接近开关,光耦

型号：中国沪工集团  LJ18A3-8-Z/CX   （四线制   NPN  常开-常闭）

目的：将接近开关的信号赋给蜂鸣器，但是接近开关一般接24VDC，假如有高电平的输出，那么不能直接接到FPGA引脚或者单片机的IO口上，我知道的有两种方法：

方法一：光电隔离

           我这里采用的是TLP-521-4

           电路图如下：

           

方法二：http://bbs.21ic.com/icview-167011-1-1.html

joyme的话：（自己去理解）

段落一：没有必要那么复杂，传感器信号无非是高电平或低电平，所以检测时只考虑把IO拉低就好，高电平阻止进入MCU
如果NPN是OC(集电极开路输出)则直接接到MCU IO口，IO口上拉一个电阻就好了
如果NPN输出不是OC，接一个二极管阻止24V串入MCU就好

段落二：有什么干扰？为什么24V对单片机会毁灭性打击？

1、接近开关既没有大电流、高电压，又没有高频切换，何来你说的那么严重的干扰？

2、24V是接近开关的电源，你也不会傻到直接把24V连到单片机上吧

我前面的帖子说了，接近开关多数为OC输出，即只会拉低，不会主动输出高电平(估计也是考虑设计兼容性)，所以只需加上拉电阻到单片机电源就可以把信号直接接MCU的IO口
即使不是OC输出，高电平是24V，也可以用我说的另一种方式加一个二极管阻止高电平到IO口就搞定了

 

FPGA程序（很简单）：

`timescale 1ns/1ns
module clk_ctrl(clk,rst_n,clk_out,signal_in,signal_out);
input clk;//50MHZ,T=20ns
input rst_n;
input signal_in;
output clk_out;
output signal_out;

reg clk_out_reg;//T=2*(50000*20)=2000000ns,即500HZ
reg[15:0] cnt;
reg signal_out;
reg signal_reg;

always@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
begin
cnt <= 16'b0;
end
else
if(cnt == 16'b1100_0011_0101_0000)
cnt <= 16'b0;
else
cnt <= cnt + 1'b1;
end

always@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
begin
clk_out_reg <= 1'b0;
end
else if(cnt == 16'b1100_0011_0101_0000)
begin
clk_out_reg <= ~clk_out_reg;
end
end

assign clk_out = clk_out_reg;

always@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
signal_reg = signal_in;
signal_out = signal_reg;
end

endmodule

其中：signal_in是信号输入（黑色线），signal_out绑定蜂鸣器的引脚。

 

关于NPN接近开关的简单介绍：

PNP与NPN型传感器根本的区别在哪？

PNP与NPN型传感器其实就是利用三极管的饱和和截止，输出两种状态，属于开关型传感器。但输出信号是截然相反的，即高电平和低电平。NPN输出是低电平0，PNP输出的是高电平1。

   

    PNP与NPN型传感器（开关型）分为六类：

    1、NPN-NO（常开型）

    2、NPN-NC（常闭型）

    3、NPN-NC+NO（常开、常闭共有型）

    4、PNP-NO（常开型）

    5、PNP-NC（常闭型）

    6、PNP-NC+NO（常开、常闭共有型）

    PNP与NPN型传感器一般有三条引出线，即电源线VCC、0V线，out信号输出线。

    1、PNP类

    PNP是指当有信号触发时，信号输出线out和电源线VCC连接，相当于输出高电平的电源线。

    对于PNP-NO型，在没有信号触发时，输出线是悬空的，就是VCC电源线和out线断开。有信号触发时，发出与VCC电源线相同的电压，也就是out线和电源线VCC连接，输出高电平VCC。

    对于PNP-NC型，在没有信号触发时，发出与VCC电源线相同的电压，也就是out线和电源线VCC连接，输出高电平VCC。当有信号触发后，输出线是悬空的，就是VCC电源线和out线断开。

    对于PNP-NC+NO型，其实就是多出一个输出线OUT，根据需要取舍。

    2、NPN类

    NPN是指当有信号触发时，信号输出线out和0v线连接，相当于输出低电平，ov。

    对于NPN-NO型，在没有信号触发时，输出线是悬空的，就是0v线和out线断开。有信号触发时，发出与OV相同的电压，也就是out线和0V线连接，输出输出低电平OV。

    对于NPN-NC型，在没有信号触发时，发出与0V线相同的电压，也就是out线和0V线连接，输出低电平0V。当有信号触发后，输出线是悬空的，就是0V线和out线断开。

    对于NPN-NC+NO型，和NPN-NC+NO型类似，多出一个输出线OUT，及两条信号反相的输出线，根据需要取舍。

 

集电极开路输出的结构OC门（理解）

我们先来说说集电极开路输出的结构。集电极开路输出的结构如图1所示，右边的那个三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路（左边的三极管为反相之用，使输入为“0”时，输出也为“0”）。对于图1，当左端的输入为“0”时，前面的三极管截止（即集电极C跟发射极E之间相当于断开），所以5V电源通过1K电阻加到右边的三极管上，右边的三极管导通（即相当于一个开关闭合）；当左端的输入为“1”时，前面的三极管导通，而后面的三极管截止（相当于开关断开）。

我们将图1简化成图2的样子。图2中的开关受软件控制，“1”时断开，“0”时闭合。很明显可以看出，当开关闭合时，输出直接接地，所以输出电平为0。而当开关断开时，则输出端悬空了，即高阻态。这时电平状态未知，如果后面一个电阻负载（即使很轻的负载）到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了，所以这个电路是不能输出高电平的。

再看图三。图三中那个1K的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合，则有电流从1K电阻及开关上流过，但由于开关闭和时电阻为0（方便我们的讨论，实际情况中开关电阻不为0，另外对于三极管还存在饱和压降），所以在开关上的电压为0，即输出电平为0。如果开关断开，则由于开关电阻为无穷大（同上，不考虑实际中的漏电流），所以流过的电流为0，因此在1K电阻上的压降也为0，所以输出端的电压就是5V了，这样就能输出高电平了。但是这个输出的内阻是比较大的（即1KΩ），如果接一个电阻为R的负载，通过分压计算，就可以算得最后的输出电压为5*R/(R+1000)伏，即5/(1+1000/R)伏。所以，如果要达到一定的电压的话，R就不能太小。如果R真的太小，而导致输出电压不够的话，那我们只有通过减小那个1K的上拉电阻来增加驱动能力。但是，上拉电阻又不能取得太小，因为当开关闭合时，将产生电流，由于开关能流过的电流是有限的，因此限制了上拉电阻的取值，另外还需要考虑到，当输出低电平时，负载可能还会给提供一部分电流从开关流过，因此要综合这些电流考虑来选择合适的上拉电阻。

如果我们将一个读数据用的输入端接在输出端，这样就是一个IO口了（51的IO口就是这样的结构，其中P0口内部不带上拉，而其它三个口带内部上拉），当我们要使用输入功能时，只要将输出口设置为1即可，这样就相当于那个开关断开，而对于P0口来说，就是高阻态了。

对于漏极开路（OD）输出，跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应管即可。这样集电极就变成了漏极，OC就变成了OD，原理分析是一样的。

另一种输出结构是推挽输出。推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关，当要输出高电平时，上面的开关通，下面的开关断；而要输出低电平时，则刚好相反。比起OC或者OD来说，这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话，就会产生很大的电流，有可能将输出口烧坏。而上面说的OC或OD输出则不会有这样的情况，因为上拉电阻提供的电流比较小。如果是推挽输出的要设置为高阻态时，则两个开关必须同时断开（或者在输出口上使用一个传输门），这样可作为输入状态，AVR单片机的一些IO口就是这种结构。

试验图片如下：

 

 

 

 

   

 

转载于:https://www.cnblogs.com/chasing/p/3647346.html