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【运动控制】关于GPIO通用输入口是NPN型数字输入

【运动控制】关于GPIO通用输入口是NPN型数字输入

  • 1.背景
  • 2.NPN晶体管
  • 3.工作原理

1.背景

1.1、数字输入Digital Input:
数字输入是指只处理两种状态的输入信号:高电平和低电平(通常用0和1来表示)。
它是一种离散信号,与模拟输入(可以处理连续变化的电压或电流,一般是电压)相对。
两种状态:数字输入只能识别两个明确的状态:高电平(如5V或24V)或低电平(如0V)。
高电平(High Level):表示输入端的电压在一定阈值之上(例如24V系统中为大约20V-24V)。
低电平(Low Level):表示输入端的电压在一定阈值之下(例如24V系统中为0V-5V)。
数字输入有叫低速输入。

数字输入通常用于读取来自开关、按钮、限位开关、接近传感器等设备的信号,
这些设备的输出要么是通断(ON/OFF),要么是高低电平状态。

数字输入的典型场景:
开关信号:比如一个机械按钮,按下是低电平,释放是高电平。
限位开关:当机械运动达到特定位置时,限位开关闭合,给控制器发送低电平信号。

2.NPN晶体管

三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结。
两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区,排列方式有PNP和NPN两种。

NPN/PNP晶体管 是一种三极管类型,常用于数字电路。它有三个端子:基极 (B)、集电极 ©、和发射极 (E)。
关于NPN和PNP晶体管示意图:
在这里插入图片描述

3.工作原理

关于NPN型:
NPN型输入 是一种常见的工业控制接口,它主要依赖 NPN晶体管 的工作原理来传递信号。

在NPN型传感器中,内部开关的接线通常如下:
集电极(C):连接到负载或信号输出端。(当传感器被激活时,集电极通过开关与发射极连接)
发射极(E):连接到地(GND),形成回路。(当开关闭合时,集电极与发射极之间形成电流路径,从而使输出端(通常连接到GPIO)拉低到接近0V。)
总结来说,内部开关的确是将集电极与发射极连接,这样可以实现将输出信号拉低的功能。

NPN型可简称N型,N表示信号端为负电压输出;内部开关连接于信号端与负极;
(PNP型:可简称P型,P表示信号端为正电压输出;内部开关连接于信号端与正极。)
换句话说,当基极上有正电压时,NPN晶体管导通,允许电流从集电极流向发射极(从正电源流向地)。其中基极可以类别水龙头上阀门;

为什么说NPN型输入端口是低电平输入触发?
在触发时通过内部开关将信号端(连接集电极)拉到地,形成低电平触发信号。这是它与PNP型传感器的主要区别,后者在触发时输出高电平。


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