許多傳感器都有模擬輸出和數(shù)字輸出可選.如何在它們之間選擇?

　　傳感器通信方式的選擇其實(shí)主要考慮的是通信傳輸?shù)囊�求，而不是傳感器本身�?/p>

　　模擬量的最大好處是直觀，信號(hào)沒(méi)有經(jīng)過(guò)取樣編碼和調(diào)制，可以直接用萬(wàn)用表測(cè)量。反觀總線，所有行為都由電子元件根據(jù)復(fù)雜的協(xié)議來(lái)控制，信號(hào)經(jīng)過(guò)編碼和調(diào)制隱藏在一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)幀內(nèi)，沒(méi)有專業(yè)人員專業(yè)工具也是無(wú)法解析的。在現(xiàn)場(chǎng)遇到一路不正常工作的模擬信號(hào)可以很淡定得拿著萬(wàn)用表一點(diǎn)點(diǎn)去排查�？墒怯龅娇偩�問(wèn)題往往會(huì)很頭疼。

　　另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，對(duì)設(shè)計(jì)和安裝的質(zhì)量有一定彈性。也就是說(shuō)設(shè)計(jì)選型上的一些不合理，安裝上的小錯(cuò)誤往往不會(huì)導(dǎo)致模擬信號(hào)完全失效，而是相應(yīng)得降低信號(hào)的質(zhì)量和可靠性。例如，線纜不符合規(guī)范，接插件不符合標(biāo)準(zhǔn)，屏蔽沒(méi)有做好，參考電位錯(cuò)誤都不會(huì)完全沒(méi)信號(hào)，只是信號(hào)會(huì)出現(xiàn)相應(yīng)衰減，噪聲，偏置或不穩(wěn)定。根據(jù)癥狀去排查問(wèn)題大多都能找到癥結(jié)。即使是反接，短路，斷線也都會(huì)有明顯的癥狀可以排查。而總線作為數(shù)字通信，尤其是在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)這樣的實(shí)時(shí)系統(tǒng)里，基本上是沒(méi)有中間狀態(tài)的，要么完全正常，要么完全不工作。而線纜，插頭，屏蔽，距離，拓?fù)�，程序配置�?a href="http://httcentroaffilatura.com/" target="_blank" title="">傳感器電路，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題都有可能造成同一個(gè)結(jié)果，通信完全建立不起來(lái)。。。這就比較尷尬了。能做的只有，把所有環(huán)節(jié)都挨個(gè)過(guò)一遍甚至一一重做，重新編譯程序，換線換插頭，重啟，希望能突然正常。第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)，學(xué)習(xí)成本低。懂得最基本的直流電路就可以理解，初中物理就足夠了。總線這邊，想要做到精通，可以處理各種問(wèn)題，可以進(jìn)行個(gè)性化的設(shè)計(jì)，至少網(wǎng)絡(luò)七層模型是要懂的，還要有一定軟件工程的能力。此外模擬信號(hào)從傳感器到線路到信號(hào)采集的成本都比總線系統(tǒng)低很多。

　　以上這幾點(diǎn)使得模擬信號(hào)非常適合低成本小型系統(tǒng)，以及樣機(jī)原型機(jī)這樣這樣不確定性比較大的系統(tǒng)。否則，面對(duì)一個(gè)總線不通的原型系統(tǒng)，可以出問(wèn)題的地方太多了，非常頭疼。然后再來(lái)看看總線的優(yōu)點(diǎn)，這樣廣泛應(yīng)用的東西不可能都是缺點(diǎn)。

　　第一，抗干擾�？傆腥苏J(rèn)為總線通信反而沒(méi)有模擬信號(hào)抗干擾這實(shí)際上是個(gè)很大的誤區(qū)。從基本原理上，首先數(shù)字信號(hào)只有兩個(gè)狀態(tài)，并且大多數(shù)總線的物理層協(xié)議都要求兩個(gè)狀態(tài)的觸發(fā)閾值電平離得比較遠(yuǎn)。例如1是0.5~1V, 而0是4.5~5V，這樣隨機(jī)噪聲就有了很大的緩沖區(qū)間。即使是真的發(fā)生了真假顛倒的錯(cuò)誤，鏈路層以上各層的校驗(yàn)機(jī)制也會(huì)發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤丟棄有問(wèn)題的數(shù)據(jù)，出發(fā)協(xié)議中相應(yīng)的機(jī)制重傳或延遲刷新�？梢哉f(shuō)總線系統(tǒng)是不會(huì)在通信環(huán)節(jié)引入噪聲干擾的。而模擬量通道是沒(méi)有辦法區(qū)分當(dāng)前信號(hào)是不是正確可信的，正是這一點(diǎn)造成了模擬信號(hào)抗干擾的錯(cuò)覺(jué)，因?yàn)榧词故潜桓蓴_的信號(hào)也被接受了。同時(shí)總線在物理層會(huì)嚴(yán)格要求接插件，線纜，終端電阻和屏蔽，這些要求實(shí)際上是強(qiáng)制規(guī)范了抗電磁干擾的性能。而模擬電路人為因素太大了，而且對(duì)設(shè)計(jì)工作會(huì)造成很大負(fù)擔(dān)，要考慮的東西很多，即使每一點(diǎn)都做到完美，也總是會(huì)在通信環(huán)節(jié)引入噪聲，這是熱力學(xué)定律的鐵律，模擬信號(hào)通信部分的實(shí)質(zhì)就是電能在導(dǎo)體上的被動(dòng)傳輸，熵總是增加的。因此在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域，力，位移，速度這些信號(hào)精度要求很高，這些系統(tǒng)往往又存在伺服驅(qū)動(dòng)器，伺服電機(jī)這些電磁干擾源，能選總線是一定要盡量選擇總線的。

　　第二，可靠性高。上面也說(shuō)了，總線系統(tǒng)的物理層協(xié)議對(duì)從設(shè)計(jì)到安裝的各個(gè)環(huán)節(jié)提出了標(biāo)準(zhǔn)化要求。在之前我把這個(gè)作為了和模擬信號(hào)比較的缺點(diǎn)，實(shí)際上從另一個(gè)角度看，這些規(guī)定都是有原因的。有些是為了抗干擾，有些是為了可靠性和耐久性，有些是為了元件質(zhì)量或安裝工藝的標(biāo)準(zhǔn)化。這些都是無(wú)數(shù)工程應(yīng)用經(jīng)過(guò)多年的經(jīng)驗(yàn)結(jié)晶，來(lái)幫助我們規(guī)避可能的隱患和錯(cuò)誤。

　　第三，串行通信，可中繼交換大大減少了電氣系統(tǒng)中的線束，并擴(kuò)展了范圍。模擬信號(hào)一百個(gè)傳感器就要有一百根線纜，像蜘蛛網(wǎng)一樣從四面八方匯集到IO所在的電柜，而對(duì)總線系統(tǒng)來(lái)說(shuō)合理的拓?fù)湓O(shè)計(jì)會(huì)使布線非常簡(jiǎn)單，不管多少傳感器，總是就近匯集到一根或兩根（環(huán)狀拓?fù)洌┚�纜上。不管多復(fù)雜的系統(tǒng)都是一樣簡(jiǎn)潔。這對(duì)布線和電柜設(shè)計(jì)非常有利。同時(shí)，通過(guò)符合要求的中繼設(shè)備，傳感器可以距離IO非常遠(yuǎn)。相對(duì)的模擬量信號(hào)線路允許的線路長(zhǎng)度往往比較有效（也可以通過(guò)隔離器中繼但是成本高且復(fù)雜）。以上這些特性決定了對(duì)IO繁雜，分布范圍大，電磁環(huán)境惡劣，可靠性要求高，標(biāo)準(zhǔn)化程度高的系統(tǒng)而言，總線要遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于模擬信號(hào)。

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