助成小學堂EP1 數位輸入(DI)是什麼?

在助成的智慧閘道器QGW820中有一排長長的connector，專為DI/DO所設立。而其中的DI又是什麼呢?讓我們第一堂課就來說明這並不起眼卻十分重要的東西吧!

DI的原理

DI的原理相對簡單，但其應用範圍非常廣泛。英文全名為Digital Input也就是數位輸入。通常是基於二進制制度，表示只有兩個可能的狀態：開或關、高或低、1或0。它的運作原理如下：

1. 感測訊號: 數位輸入從感測器或設備開始，它能夠感測特定事件或環境條件的變化，如按下一個按鈕、檢測溫度變化、偵測運動等。
   

2. 訊號轉換: 感測器將感測到的事件轉換為電壓訊號，通常是一個數位電壓，如3.3伏特或5伏特，代表不同的狀態。
   

3. 數位化: 這個電壓訊號進一步被轉換成數位形式，例如0代表關閉或低電位，1代表開啟或高電位。這是通過比較輸入電壓與一個閾值或特定電壓水平來實現的。
   

4. 輸入訊號: 數位輸入輸送這個數位信號給連接的電子系統，比如微控制器、PLC (可程式邏輯控制器) 或其他處理設備來進行下一步的對策。

DI在物聯網和自動化中的角色

在物聯網中，DI是實現數據收集、監控和遠程控制的核心元素。它允許許多感測器和設備連接到互聯網，這些感測器可以監控環境條件、設備運行狀態和更多。以下是DI在物聯網和自動化中的一些重要角色：

1. 實時監控: DI可用於實時監控物聯網連接的設備和環境條件。這使得用戶可以隨時隨地了解其狀態。
   

2. 數據收集: DI幫助在物聯網中收集大量數據，這些數據可用於分析、預測和優化運作。
   

3. 遠程控制: 透過DI，用戶可以遠程控制物聯網設備，如遠程啟動或停止機器、調整設備參數，甚至關閉門窗。
   

4. 自動化反應: DI的訊號變化可以觸發自動化反應，如發送警報通知，調整系統運作，甚至自動緊急關閉設備以確保安全性。

應用領域

DI的應用相當多樣，它在各個領域中都扮演著關鍵的作用，從工業自動化到居家自動化，再到其他物聯網設備。以下是一些主要的應用：

1. 工業自動他 在工業自動化中，DI被廣泛用於監控和控制設備，如生產線、機器、感測器和開關。這些設備的狀態變化可以觸發自動化流程，例如停止或啟動機器，或者觸發警報以通知操作員。

2. 居家自動化 在居家自動化系統中，DI用於監控家庭狀態，如門窗的開關狀態、煙霧或氣體感測器的警報等。這些資訊可以讓住戶或居家智能系統自動執行特定操作，如調整照明、加熱或冷卻系統，或發送通知給用戶。

DI的相關感測器

當談到數位輸入 (Digital Input, DI) 應用時，各種感測器的應用是至關重要的，它們可以檢測和轉換來自外部環境的訊號，為物聯網和自動化系統提供豐富的數據來源。以下是一些常見的感測器及其應用，讓我們更深入地了解DI在不同領域的應用:

1. 電感式感測器 (Inductive Sensors)

電感式感測器通常用於檢測金屬物體的接近或存在。這些感測器在工業自動化和機械控制中非常常見。例如：

• 金屬檢測感測器 (Metal Detection Sensors): 這些感測器用於檢測金屬物體的接近，例如在自動裝配線中檢測零件的位置或存在。
  

• 接近開關 (Proximity Switches): 它們檢測金屬物體的接近，用於自動門、電梯和運輸系統中，以觸發相應的動作。
  

• 轉速偵測(rpm Sensors): 轉速偵測器通常用於監控旋轉機械的轉速。它們可以分為接觸式和非接觸式兩種類型，並在以下應用中發揮關鍵作用： a. 引擎監控: 在汽車和工業引擎中，轉速偵測器可用於監控引擎轉速，以確保引擎運行在安全範圍內。 b. 風力渦輪機: 在風能和風力發電系統中，轉速偵測器用於監控風輪的轉速，以確保發電機正確運作。 c. 飛機發動機監控: 在航空工業中，轉速偵測器用於監控飛機發動機的轉速，以確保安全和性能。 d. 工廠馬達: 在工業領域中，工業馬達的運轉品質很難藉由外觀來去觀察是否有損壞的情形，但藉由轉速的觀察可以有效地得知其健康度，來推測是否需要更換零件。

2. 安全感測器 (Safety Sensors)

安全感測器是一個關鍵的感測器類別，用於確保工作場所和設備的安全性。通常它都是藉由光學感測器來進行偵測。光柵感測器是一種光學感測器，通常包括發射器和接收器。它們的工作原理基於光束的遮擋，當物體穿過光束時，光束被阻擋，並且DI感應到狀態的變化。這種感測器在各個領域中都有廣泛的應用，包括：

• 產品檢測(Product Testing): 用於檢測物體的位置、檢測生產線上的產品、確保包裝完整性等。
  

• 自動門控制(Automatic Door Control): 用於自動門或電捲閘門系統，以檢測人或車輛的進入或離開，實現安全和便捷的訪問控制。
  

• 反光式光柵 (Reflective grating): (這種光柵在印刷應用中用於檢測印刷品或標籤的位置，以確保正確的對齊和切割。
  

• 緊急停止按鈕 (Emergency Stop Buttons): 用於立即停止設備的運行，以應對緊急情況。
  

• 安全邊緣探測器 (Safety Edge Sensors): 用於車輛、卷閘和門的安全，以檢測物體碰觸邊緣並立即反應。

這些感測器是DI在物聯網和自動化中的重要組成部分，它們確保了系統的正常運行、安全性和效率。隨著技術不斷進步，感測器的應用範圍將繼續擴展，為現代社會帶來更多創新和便利。

總之，數位輸入是當今科技領域中不可或缺的技術，它在各種應用中都發揮重要作用。在物聯網和自動化中，DI的應用對於提高效率、安全性和便利性至關重要，它推動著現代社會的智能化和自動化發展。隨著科技不斷進步，DI的應用將繼續擴展，為我們的生活帶來更多便利和智慧。