ЖУРНАЛ СТА 3/2014

дится в выключенном состоянии (от +15 до +30 В), и U 1 , при которых канал включён (от –3 до +5 В). При обрыве цепи подключения конт- ролируемого контакта ко входу модуля разность потенциалов между входом DI и общим проводом блока питания 24 В будет равна U 0 , то есть будет соответ- ствовать состоянию, когда контроли- руемый контакт выключен. Таким обра- зом, для того чтобы различить эти два состояния, необходимо при помощи резистора, включённого параллельно контакту, обеспечить протекание неко- торого различимого тока по входной цепи, когда контролируемый контакт разомкнут (рис. 2), и сделать так, чтобы оптрон U из логического элемента с двумя состояниями превратился, как минимум, в двухразрядный АЦП. Для доступных на рынке блок-кон- тактов, концевых выключателей и реле обычно указывается минимальное зна- чение тока, протекание которого через замкнутый контакт гарантируется про- изводителем при некотором номиналь- ном напряжении, приложенном к кон- такту в замкнутом состоянии, скажем, 10 мА при 30 В. Для уверенного распознавания разомкнутого состояния контакта в пол- ном диапазоне рабочих температур и значений выходного напряжения источ- ника питания ток через шунтирующий резистор R ш должен быть много меньше минимального тока во включённом со- стоянии и много больше максимально- го тока, протекающего по входной цепи модуля при обрыве цепи подключения контролируемого контакта ко входу мо- дуля. В электронике понятие «много меньше» или «много больше» обычно выражается в количественном отноше- нии в 5–10 раз. Исходя из этого, полу- чаем следующие оценки пороговых значений тока и напряжения для вход- ной цепи модуля, упрощённая схема ко- торой показана на рис. 2: 1. Уровень логической единицы: 0 В ≤ U 1 ≤ 5 В при I 1 ≥ 10 мА. 2. Уровень логического нуля: 15 В ≤ U 0 ≤ 30 В при 1 мА ≤ I 0 ≤ 2 мА. 3. Обрыв цепи: от 15 В ≤ U 0 ≤ 30 В при 0 мкА ≤ I 0 < 200 мкА. Таким образом, для распознавания уровня логической единицы через контролируемый контакт в замкнутом состоянии должен протекать ток суще- ственной величины, что означает высо- кое энергопотребление системы с боль- шим количеством дискретных входов. Даже если предположить, что все контролируемые контакты боKльшую часть времени разомкнуты, ток величи- ной 2 мА, протекающий через каждый шунтирующий резистор R ш , для конт- роллера с 64 дискретными входами при- водит к увеличению потребляемой мощности на 3 Вт. Решить данную проблему можно только путём использования импульс- ного режима оценки состояния каждо- го канала, когда ток пропускается через контролируемую цепь на короткий про- межуток времени, в течение которого проводится оценка текущего логиче- ского состояния. В этой связи при проектировании мо- дуля DIM766 классическая схема вход- ных цепей модуля дискретного ввода, показанная на рис. 1, была преобразо- вана в схему многоканального модуля аналогового ввода, позволяющего оце- нивать сопротивление подключённых к его входам цепей, как показано на рис. 3. Микроконтроллер через цепи опто- развязки поочерёдно подключает каж- дый вход модуля к выходу мультиплек- сора MUX, который связан с узлом из- мерения напряжения DA1 и узлом из- мерения тока DA2. Очевидно, что при этом остальные семь входов модуля от- ключены от измерительных цепей и по ним не протекает ток от источника пи- тания 24 В. Выходы узла измерения напряжения DA1 и узла измерения тока DA2 под- 74 СТА 3/2014 АППА РАТ НЫЕ С Р Е ДС Т В А / П РОМЫШЛ Е ННЫЕ КОН Т РОЛЛ Е РЫ www.cta.ru Контролируемый контакт Блок питания 24 В + DI +5 В̶ R U R ш R н I н I 0 U 0/1 Контролируемый контакт Блок питания 24 В + DI1̶ R ш АЦП DA1 DA2 MUX Микроконтроллер Питание аналоговой части Ножевые контакты распределения потенциала питания R ш DI8 Интерфейс SPI Управление мультиплексором Контролируемый контакт U I Условные обозначения: R – резистор ( R ш – шунтирующий резистор); U – напряжение ( U 0 – канал выключен, U 1 – канал включён); I 0 – ток во входной цепи при разомкнутом контакте; DI – дискретный вход. Рис. 2. Схема с шунтирующим резистором R ш , подключённым параллельно контролируемому контакту Условные обозначения: R ш – шунтирующий резистор); U – напряжение; DI – дискретный вход; MUX – мультиплексор; DA1 – узел измерения напряжения; DA2 – узел измерения тока. Рис. 3. Упрощённая схема входных цепей модуля дискретного ввода DIM766