پایه های ورودی و خروجی دیجیتال سنسورهای صنعتی و PLC و سروو درایور ها چگونه کار میکنند .
روشن و خاموش شدن بار
بار ( load ) دو پایه دارد و الکتریسیته را برای جابجایی پیام یا توان بکارمیگیرد .
- روشن شدن بار = روان شدن جریان
- خاموش شدن بار = روان نبودن جریان
برای روشن کردن بار و روان ساختن جریان در آن ، باید در دو سوی آن ناهمسانی ولتاژ پدید آوریم. برای پدید آوردن ناهمسانی ولتاژ ، یک سوی بار به ولتاژ بالا و سوی دیگه به زمین بسته میشه.
- بار افت دهنده ی ولتاژ است .
- پیش از بار ، ولتاژ بالا ( فرا ) است .
- پس از بار ولتاژ پایین ( فرو ) است .
- جریان از ولتاژ بالا ( فرا ) به ولتاژ پایین ( فرو ) میرود .
سوئیچ چیست ؟
- برای روشن شدن بار ، باید جریان از آن رد شود .
- برای روان شدن جریل ، مدار باید بسته باشد .
- سوئیچ دستگاهی برای باز و بسته کردن مدار است .
- سوئیچ با باز و بسته کردن مدار ، روشن و خاموش شدن بار را کنترل میکند .
با فشار دادن دکمه سوئیچ ، پایه های آن از هم باز یا به هم بسته میشوند و این راهی برای گذر جریان میبندد یا باز میکند . سوئیچ ساده با دو پایه ، دو حالت کاری دارد .
- دو پایه آن به هم بسته است = روان شدن جریان .
- دو پایه آن از هم باز است = جریان نیست .
سوئیچ به دو گونه میتونه در مدار جای گیرد .
- فراسو = high side = سوئیچی که قبل از بار و در سوی ولتاژ بالا ( فرا ) بسته شده و پس از بسته شدن پایه های آن به هم ، هر دو پایه ی آن به ولتاژ بالا ( فرا ) بسته میشود.
- فروسو = low side = سوئیچی که پس از بار و در سوی ولتاژ پایین ( فرو ) بسته شده، و پس از بسته شدن پایه های آن به هم، هر دو پایه ی آن به ولتاژ پایین ( فرو ) بسته شده .
ورودی ها و خروجی های دیجیتال
پایه های ورودی و خروجی دیجیتال ، سیگنال دیجیتال را میان دستگاه ها جابجا میکنند . سیگنال دیجیتال ، دو حالت دارد : روشن و خاموش .
چگونه پیام روشن و خاموش میان دو دستگاه جابجا شود؟ با کمک یک دیود و یک سوئیچ میخواهیم چگونگی کارکرد پایه های ورودی و خروجی را توضیح دهیم .
- یک مدار ساده با یک سوئیچ و یک دیود بسازید .
- مدار را از میان به دو نیم میکنیم . تکه ی سوئیچ دار را در دستگاه فرستنده سیگنال و تکه ی دیود دار را در دستگاه گیرنده ی سیگنال میگذاریم.
- پایه ی آزاد سوئیچ میشود پایه ی خروجی و پایه ی آزاد بار میشود پایه ی ورودی .
دو گونه پایه ی ورودی و دو گونه خروجی داریم:
- ورودی و خروجی فراسو (high side) ، جفت همکار هم هستند و هنگامی که مدار بسته شود ، به همدیگر بسته شده و ولتاژ آنها ، ولتاژ بالا ( فرا ) است ، چون پیش از بار ( افت دهنده ی ولتاژ ) هستند.
- ورودی و خروجی فروسو (low side) ، جفت همکار هم هستند و هنگامی که مدار بسته شود به همدیگر بسته میشوند و ولتاژ آنها ، ولتاژ پایین ( فرو ) میشود چون پس از بار هستند .
رفتار پایه ها با جریان
برای اینکه بفهمیم پایه های ورودی و خروجی با جریان چه رفتاری دارند ، رفتار چهار پایه در مدار ساده را بررسی میکنیم . پایه ها چهار کار با جریان میکنند :
- سورس یا فراده : جریان را از ولتاژ بالا میدهد .
- فراگیر : جریان را از ولتاژ پایین میگیرد . آنکه جریان را از سورس میگیرد .
- فروران : جریان را به ولتاژ پایین میراند . آنکه جریان را بسوی سینک میراند .
- سینک یا فروکش : جریان را به ولتاژ پایین میکشد .
سینک و سورس جریان
- سورس کردن جریان = فرادادن جریان .
- سینک کردن جریان = فروکشیدن جریان .
این واژه ها ، رفتار پایه های VCC و زمین و همچنین پایه های خروجی را با جریان توضیح میدهند ولی درباره ی پایه های ورودی چه ؟ آیا میتوان گفت پایه های ورودی هم جریان را سینک و سورس میکنند یا نیازمند واژه های دیگری هستیم ؟ فراگیر و فروران .
پایه های ورودی و خروجی هم میتوانند چهار کار با جریان انجام دهند. چهار گونه پایه داریم که دو جفت هستند که تنها میتونند به هم بسته شوند:
- جفت فراسو : پایه های خروجی فراده (سورس) و خروجی فراگیر جریان .
- جفت فروسو : پایه های خروجی فروکش و ورودی فروران روانه .
خروجی های دیجیتال سنسور های مجاورتی
با الگوی سوئیچ ، کارکرد پایه های خروجی سنسورهای مجاورتی را روشن می کنم .
- خروجی PNP ، مانند سوئیچ فراسو ( سوئیچ high side ) است که پایه ی خروجی را به ولتاژ بالا ( VCC ) میبندد و جریان رو فرامیده ( سورس میکنه ) .
- خروجی NPN ، همچون سوئیچ فروسو ( سوئیچ low side ) است که پایه ی خروجی را به ولتاژ پایین ( زمین ) میبندد و جریان رو فرومیکشه ( سینک میکنه ) .
الگوی چهارپایه برای مدار پایه های ورودی و خروجی
الگوی پیشین ، کارکرد خروجی دیجیتال سنسورهای مجاورتی را روشن میکند ولی برای خروجی های PLC پاسخگو نیست . در الگوی تازه ، دو پایه ی دیگر افزون بر پایه های ورودی و خروجی دست اندر کار هستند . الگویی که همانند ورودی های PLC کار کند ، دو ویژگی نو باید داشته باشد .
- هر دو پایه ی بار در دسترس است برای جداروانسازی (ایزوله کردن) .
- بار از هر دو سو روشن میشود برای اینکه بتوانیم هر دو گونه ورودی را با سیم بندی بسازیم .
جداروانسازی ( ایزوله کردن )
هنگامی که هم VCC و هم GND در دستگاه خروجی باشند ، دو دستگاه از هم جداروان (ایزوله ) هستند.
پایه های ورودی دوکاره
اگر هر ورودی دو پایه داشته باشد ، میتوان با یک سیم بندی ورودی فراسو و با سیم بندی دیگر ورودی فروسو ساخت . ولی اگر 10 ورودی داشته باشیم به 20 پایه نیاز است . راه چاره چیست ؟ بار ها باید از هر دو سو روشن شوند . یک سر همه ی بار ها هم ، به هم بسته میشود و به آن میگوییم پایه ی مشترک.
- اگر پایه ی مشترک زمین شود ، پایه ی دیگر باید VCC بشود و همه ی ورودی ها فراسو هستند.
- اگر پایه ی مشترک به VCC بسته شود ، پایه های دیگر باید زمین بشوند و همه ی ورودی ها فروسو میشوند .
ورودی های دیجیتال PLC و سروو درایور دلتا
پیشتر کارکرد پایه های ورودی را با دیود نوری ساده سازی کردیم ، اکنون برای روشن سازی شیوه کارکرد پایه های ورودی بجای یک دیود ، به دو دیود نیاز است که کاتد به آند ، به هم بسته شده اند . ویژگی آنها این است که جریان از هر سو بیاید ، یکی از دیود ها روشن میشود.
- برای هر پایه ی ورودی دستگاه های صنعتی مانند PLC یا سروو درایور ، یک اپتوکوپلر دوسویه درون دستگاه هست .
- یک سر اپتوکوپلر ، پایه ی ورودی است. سر دیگر همه ی اپتوکوپلر ها ( برای همه ی پایه ها ) به هم بسته شده و پایه ی مشترک است.
- نام پایه ی همبسته شده در PLC دلتا SS و در سروو درایور دلتا COM+ است .
کاربرد اپتوکوپلر دو سر طلا برای پایه های ورودی PLC چیست ؟
با سیم بندی ، گونه ی ورودی رو گزینش میکنیم .
- گونه یکم ورودی PLC : فراسو یا high side ( بسته میشه به ولتاژ بالا ) و فراگیر جریان ( جریان رو از سورس میگیره ) است .
- گونه دوم ورودی PLC : فروسو یا low side ( بسته میشه به ولتاژ پایین ) و فروران جریان ( جریان رو به سینک میده ) است .
ورودی های دیجیتال سروو درایور دلتا
در PLC دلتا DVP14SS2 ، منبع تغذیه داخلی نداشتیم ، ولی در سروو درایور دلتا A2 ، تغذیه ی درونی هست و میتوان مدار ورودی را با تغذیه ی درونی یا بیرونی بست .
- پایه ی COM- اگر زمین یا GND نامگذاری میشد ، بهتر بود .
- پایه ی COM+ ، پایه ای است که به یک سر همه ی اپتوکوپلر ها بسته شده .
سیم بندی برای اینکه همه ی پایه های ورودی سروو درایور ، فراسو یا high side باشند و فراگیر جریان باشند .
سیم بندی برای اینکه همه ی پایه های ورودی سروو درایور ، فروسو باشند و فروران جریان باشند .
خروجی های دیجیتال PLC و سروو درایور دلتا
برونگذارهای PLC یا از گونه ی ترانزیستوری است یا رله ای .
خروجی رله ای PLC دلتا
برونگذار های رله ای ، میتوانند فرابسته یا فروبسته باشند ، وابسته به اینکه پایه های C1 و C2 به کجا بسته شوند .
- پایه های برونگذار Y0 , Y1 , Y2 اگر روشن شوند ، به پایه ی C1 بسته میشوند .
- پایه های برونگذار Y3 , Y4 , Y5 اگر روشن شوند ، به پایه ی C2 بسته میشوند .
خروجی ترانزیستوری PLC دلتا
برونگذار های ترانزیستوری همگی با ماسفت های N ساخته شده اند و همگی فروبسته هستند و به زمین میبندد و روانه رو هم فروکش میکنند .
- پایه ی ZP زمین هست و UP پایه ی VCC هست .
خروجی های دیجیتال سروو درایور دلتا
برونگذار های دوگانی ( خروجی ها دیجیتال ) سروو درایور دلتا A2 ، همگی با ترانزیستور NPN ساخته شده اند و فروبسته هستند ( به ولتاژ پایین میبندند ) و فروکش روانه هستند . هر برونگذار دیجیتال دوپایه دارد :
- DOX+ همان پایه ی برونگذار است .
- DOX- پایه ای است که یا به زمین درونی ( COM- ) یا به زمین بیرونی بسته میشود .
برونگذار های دیجیتال سروو درایور این توانایی را دارند که از همدیگر نیز جداروان ( ایزوله ) باشند .
