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基础知识与术语解释

从用途、种类到接口回路的特性，清晰易懂地解释数字输入输出。

目录

1. 什么是数字输入输出板？

这是为向计算机增设并行（Parallel）输入输出数字信号的功能而需要用到的接口板。如果使用数字输入输出产品，除了监视（读出）各种控制回路的继电器、操作开关、测量仪器等的状态，进行指示灯、LED、7段显示器、继电器的控制输出外，还可作为与PLC（程序装置）等控制器进行数字通信的接口使用。

2. 数字输入输出板的种类与用途

2-1. 光电耦合器隔离输入输出型号

这是用光电耦合器隔离板内部的逻辑回路与输入输出回路的型号。将信号（信息）转换成光传递，可防止操作回路上发生的电气干扰的侵入。但是，为了驱动光电耦合器，需要从外部供给直流电源。用于与数字开关、显示器等操作回路为5-48V直流的弱电设备连接。

Isolation of the I/O circuit and the logic circuit inside the board using a photocouplermodal window

2-1-1. 高速光电耦合器隔离输入输出型号

这是在隔离元件上使用高速光电耦合器，高速传递信号的型号。在要求高速输入输出时使用。

标准型号的响应速度在 200µsec以内。

2-1-2. 电源内置光电耦合器隔离输入输出型号

内部的逻辑回路是指配置隔离的直流电源的型号。由于能够向光电耦合器的驱动与操作回路供电，在不能准备电源时方便。

2-2. 接点输出型号

这是不隔离板内部的逻辑回路与输入输出回路，直接连接的型号。与光电耦合器隔离输入输出型号相比，能够高速响应。但是，由于易受电气干扰的影响，适合噪声环境良好、能够缩短配线距离的场合。在连接小型继电器、控制器等输入输出回路为 5VDC / 3.3VDC、TTL / LVTTL 的设备时使用。

Relay used in output circuitmodal window

2-3. 非隔离输入输出型号

这是不隔离板内部的逻辑回路与输入输出回路，直接连接的型号。与光电耦合器隔离输入输出型号相比，能够高速响应。但是，由于易受电气干扰的影响，适合噪声环境良好、能够缩短配线距离的场合。在连接小型继电器、控制器等输入输出回路为 5VDC / 3.3VDC、TTL / LVTTL 的设备时使用。

Direct connection of the logic circuit inside the board and the I/O circuit without isolationmodal window

2-3-1. 双向输入输出型号

这是不隔离板内部的逻辑回路与i8255 PPI或者同等的双向输入输出回路，直接连接的型号。可通过编程，以8点为单位更改输入输出点数（方向）。在连接输入输出回路为TTL(5VDC)或者 LVTTL(3.3VDC)、需要双向输入输出的设备时使用。

3. 输出回路

根据用途、电气特性，将数字输入输出的输出回路分为以下几种。

3-1. 晶体管输出（无源接点输出）

这是使用半导体元件——晶体管，驱动、开闭直流负荷的输出回路。与接点输出不同，由于没有实际的接点，也被称作“无源接点输出”。

3-1-1. 光电耦合器隔离集电极开路输出（灌电流型号）

这是输出晶体管的集电极成为输出端子，处于开路（Open）状态的输出回路。内部逻辑为“ON(短路)：1、OFF(开路)：0”。这是当输出晶体管“ON（负荷工作）”时，电流从负荷流进输出端子的灌电流型号。一般用于向12 - 48VDC的弱电设备输出信号。

Output circuit where the output transistor collector becomes the output terminal and the status becomes openmodal window

3-1-2. 光电耦合器隔离输出（拉电流型号、共阳极型号）

这是输出晶体管的发射极成为输出端子的输出回路。内部逻辑为“ON(短路)：1、OFF(开路)：0”。这是当输出晶体管“ON（负荷工作）”时，电流从输出端子流出负荷的拉电流型号。这是因为对抗对地短路的安全性强而在欧洲各国广泛使用的拉电流型号，用于向12 - 48VDC的弱电设备输出信号。

Output circuit where the output transistor emitter becomes the output terminalmodal window

3-1-3. 非隔离TTL集电极开路输出（负逻辑）

这是输出晶体管的集电极成为输出端子，处于开路（Open）状态的输出回路，在输入回路端连接上拉电阻。内部逻辑为“Low(短路)：1、High(开路)：0”的负逻辑。用于向输入回路为TTL设备、5V直流设备输出信号。

Output circuit where the output transistor collector becomes the output terminal and the status is openmodal window

3-1-4. 光电耦合器隔离TTL电平输出（负逻辑）

这是输出晶体管的集电极成为输出端子的输出回路。内部逻辑为“Low：1、High：0”的负逻辑。当输入回路为TTL设备、5V直流设备，操作回路的配线变长时，或者想隔离时使用

Output circuit where the output transistor emitter, isolated by a photocoupler, becomes the output terminalmodal window

3-2. 接点输出（有源接点输出）

这是使用继电器接点，与内部的逻辑回路隔离的输出回路。由于利用实际的接点驱动、开闭符合，也被称作“有源接点输出”。由于不限制电流流向，无论DC（直流）负荷还是连接AC（交流）负荷，均可连接。用于向AC（交流）或者超过48VDC的强电设备输出信号。

Output circuit isolated with internal logic circuit using relay contactmodal window

4. 输入回路

数字输入输出的输入回路有以下几种。

4-1. 直流输入

这是可与晶体管输出、操作回路为直流接点输出的回路连接的输入回路。

4-1-1. 光电耦合器隔离输入（支持灌电流输出型号）

这是光电耦合器的负极为输入端子的输入回路。输入灌电流型号的晶体管输出，或者从继电器开关等输入输出信号。内部逻辑为“ON(短路)：1、OFF(开路)：0”。输入端子为电流流出的拉电流型号。一般用于从12 - 48VDC的弱电设备输入信号。

Input circuit with photocoupler cathode side as input terminalmodal window

4-1-2. 光电耦合器隔离输入（支持拉电流输出型号、共阳极型号）

这是光电耦合器的正极为输入端子的输入回路。输入拉电流型号的晶体管输出，或者从继电器开关等输入输出信号。内部逻辑为“ON(短路)：1、OFF(开路)：0”。输入端子为电流流入的灌电流型号。这是因为对抗对地短路的安全性强，在欧洲各国广泛使用的型号一般用于从12～48VDC的弱电设备输入信号。

Input circuit with photocoupler anode side as input terminalmodal window

4-1-3. 非隔离TTL电平输入（负逻辑）

这是晶体管的基极为输入端子，在5VDC上连接上拉电阻的输入回路。内部逻辑为“Low：1、High：0”的负逻辑。用于从输出回路为TTL设备、5V直流设备输入信号。

Input circuit pulled up at 5 VDC with the transistor base as the input terminalmodal window

4-1-4. 光电耦合器隔离TTL电平输入（负逻辑）

这是光电耦合器的负极为输入端子的输入回路。内部逻辑为“Low：1、High：0”的负逻辑。当输出回路为TTL设备、5V直流设备，操作回路的配线变长时，或者想隔离时使用。

Input circuit with photocoupler cathode as input terminalmodal window

5. 双向输入输出回路

5-1. 非隔离TTL/LVTTL电平输入输出（正逻辑）

这是i8255 PPI（或者与之相当的）输入输出回路。内部逻辑为“Low(短路)：0、High(开路)：1”的正逻辑。在与输入输出回路为TTL设备、5V直流设备或者需要TTL(5VDC)/LVTTL(3.3VDC)的双向输入输出的设备进行信号的输入输出时使用。

i8255 PPI (or equivalent) I/O circuitmodal window

6. 选择窍门

CASE 1 用数字输出板控制继电器

如果使用继电器的ON/OFF控制，通常该装置的个数就是必要的输出点数。当想控制的继电器为10个时，请选择输出点数为10点以上的板。

  • ※
    有的装置具有警报、复位、握手等功能。对于这种情况，需要相应地增加输入输出点数。

CASE 2 用数字输入板监视开关

如果使用开关的ON/OFF监视，通常该装置的个数就是必要的输入点数。当想监视的开关为20个时，请选择输入点数为20点以上的板。

  • ※
    有的装置具有警报、复位、握手等功能。对于这种情况，需要相应地增加输入输出点数。

CASE 3 数字输出板控制BCD/二进制数据输入的7段显示器

CASE 4 用数字输入板从数字开关输入BCD/二进制数据

如果使用一般的十进制或者十六进制型号，通常每一位需要4位（4点）的输出或者输出。当使用3位7段显示器、数字开关时，选择器输入输出点数为12点（4点×3位）以上的板。

  • ※
    有的装置具有警报、复位、握手等功能。对于这种情况，需要相应地增加输入输出点数。

CASE 5 绝对值式（二进制输出）回转式编码器

一般输入点数与一周的分辨率有关。例如，如果使用的是将一周分解为256等份的型号，输出8位(256 = 28)的二进制数据。请参照输入点数为8点以上的板。

  • ※
    有的装置具有警报、复位、握手等功能。对于这种情况，需要相应地增加输入输出点数。
  • ※
    在增量式回转式编码器上使用的是“计数器板”，其上配置计数脉冲个数的功能。

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