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电磁流量计报警输出(小流量报警、流量上下限报警、反向流量报警),脉冲/频率信号输出,导通时最大电流为250mA ; 而MSP430单片机I/O输出端口输出VOH(高电平)或VOL(低电平)时,所有输出端口的IOH(拉电流)、IOL(灌电流)总和必须小于6mA,不能满足输出电流要求,因此需要在输出通道加入电流放大电路。
晶体管是常用的电流放大器件,但多个输出通道会增加较多的分立元件,给控制电路板面积增加困难。ULN2003集成了7个达林顿管,每个达林顿管有95v的耐压,最大可以提供500mA的电流,一共可以支持230W负载。2003的输入通道,输入电流不超过1.35m4,输入电压兼容TTL和CMOS电平,因此特别适合低电压逻辑电路支持大功率负载。
ULN2003每个通道为集电极开路输出,正常工作需要外部提供电源和上拉电阻。电磁流量计变送器输出通道可以选择外部供电模式,系统接入外部电源与嵌入式主机电源功率不在一个等级,可能会造成不同电源系统的相互干扰,由于2003输入和输出采用不同的参考地,又可能造成输出信号错误;更严重的是一旦外部电源发生故障,可能使整个变送器损坏。工业现场又存在电场、磁场等各种干扰。因此,在输出通道中需要加入隔离器件,以抑制干扰的影响。
如前所述,输出通道的结构包括:电流放大电路,隔离电路,驱动电路。电流放大电路由ULN2003构成, MCu的IO端口作为输入端,输出端为隔离电路提供有一定电流驱动能力的输出信号,最后由驱动电路驱动负载。驱动电路仍由ULN2003组成,为了提高带负载能力,可以将ULN2003的两个通道并联使用,可以提高导通电流。输出通道原理框图如下:
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