连接数字输出信号至DAQ设备
本节内容包含
本文档主要介绍连接和配置NI DAQ设备进行数字输出信号测量的详细步骤。使用NI DAQ硬件设备前，请确保已安装应用程序开发环境和NI-DAQmx驱动程序。详细信息，请参阅安装LabVIEW和NI-DAQmx。
数字输出基础
数字信号有两个离散电平，即高电平和低电平。数字输出设备可控制和转换数字脉冲的状态。数字输出线可逐线进行编程可也将线集合为端口（通常为4条或8条线）进行编程。此外，计数器设备也可产生数字输出脉冲及脉冲序列。
数字输出信号主要有四种类型，分别对应不同的逻辑家族：TTL、漏极、源级和继电器。信号的连线方式根据负载和DAQ设备不同而有所不同。
TTL数字输出
晶体管 - 晶体管逻辑(TTL)兼容信号具有下列特点：
- 0 V至0.8 V = 逻辑低
- 2 V至5 V = 逻辑高
许多NI DAQ产品支持TTL数字I/O线测量。不同设备的数字线数量不同，但均支持双向传输和相同的逻辑电平。您可在软件中将线或端口配置为输入或输出。此外，大部分设备还拥有上拉/下拉（或两者兼备）电阻，在无信号连接的情况下也能控制逻辑电平。数字输入应用有接收TTL信号和传感外部设备的状态（如下图所示的开关状态等）。数字输出应用有发送TTL信号和设置外部设备状态（如图中的LED的状态）等。
图1. TTL 数字I/O连接
漏极数字输出
漏极数字输出是指通道开启后数字输出(DO)引脚被驱动至COM（参考地）。漏极输出不能给外部设备提供电源。描述漏极设备的常见术语有NPN、集电极开路、常高和IEC负逻辑等。
漏极数字输出通道可以直接与多种工业设备相连，如螺线管、电机、激励器、继电器和照明设备等。请确保连接至DO通道的设备符合DAQ设备的输出规范。更多信息请参阅设备的产品规范。
请将外部设备两端分别连接DO端子和外部电源的正极，并将电源负极连接至4个COM引脚，如图2所示。
图2. 连接源极输入设备至漏极数字输出
模块启动/闭合电感或诸如螺线管、电机和继电器等储能设备时，如设备没有回扫保护功能，则需外接一个反激式二极管，如图3所示。
图3. 连接反激式二极管
源级数字输出
源极数字输出是指通道开启后数字输出(DO)引脚被驱动至Vsup。因此，源级输出给外部设备提供电源。描述源级设备的常见术语有PNP、发射极开路、常低和IEC正逻辑等。
源级数字输出通道可以直接与多种工业设备相连，如螺线管、电机、激励器、继电器和照明设备等。请确保连接至DO通道的设备符合DAQ设备的输出规范。更多信息请参阅设备的产品规范。
源级数字输出DAQ设备必须连接一个外部电源。该电源为连接至数字输出通道的设备提供电流。请将电源正极连接至Vsup，电源负极连接至COM引脚。数字I/O设备的各Vsup引脚在内部相连，因此只需连接一个外部电源至设备。更多信息请参阅设备的产品规范。请连接外部设备或负载至DO端子，连接设备的公共端至COM端子（参考地），如图4所示。
图4. 连接漏极输入设备至源级数字输出
继电器输出
每个继电器通道带有2个可互换的端子CHa和CHb。连接负载至NI 9481 C系列源级数字输出模块时，请将负载正接线端连接至CHa或CHb端子，负载接地端连接电源正极或负极。请将剩下的CHa或CHb端子连接至电源的另一接线端。图5为接线图示例。
图5. 连接负载至继电器输出
通道开启后，与负载连接的端子为负载提供电流或电压。通道断开后，端子不再提供电流或电压。
感性负载连接至继电器输出时，由于感性负载会存储一定的能量，继电器打开和闭合时会产生一个较大的反电动势。该回扫电压可能会损坏继电器输出和外部电源。请连接一个外部反激式二极管来保护直流感性负载，或使用MOV保护交流感性负载，如图6所示。
图6. 保护DC和AC感性负载
可编程上电状态
NI-DAQmx支持多种NI DAQ设备的PFI和DIO线可编程上电状态。用户可设置计算机启动或在NI-DAQmx中重置设备时设备的物理通道状态。您可通过软件对PFI和DIO线编写上电时的值：
- 高阻抗输入
- 输出驱动0
- 输出驱动1
设备写入EEPROM的数量有限，因此请不要频繁更改上电状态。
连接信号前，请先了解设备的引脚分布。
- 打开Measurement & Automation Explorer (MAX)，展开“设备和接口”。
- 右键单击设备名称，选择“设备引脚”。
图7. 设备引脚帮助
下列引脚类型对应于数字输出测量：
- DOx：数字输出—后接数字表示通道号。举例来说，如DAQ设备有8个数字输出通道，则引脚分布图上连接器的引脚为DO 0至DO 7。
- PFI: Programmable Function Input（可编程函数输入） —该端子可通过软件配置为数字输入或输出通道。
- Px.y：端口X线Y—与数字输出引脚(DO)相同，为方便起见指定了端口中的线。
- D GND：数字地—该引脚提供DO通道的参考地。在部分多功能DAQ设备上，D GND可能在电气上与AI GND和AO GND相连。
- COM：公共地—所有DO通道的公共地端子。根据设备的不同，该接地端可能与大地隔离，也可能不与大地隔离。
通过MAX，您可快速验证测量系统的精度。使用NI-DAQmx的全局虚拟通道可在不编程的情况下配置数字输出。虚拟通道是NI-DAQmx驱动构架的一个概念，它表示包括名称、物理通道、输入端连接、信号测量或生成的类型以及换算信息在内的一组属性设置。
请按照下列步骤进行操作：
- 在NI MAX中，右键单击“数据邻居”并选择“新建”。
- 选择“NI-DAQmx全局虚拟通道”，并单击“下一步”。
- 选择“生成信号»数字输出»线输出”。
图8. 创建NI-DAQmx虚拟通道
- 选择line 0或其他用于连接数字输出的物理通道。物理通道指测量和产生模拟信号或数字信号的接线端或引脚。
图9. 设备物理通道
- 单击“下一步”，输入全局虚拟通道的名称或使用默认名称。
- 单击“完成”，在MAX中看到以下屏幕：
图10. 在MAX中设置数字输出通道
- 在“设置”选项卡上单击“线取反”可反转线的极性。
接下来，请将数字信号实际连接至数字输出设备。数字信号应与输出配置一致。请将TTL信号连接至双向TTL输出端子（如图1）。请将源级数字输入设备连接至漏极数字输出端子（如图2）。请将漏极数字输入设备连接至源级数字输出端子（如图4）。请将负载正负极接线端连接至继电器输出的CHa和CHb（也可相反）端子（如图5）。
NI-DAQmx全局虚拟通道可预览测量结果。
- 在MAX中单击“NI-DAQmx全局通道”选项卡，然后单击“运行”按钮。
- 单击圆形按钮开始/暂停数字输出。
图11. 在MAX中预览数字输出产生
此外，您也可保存NI-DAQmx全局虚拟通道的配置以供未来参考。
如设备支持可编程上电状态（参考设备产品规范），请按照下列步骤在MAX中配置数字I/O线。
- 右键单击“设备和接口”下的设备名称，选择“属性”。
- 单击“上电状态”选项卡。设备的数字线按端口（线的集合）列出。
图12. 在MAX中设置上电状态
- 数字线的上电状态可设为逻辑低、逻辑高或三态（浮动）。点击全选按钮可应用至端口下的所有线。