浅谈光耦电路在开关量采集电路中的设计

开关量采集电路适用于对开关量信号进行采集，如循环泵的状态信号，进出仓阀门的开关状态灯开关量。污染源在线检测仪可采集16路开关信号，输入24VDC；设定当输入范围为18~24VDC时，认为是高电平，被监视的设备处于工作状态；当输入低于18VDC时，认为是低电平，被监视的设备处于停止状态。

为了避免电气特性及恶劣工作环境带来的干扰，该电路采用光电耦合器TLP521对信号实现了一次电-光-电的转换，从而起到输入\输出隔离的作用。

同时，电路中还添加了LED工作指示灯，可以使用户对每一通路的工作情况一目了然。其中一路的开关量采集电路如图1所示：

                                                          图1 开关量采集电路

光耦TLP521将红外发光二极管和发光三极管相互绝缘的组合在一起，发光二极管为输入回来，它将电能转换成光能；发光三极管为输出回路，它将光能再转换成电能，实现了两部分电路的电气隔离。

当输入范围为18~24VDC时，认为是高电平，此时光耦导通，电阻R1和R3和发光二极管公头构成输入回路。

根据光耦导通时电流为4~10mA，当输入最高电压24V时，

当输入低于18V时认为是低电平，此时光耦的工作电流肯定低于4mA，此时光耦不导通，电阻R1，R3和R2公头构成输入回路，所以：

即R1+R3+R2 > 4.5KΩ。在设计中，选择R1 = R3 = 2KΩ，R2 = 1KΩ。

光耦导通的最小电流为4mA，根据光耦的电路传输比CTR(Current Transfer Ratio)为50%，指当管压降Uce足够大时，集电极电流IC与发光二极管输入电流IF的百分比，所以集电极电路：IC =IF * 50% = 4mA * 59 = 2mA，同时为了使光电三极管尽快进入饱和区，选取上拉电阻 R4 = 4.7KΩ。

最后，为了保护光耦，防止大的输入电压突变，在限流电阻R2的两端并联肖特基二极管1N5819.

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