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入力回路と出力回路がソース型同士、またはシンク型同士である場合の接続法

ハードウェア: FieldPoint>>Discrete I/O Modules>>FP-DI-300

問題:

入力側と出力側の機器が同じタイプ(例:どちらもシンク型、あるいはどちらもソース型)の機器がありますが、これらを接続するにはどのようにすればよいですか?



解決策:

シンク型の出力回路をシンク型の入力回路に接続する方法

シンク型出力回路をシンク型入力回路に接続した場合、グランドと負荷はありますが電圧ソースが存在しません。従って、電圧ソースが必要となります。この場合プルアップ抵抗を、I/Oの出力と電圧ソースとの間に接続して下さい。この抵抗器がソース型のI/Oの代わりに電圧をもたらし、抵抗器があることで動作時にグランドへ短絡せずに済みます。図1はシンク型同士の接続方法を示します。

シンク型同士の接続例
図1. シンク型デジタル入出力回路

抵抗器は以下の2つの条件で選定して下さい。まず、シンク型出力がグランド電位の際に、適切な電流を流せる抵抗値とします。次に、出力がOFF(ラインに電圧がかかる)の場合に、十分にライン電圧を引き上げられる抵抗にします。以下にこの回路を使用する場合に必要な抵抗値の計算例を示します。この例では電圧ソースが24 V、シンク型入力の入力抵抗(入力インピーダンス)が5 kΩ、抵抗器に流れる最大電流が20 mA、立ち上がりのしきい値が3 Vとします。

抵抗値の下限をオームの法則から計算します。

    V = I*R
    R = V/I
    R = 24 V / 20 mA = 1.2 kΩ(抵抗値の下限)

分圧回路の計算式から抵抗値の上限を計算します。

    Vn = 出力端の電圧
    Vt = 電圧ソース
    R1 = シンク型入力の入力抵抗
    R2 = プルアップ抵抗の抵抗器

    Vn = Vt*(R1/(R1+R2)) ←分圧回路の式より
    R2 = Vt*R1/Vn-R1
    R2=24 V * 5 kΩ/3 V - 5 kΩ = 35 kΩ

従って、この例の場合は抵抗値を1.2 kΩ~35 kΩの範囲から選定することになります。

メモ:High論理(1、True、ON)の場合、出力回路のトランジスタがONとなりデジタル出力はグランドに接続されます。この動作により、入力回路では電圧が0となります。出力がLow論理(0、False、OFF)の場合、回路はグランドから切り離され、電圧ソースからの電圧により入力回路では電圧が検出されます。すなわち、論理が反転します。出力が1の場合には入力では0を、出力が0の場合は入力では1を検出します。

ソース型の出力回路をソース型の入力回路に接続する方法

ソース型の出力回路がソース型の入力回路に接続する場合、電圧ソースが2つあり負荷が1つあります。入力がHighであるかLowであるかを判断するのは入力点での電圧レベルであるため、プルダウン抵抗が必要となります。プルダウン抵抗は信号線とグランドの間に挿入し、入力回路の電圧ソースがを切り離す必要があります。図2はソース型同士の接続方法を示します。

ソース型同士の接続例
図2. ソース型デジタル入出力回路

ソース型出力回路が電圧ソースに接続されている場合、抵抗器は適切な電流を流せる値とします。電圧ソースがデジタル出力に接続されていない場合、抵抗器は"浮いている"(グラウドに接続されていない)状態とならない小さな値とします。入力回路には電圧ソースが接続されていないため,プルダウン抵抗は入力回路のトランジスタからのリーク電流によって入力がHighにならない程度であれば問題ありません。この値はトランジスタのリーク電流により決定されますが、一般的には極めて小さい値であるためプルダウン抵抗は100 kΩ以下程度で十分となります。 以下にこの回路を使用する場合に必要な抵抗値の計算例を示します。この例では電圧ソース24 V、抵抗器に流れる最大電流が20 mAとします。

抵抗値の下限をオームの法則から計算します。

    V = I*R
    R = V/I
    R = 24 V / 20 mA = 1.2 kΩ(抵抗値の下限)

従って、この例の場合は抵抗値を1.2 kΩ~100 kΩの範囲から選定することになります。

シンク、ソース型のI/O回路に関しては、関連リンクにある技術サポートデータベース 2HOE7K5F:「シンク、ソースについて」を参照してください。



関連リンク:

技術サポートデータベース 2HOE7K5F: シンク、ソースについて



添付:





報告日時: 04/01/2002
最終更新日: 11/26/2008
ドキュメントID: 2K0D6H5F

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