變頻器電路中的數(shù)字端子光耦電路應(yīng)用研究

摘 要：作為變頻器日常的維護(hù)人員，除了了解變頻器主路結(jié)構(gòu)和原理外，更需要深入了解其接口電路，也就是變頻器數(shù)字端子的內(nèi)部的光電耦合電路原理，當(dāng)變頻器發(fā)生外部接點故障時，熟知其原理的人才可能快速判斷故障點，進(jìn)而快速排除外部接點故障，從而才能保證設(shè)備快速開機運行。

關(guān)鍵詞：數(shù)字端子；光耦；高電平；低電平

1 光耦器的概念及原理

光電偶合器件（簡稱光耦）是把發(fā)光器件（如發(fā)光二極管）和光敏器件（如光敏三極管）組裝在一起，通過光線實現(xiàn)耦合構(gòu)成電-光和光-電的轉(zhuǎn)換器件。

當(dāng)電信號通過變頻器數(shù)字端子端子外部接點閉合送入光電耦合器的輸入端時，發(fā)光二極管通過電流而發(fā)光，光敏元件（光電三極管）受到光照后產(chǎn)生電流，三極管的CE兩極導(dǎo)通；當(dāng)電信號通過變頻器數(shù)字端子端子外部接點斷開輸入端無信號，發(fā)光二極管不亮，光電三極管截止，CE不通。對于數(shù)位量，當(dāng)輸入為低電平“0”時，光電三極管截止，輸出為高電平“1”；當(dāng)輸入為高電平“1”時，光電三極管飽和導(dǎo)通，輸出為低電平“ 0”。這種“ 0”和“1”進(jìn)入內(nèi)部CPU執(zhí)行程序控制，實現(xiàn)邏輯輸出。

2 光電耦合器的結(jié)構(gòu)及作用

變頻器數(shù)字端子內(nèi)部連接光耦器件，一般有一個二極管和一個光電三極管組成，有的是兩個二極管和一個光電三極管組成，二個二極管在內(nèi)部反相并聯(lián)。因光耦的結(jié)構(gòu)特性，變頻器端子輸入和光電三極管輸出側(cè)需要相互隔離的獨立供電電源，也就是兩電源不能共地。一般變頻器端子輸入側(cè)和內(nèi)部三極管的CE輸出側(cè)都是24V直流電。

3 通用變頻器接口光電耦合電路實例圖：

3.1 雙向發(fā)光二極管光耦電路分析

由圖1中可以看出變頻器數(shù)字輸入端子內(nèi)部光耦電路是雙向二極管控制，即當(dāng)數(shù)字輸入模式選擇參數(shù)設(shè)置為PNP時，電流從24V電源正極24通過軟接點到SC端子再到外部接點閉合后到S1---S8任意端子進(jìn)入內(nèi)部電阻降壓到左邊二極管正向?qū)ê蠼?jīng)過軟接點到24V的負(fù)極形成回路，左邊發(fā)光二極管發(fā)光，光照到光電三極管基極，光電三極管C和E導(dǎo)通將信號送入CPU進(jìn)行程序控制。

當(dāng)數(shù)字輸入模式選擇參數(shù)設(shè)置為NPN時，電流就通過反響二極管構(gòu)成回路執(zhí)行程序控制。

3.2 單向發(fā)光二極管光耦電路分析

由圖2可以看出：以S1開關(guān)支路分析，電流由24V正極經(jīng)過光電二極管，再經(jīng)過R電阻經(jīng)過S1開關(guān)閉合后到24V負(fù)極，形成回路，此時發(fā)光二級管發(fā)光，光照到光電三極管的基極，三極管C和E導(dǎo)通，此時三極管的C極被強制為0V，變頻器內(nèi)部CPU對應(yīng)管腳被置0，反之當(dāng)S1開關(guān)打開后，發(fā)光二級管發(fā)光沒有電流流過，不發(fā)光，三極管C和E截止關(guān)斷，此時三極管的C極被強制為5V電壓，變頻器內(nèi)部CPU對應(yīng)管腳被置“1”高電平，這就是變頻器對開關(guān)信號的采集過程，最終進(jìn)入CPU程序進(jìn)行邏輯控制。

4 結(jié)束語

作為電氣維護(hù)人員，對變頻器內(nèi)部板子電路可以不需要了解太深，如真是內(nèi)部故障只有更換設(shè)備，但我們經(jīng)常遇到的是電機開不起來，而由變頻器控制的電機開不起來往往和變頻器的控制部分有關(guān)系，變頻器的控制部分最主要的是控制端子部分的接線，一般情況下變頻器開不起來都和變頻器控制端子關(guān)系密切，通過對變頻器耦合電路的深入了解，將會大大提高了我們電氣維護(hù)人員處理變頻器故障的能力。