디지탈 입출력 보드 (Digital Input Output Board)


   
업데이트:2017년 2월

1. 디지탈 입출력 보드란?

컴퓨터의 디지탈 신호를 패러럴(병렬)로 입출력하는 기능을 증설하기 위한 인터페이스 보드입니다.

디지탈 입출력 제품을 사용하면, 각종 제어 회로의 릴레이 및 조작스위치 측정기등의 상태를 감시하거나, 램프나 LED 7세그먼트 표시기 및

릴레이 제어 출력외에 PLC등의 콘트롤러와 디지탈 통신을위한 인터페이스로 사용할 수 있습니다.








디지탈 신호인 0과 1을 이용하는 것이어서 컴퓨터에 입력 신호와 출력 신호를 만들수 있는 제품입니다.

일반적으로 ISA슬롯과 PCI슬롯, PCI Express, 노트북용 PCMCIA 그리고 USB 방식, 랜 I/O 등을 말합니다.

여기서 소개하는 콘텍 보드는 컴퓨터에 연결하여 사용할 수 있는 제품으로 프로그램 언어인, Visual C++, Visual Basic 등 대표적인 윈도우즈

프로그램으로 제어할수 있는 보드입니다.

제어하는 대상으로는 스위치의 On/Off, 센서, 계측기, 램프 On/Off, 모터 컨트롤 등 수없이 많은 것을 디지탈 I/O 보드로 제어가 가능합니다.

일반적인 다른 제품으로도 제어는 가능하지만, 컴퓨터에 장착하는 보드를 이용하면 데이타에 관련된 데이타베이스를 구축할 수 있으며 컴퓨터

모니터 화면상에 동작여부를 알수 있어서, 누구든지 쉽게 보고 알수 있게 만들수 있는게 장점이라고 할 수 있습니다.









2. 디지탈 입출력 보드의 타입과 어플리케이션

2-1 포토커플러 절연 입출력 타입

이 유형은 포토커플러를 사용하여 보드 내부의 I/O 회로와 로직 회로를 격리시킵니다.

광(빛)을 이용하여 신호(정보)를 송신함으로써, 동작 회로에서 발생하는 전기적 교란의 영향을 방지할 수 있습니다.

그러나 포토커플러를 구동하려면 외부 DC전원이 필요합니다. 디지털 스위치 및 표시등 5~48VDC를 사용하여 약한 전기 장치에 작동 회로를

연결하는데 사용됩니다.


포토커플러(Photo Coupler)란 무었인가?




- 포토커플러는 입력전기신호와 출력전기신호를 "빛"으로써 전달하는 역할을 합니다.

- 일반적으로 발광소자와 수광소자를 하나의 Package에 결합하여 입출력간을 전기적으로 절연시켜 광으로 신호를 전달하는 소자입니다.

- Opto Coupler, Opto Isolator, Photo Isolator라고도 합니다.




포토커플러(Photo Coupler)의 일반적 특징

1. 입출력간이 전기적으로 완전히 절연되어 있으며, 전위차가 다른 두 회로간의 신호전달에 사용된다.

2. 신호전달이 단 방향이므로 출력으로부터 입력에 대한 영향이 없다.

3. 논리소자와의 인터페이스가 용이하고 응답속도가 빠르다.

4. 소형, 경량이므로 실장밀도를 높일수 있다.

5. 수명이 반영구적이며, 높은 신뢰성을 갖는다.

6. 포토커플러는 빛을 이용하여 신호전달을 하기 때문에 잡음에 강하다.




포토커플러(Photo Coupler)의 출력단 형태별 종류 및 특징

1. Single TR : 범용으로 가장 많이 사용하고 있으며, 전류 전달효율에 따라 Rack가 구분된다. AC와 DC 입력타입으로 나눠진다.

2. Darling TR : 저전류의 인가로 높은 출력전류를 갖는 타입으로, CMOS IC와의 인터페이스가 용이하나 스위칭속도가 늦다.

3. Logic IC : 출력 효율은 낮지만 고속의 스위칭 스피드가 요구되는 TTL과의 인터페이스가 용이하다.




===>>> 디지탈 입출력 보드에서 절연형 보드를 선택할 수 있습니다
<<<===




2-1-1 고속 포토커플러 절연 입출력 타입


이 타입은 고속 포토커플러 절연 소자를 사용하여 신호 전송 속도를 향상시킵니다.

이 유형은 고속 입출력이 필요한 경우에 사용됩니다.





2-1-2 전원이 내장된 포토커플러 절연 입출력 타입

내부 논리 회로는 절연 DC 전원을 갖추고 있습니다.

포토커플러의 드라이브 및 작동 회로에 전원이 공급되기 때문에 전원을 외부에서 공급할 수 없는 경우에 사용합니다.






2-2 접점 출력 타입


이 타입은 출력 회로에 릴레이를 사용합니다.

보드 내부의 로직회로와 출력회로는 릴레이 접점으로 절연되어 있습니다.

또한 전류가 흐르는 방향에 제한이 없으므로 AC(교류) 부하도 연결할 수 있습니다.

AC 작동 회로에서 이 유형을 사용하거나 48VDC 이상을 사용하는 강력한 전기장치를 직접 제어합니다.







2-3 비절연 타입

이 타입은 절연없이 보드 내부의 로직회로와 I/O회로의 직접 연결을 특징으로 합니다.

포토커플러 절연 I/O에 비해서 이 타입은 고속 응답을 제공합니다.

그러나 전기적 교란의 영향을 받기 때문에 노이즈 특성이 좋고 배선이 짧은 환경에 적합합니다.

소형 릴레이 및 컨트롤러를 포함하여 5VDC / 3.3VDC I/O회로 및 TTL / LVTTL 기기와의 연결에 사용합니다.






2-3-1 양방향 입출력 타입

이 타입은 보드 내부의 로직 회로와 i8255 PPI 또는 동등한 양방향 I/O 회로 사이의 절연없이 직접 연결을 특징으로 합니다.

프로그램을 사용하면 입력 및 출력수가 8포인트 단위로 변경될 수 있습니다.

TTL (5VDC) 또는 LVTTL (3.3VDC) 양방향 I/O가 필요한 장비에 연결할때 사용합니다.








3. 출력 회로

디지털 출력 회로는 응용 및 전기적 차이에 따라서 다음과 같은 유형으로 분류됩니다.



3-1 트랜지스터 출력 (비접촉형 출력)

이 출력 회로는 반도체 소자로써 트랜지스터를 사용하여 DC부하를 구동 및 개폐할수 있습니다.

이 유형의 출력은 접촉 출력과 달리 실제 접촉이 없으므로 비접촉시 출력이라고 합니다.



3-1-1
포토커플러 절연 오픈콜렉터 출력 (전류 싱크 타입)

이 출력 회로는 출력 트랜지스터 콜렉터가 출력단자가 되고 상태가 열리는 곳입니다.

내부 논리는 "ON(단락) 1, OFF(개방) 0"입니다.

이 싱크 타입에서는 출력 트랜지스터가 ON(부하가 동작)이 되면 부하에서 출력 단자로 전류가 흐흡니다.

이 출력은 12~48VDC를 사용하여 일반적인 약한 전기 장치로 신호를 전송하는데 사용됩니다.




사용되는 보드 : DIO-1616L-LPE, DIO-1616B-LPE, DIO-1616HN-USB, DIO-1616BX-USB, DIO-6464LX-USB, ...





3-1-2 포토커플러 절연 출력 (전류 소스 타입, 역 공통 타입)

이 출력 회로에서 출력 트랜지스터 이미터는 출력 단자가 됩니다.

내부 로직은 "ON 단락 1, OFF 개방 0"입니다. 소스 유형에서 출력 트랜지스터가 "ON"되면 출력 단자에서 부하로 전류가 흐릅니다.

이 출력은 12~48VDC를 사용하는 약한 전기 장치에 신호를 전송하는데 사용되며 접지 결함과 관련하여 높은 안정성을 제공하므로

유럽 국가에서 선호하는 소스 유형입니다.




사용되는 보드 : DO-128RL-PCI, DIO-3232RL-PE, DIO-1616RL-PE, PIO-32/32RL(PCI)H, PIO-16/16RL(PCI)H



*** 참고 (소스출력과 싱크출력)***

센서의 출력은 PNP, NPN 두가지 방식이 있습니다.

PNP출력은 +전압이 출력에 걸립니다. 그래서 소싱출력이라고 합니다. (Sourcing)

NPN출력은 -전압이 출력에 걸립니다. 그래서 싱크출력이라고 합니다. (Sink)

우리나라에서는 NPN규격의 센서를 많이 사용하고, 유럽등에서는 PNP규격의 센서를 많이 사용합니다.



PLC 출력을 제어하는 방식에는 크게 2가지가 있습니다.

1. 릴레이 출력 : 기계적으로 접점이 On/Off 되는 구조입니다.

2. DC출력 : 전기적으로 On/Off 되는 구조입니다.


릴레이 출력의 경우 부하의 극성에 상관없이 둘 중 아무곳에나 사용할 수 있습니다.



DC 출력의 경우 극성이 있습니다.

부하의 플러스 쪽을 ON / OFF 하는 것을 소스 출력이라고 합니다
.

부하의 마이너스 쪽을 ON / OFF 하는 것을 싱크 출력이라고 합니다. (Sink : 가라앉다라는 뜻), Negative Logic(음논리)




3-1-3
비 절연 TTL 오픈콜렉터 출력 (부논리)

이 출력 회로에서는 출력 트랜지스터의 콜렉터가 출력 단자가 되고 상태가 열리고 입력 회로가 위로 당겨집니다.

내부 논리는 "Low (shot) 1, High (open) 0"의 부논리 입니다.

이 출력은 TTL 입력 회로 및 5VDC 장치가 있는 장치로 신호를 전송하는데 사용됩니다.




사용되는 보드 : DO-32T-PE, DO-16TY-USB, DIO-0808TY-USB, DIO-6464T2-PCI, DIO-6464T-PE, DIO-3232T-PE,...






3-1-4 포토커플러 절연 TTL 레벨 출력 (부논리)

이 출력 회로에서는 출력 트랜지스터 콜렉터가 출력 단자가 됩니다.

내부 논리는 "Low 1, High 0"의 부 논리입니다. 이 출력은 TTL 입력 회로 및 5VDC 장치가 있는 장치의 작동 회로 배선이 너무

길어 지거나 그러한 장치를 격리할 때 사용됩니다.




사용되는 보드 : DIO-1616TB-PE, PIO-16/16TB(PCI)H





3-2 접점 출력 (리드 출력)

릴레이 접점을 사용하는 이 출력 회로는 내부 논리 회로와 절연되어 있습니다.

실제 접점을 사용하여 부하를 구동하고 열기/담기하기 때문에 이 회로를 리드 출력이라고 합니다.

또한 전류가 흐르는 방향에 제한이 없으므로 DC 부하뿐만 아니라 AC(교류) 부하도 연결할 수 있습니다.

이 출력은 AC(교류)와 함께 사용되거나 48VDC 이상을 사용하는 강력한 전기 장치로 신호를 전송하는데 사용됩니다.




사용되는 보드 : RRY-16CX-USB, DIO-1616RYX-USB, RRY-32-PE, RRY-16C-PE, DIO-1616RY-PE, RRY-32(PCI)H, ...








4. 입력 회로

디지탈 입출력의 입력 회로는 다음과 같은 종류가 있습니다.


4.1. DC 입력

트랜지스터 출력 및 조작 회로가 DC의 접점 출력 회로와 연결이 가능한 입력 회로입니다.


4-1-1 포토커플러 절연 입력 (전류싱크 출력 대응 타입)

이것은 포토커플러의 캐소드측을 입력 단자로 사용하는 입력 회로입니다.

이 입력은 싱크타입 트랜지스터 출력 및 릴레이 스위치와 같은 소스로부터 출력 신호를 수신하는데 사용됩니다.

내부 로직은 "ON(단락) 1, OFF(개방) 0"입니다. 입력 단자는 전류를 공급하는 소스형 단자입니다. 이유형은 12~48VDC를

사용하는 일반적인 약한 전기 장치의 신호를 입력하는데 사용됩니다.




사용되는 보드 (전류 싱크 출력 대응) : DIO-1616L-LPE, DIO-1616B-LPE, DIO-1616HN-USB, DIO-6464LX-USB, ...

사용되는 보드 (전류싱크 및 소스출력 대응) : DIO-1616RY-PE, DIO-16/16(USB), DI-32(USB),...



4-1-2
포토커플러 절연 입력 (전류 소스 출력 대응타입, 마이너스 공통형)

이것은 포토커플러의 애노드측을 입력 단자로 사용하는 입력 회로입니다.

이 입력은 소스형 트랜지스터 출력 및 릴레이 스위치와 같은 소스로부터 출력 신호를 수신하는데 사요됩니다.

내부로직은 "ON(단라) 1, OFF(개방) 0"입니다. 입력 단자는 전류를 수용하는 싱크형 단자입니다. 이것은 접지 결함에 대해

높은 안정성을 제공하기 때문에 유럽 국가에서 선호하는 유형입니다.

이 유형은 12~48VDC를 사용하는 약한 전기 장치의 신호를 입력하는데 사용됩니다.




사용되는 보드 (전류 소스 출력 대응) : DI-128RL-PCI, DIO-3232RL-PE, PIO-32/32RL(PCI)H, PIO-16/16RL(PCI)H

사용되는 보드 (전류싱크 및 소스출력 대응) : DIO-1616RY-PE, DIO-16/16(USB), DI-32(USB),...




4-1-3
비절연 TTL레벨 입력 (부논리, 네거티브 로직)

이 입력 회로를 사용하여 5VDC에서 끌어 올리면 트랜지스터 베이스가 입력 단자가 됩니다.

내부 논리는 "Low 1, High 0"의 부논리입니다. 이 유형은 TTL 출력 회로 및 5VDC 장치가 있는 장치의 신호를 입력하는데

사용됩니다.




사용되는 보드 : DIO-0808TY-USB, DI-16TY-USB, DIO-6464T2-PCI, DIO-6464T-PE, DIO-3232T-PE, DIO-1616T-PE, ...



4-1-4 포토커플러 절연 TTL레벨 입력 (부논리)

포토커플러의 음극 입력 단자가 잇는 입력 회로입니다.

내부 논리는 "Low 1, High 0"의 부논리 입니다.

출력 회로가 TTL 장비 및 5VDC 기기에서 조작 회로의 배선이 길어질 경우와 절연하고 싶은 경우에 사용합니다.




사용되는 보드 : DIO-1616TB-PE, PIO-16/16TB(PCI)H







5. 양방향 입출력 회로


5.1. 비절연 TTL / LVTTL 레벨 입출력 (정논리, 포지티브 로직)


이것은 i8255 I/O 회로입니다.

내부 논리는 "Low(숏트) 0, High(개방) 1"의 양의 논리입니다.

TTL I/O 회로, 5VDC 장비 또는 TTL(5VDC) 또는 LVTTL(5VDC) 양방향 I/O가 필요한 장비의 신호 입출력에 연결할때 사용합니다.







6. 제품 선택시 힌트

사례 1. 디지탈 입출력 보드로 릴레이 제어 수행


On/Off 릴레이 제어를 사용하면 일반적으로 장치 수가 필요한 출력수가 됩니다.

10개의 릴레이를 제어하려면 10개 이상의 출력이 있는 보드를 선택하십시오.

(사용중인 장치가 경보, 재설정 및 핸드쉐이킹과 같은 기능을 제공할 수 있습니다. 그러한 경우 적절한 수의 입출력을 추가로 공급해야 됩니다)





사례 2. 디지탈 입력 보드 모니터링 스위치


스위치의 On/Off 상태를 모니터링 할때, 일반적으로 장치의 수는 필요한 수의 입력이 됩니다.

스위치 20개를 모니터링 하려면 20개 이상의 입력이 있는 보드를 선택하십시오.

(사용중인 장치가 경보, 재설정 및 핸드쉐이킹과 같은 기능을 제공할 수 있습니다. 그러한 경우 적절한 수의 입출력을 추가로 공급해야 됩니다)





사례 3. 디지탈 출력 보드로부터 BCD 2진 데이터 입력으로 7세그먼트 디스플레이 제어



사례 4. 디지탈 입력 보드에서 디지털 스위치의 BCD 2진 데이터 입력

일반적인 10진수 및 16진수 유형에서는 대개 4비트(4포인트) 출력 및 입력이 필요합니다.

3자리, 7세그먼트 디스플레이 장치 또는 디지털 스위치로 최소 12개의 입력 및 출력이 있는 보드를 선택하십시오.

(사용중인 장치가 경보, 재설정 및 핸드쉐이킹과 같은 기능을 제공할 수 있습니다. 그러한 경우 적절한 수의 입출력을 추가로 공급해야 됩니다)




사례 5. 앱솔루트형 (바이너리 데이터 출력)의 로터리 엔코더

일반적으로 입력의 수는 1회전의 분해능과 관련됩니다.

예를 들어 1회전당 256해상도의 경우, 8비트 바이너리(256) 데이터가 출력됩니다. 8개 이상의 입력이 있는 보드를 선택하십시오.

(사용중인 장치가 경보, 재설정 및 핸드쉐이킹과 같은 기능을 제공할 수 있습니다. 그러한 경우 적절한 수의 입출력을 추가로 공급해야 됩니다)