв, или, наоборот, замыкание.

Аналоговый вход — более широкое понятие. В отличии от дискретных сигналов (когда имеется конечное число устойчивых состояний, например 2) аналоговые сигналы могут иметь сложную форму и зависимости. Например, изменяющийся уровнеь напряжения или тока в цепи — это аналоговый сигнал. Аналоговый вход контроллера представляет собой вход т. н. АЦП (аналого-цифрового преобразователя — специального устройства, преобразующего аналоговый сигнал в цифровую последовательность (код) для дальнейшей обработки внутри контроллера. Аналоговые входы можно использовать, например, для измерения уровня напряжения, величины сопротивления или протекающего тока и т. д. и т. п.

Дискретный выход (Цифровой выход) — это выход датчика или контрольного прибора, который имеет 2 устойчивых состояния, например, "замкнут" и "разомкнут". Это может быть дверной датчик охранной сигнализации (магнитоконтакт, "геркон"), концевой выключатель, кнопка или выход реле какого-либо прибора. На самом деле, даже транзисторный выход микроконтроллера (типа "открытый коллектор") так же является дискретным, т.к. тоже имеет 2 устойчивых состояния — включен или выключен (транзистор открыт или транзистор закрыт), но в современной автоматике чаще всего можно встретить дискретный выход именно в виде контактов реле, работающих на замыкание, размыкание, или с перекидной контактной круппой — выходы "нормально замкнут" (НЗ, NC), "нормально разомкнут" (НР, NO) и "общий" (C).

«Сухой контакт» — термин, означающий отсутствие гальванической связи между этим контактом и другими электрическими цепями прибора или с землей. То есть это контакт, который гальванически полностью отвязан от всех цепей управляющего устройства. Согласно другом определению «сухим контактом» называют контакт, между выводами которого в любом состоянии нет никакого подведенного напряжения (при отсутствии внешних цепей). Пример «сухого контакта» — выходы реле различных приборов, выключатели, кнопки и т. п.

В противоположность «сухому контакту» существует понятие «мокрый контакт». Это контакт, который в одном из своих положений имеет некое самостоятельно создаваемое напряжение между своими выводами и/или не имеет гальванической развязки с остальными цепями прибора и его источником питания. Пример такого контакта — аналоговый вход контроллера, оптической развязки или выход типа «открытый коллектор».

Ссылка на основную публикацию
Где находится облачное хранилище на андроиде самсунг
Не все владельцы мобильных устройств Samsung знают, что в их распоряжении есть полезный сервис Samsung Cloud. В данной статье мы...
Во время записи произошла неопознанная ошибка obs
Если вы хотите начать потоковую передачу своим бесчисленным неиспользованным и в настоящее время неизвестным поклонникам по всему миру, Open Broadcast...
Возобновить работу системы или удалить данные
После включения, через некоторое время появляется надпись на экране: Загрузчик возобновления Windows Последняя попытка возобновления работы системы из прежнего места...
Где находятся сервера steam
Please complete the security check to access youhack.ru Why do I have to complete a CAPTCHA? Completing the CAPTCHA proves...
Adblock detector