計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義.ppt

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計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,1,3.5模擬量輸入輸出通道,3.5.1模擬量輸入通道完整的模擬量輸入通道結(jié)構(gòu)圖,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,2,用于將被測物理信號轉(zhuǎn)化為電信號的器件。常用傳感器舉例：溫度測量：熱電阻（0–200度）熱電偶（200–1500度）壓力測量：彈簧位移、壓敏器件流量測量：壓力差原理位移測量：電位器、電容式、光柵…速度測量：電磁感應(yīng)、離心位移………,一、傳感器,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,3,二、變送器,用于將傳感器信號進(jìn)行初步處理。包括：1.信號濾波：實(shí)現(xiàn)一個(gè)低通濾波器，濾除常見高頻干擾2.小信號放大：小信號易受干擾，不易傳輸，要進(jìn)行放大。3.I/V變換：將電壓、電流、電阻信號統(tǒng)一變換為規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)信號，以利于傳輸使用。常見標(biāo)準(zhǔn)：計(jì)算機(jī)接口標(biāo)準(zhǔn)：范圍0~5vП型儀表標(biāo)準(zhǔn)：范圍0~10mAШ型儀表標(biāo)準(zhǔn)：范圍4~20mA4.非線性補(bǔ)償：對實(shí)際物理信號與電信號成非線性關(guān)系的情況進(jìn)行補(bǔ)償操作，使其成為線性關(guān)系，這部分工作亦可由計(jì)算機(jī)軟件完成。如：熱電偶中：熱電勢e與溫度T的關(guān)系一般為：T=a1e4+a2e3+a3e2+a4e+a5(a1~a5為常數(shù))補(bǔ)償后，變送器的輸出電壓V與溫度T的關(guān)系可轉(zhuǎn)化為線性關(guān)系，即：V=aT+b,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,4,三、模擬多路開關(guān),用于分時(shí)選擇某一路信號通過進(jìn)行后續(xù)處理。1.功能：可用作多對一多路選擇器或一對多多路分配器。與數(shù)字電路不同，模擬多路開關(guān)一般均是雙向的。2.原理：采用輸入地址譯碼，用譯碼信號控制開關(guān)，任一時(shí)刻至多只有一個(gè)開關(guān)閉合。,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,5,模擬多路開關(guān)有機(jī)械式和電子式兩類：(1)機(jī)械式一般用于干簧繼電器實(shí)現(xiàn)：通過外部線圈產(chǎn)生磁場，使之吸合或斷開。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，導(dǎo)通電阻小，斷路電阻大，但速度慢，工作頻率低。(2)電子式一般用MOS場效應(yīng)三級管實(shí)現(xiàn)。特點(diǎn)是速度快，工作頻率高，缺點(diǎn)是開、閉時(shí)都有一定的電阻。而普通的硅三級管導(dǎo)通有壓降，不適用。MOS管導(dǎo)通只有較小的電阻。,,,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,6,3.常用器件：計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中使用電子式多路開關(guān)，常用器件為：CMOS4000系列中的CD40518選一CD40524選一*2CD40532選一*3以CD4051為例，是一個(gè)16pin封裝雙列直插式芯片管腳包括：電源腳3個(gè)模擬信號線9個(gè)地線3個(gè)使能端1個(gè)INH使用中uSS、uEE可共地，uDD工作電壓在3~15V，INH接片選,,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,7,4.使用方式（與放大器的連接）（1）單端式（2）差動(dòng)式,,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,8,五、放大器,放大器用于改善電路特性，主要是加大輸入阻抗，增加驅(qū)動(dòng)能力，亦用于無變送器時(shí)的小信號放大用于改善電路特性時(shí)，放大倍數(shù)為1。由變送器送來的電流信號通過多路開關(guān)后進(jìn)入I/V(電流/電壓)變換電阻，送至放大器，放大器具有較高輸入阻抗，可減少對信號的影響。,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,9,六、采樣保持器,用于在A/D轉(zhuǎn)換期間保持輸入電平1.孔徑誤差：由于A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間內(nèi)輸入信號變化而引起的誤差2.保持器工作原理：a.控制信號有效，K閉合，CH充電至模擬輸入IN的電平。b.控制信號撤消，K斷開，CH保持的電平經(jīng)運(yùn)放由模擬輸出OUT端送出。閉合時(shí)充電快（R?。瑪嚅_時(shí)運(yùn)放內(nèi)阻大，無或少漏流。因?yàn)槌潆姴蓸訒r(shí)間遠(yuǎn)小于A/D轉(zhuǎn)換時(shí)間，所以減少了孔徑誤差。采樣保持器的性能參數(shù)包括：獲得時(shí)間，孔徑時(shí)間，輸出電壓衰減率等。,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,10,3.5.2模擬量輸出通道,完整的模擬量輸出通道結(jié)構(gòu)圖一、輸出保持器用于維持計(jì)算機(jī)輸出持續(xù)一個(gè)采樣周期，讓數(shù)字量在時(shí)間上連續(xù)化。輸出保持器與采樣保持器原理相同，參數(shù)有區(qū)別（工作時(shí)間不同）。,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,11,多路輸出保持的實(shí)現(xiàn)方法：1.模擬保持式：一個(gè)D/A，數(shù)個(gè)保持器，要求刷新。特點(diǎn)是：要求性能參數(shù)較高，為了維持輸出穩(wěn)定常需要進(jìn)行刷新操作。2.數(shù)字保持式：用REG（寄存器）保存數(shù)字量，用多個(gè)D/A，數(shù)字保持，不用刷新。特點(diǎn)是：簡單可靠，成本較高，但目前采用數(shù)字保持式較多。,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,12,二、手動(dòng)備用,由手動(dòng)控制輸出的裝置，作為自動(dòng)控制系統(tǒng)失效或調(diào)試階段的備用部件。1.結(jié)構(gòu)：K、R均由人工操作2.手動(dòng)到自動(dòng)的無擾動(dòng)切換：操作規(guī)則：將手動(dòng)的值調(diào)整到與自動(dòng)接近時(shí)，再切換從手動(dòng)到自動(dòng)的切換：通過輸出回采，使自動(dòng)值接近于手動(dòng)。,,,K,計(jì)算機(jī)控制技術(shù)課程講義,13,三、伺服放大器,伺服放大器也叫功率放大器，用于將計(jì)算機(jī)信號放大以驅(qū)動(dòng)機(jī)械及電氣設(shè)備常用有兩種標(biāo)準(zhǔn)：Ⅱ型儀表標(biāo)準(zhǔn)：DDZ-Ⅱ(0~10mA)Ⅲ型儀表標(biāo)準(zhǔn)：DDZ-Ⅲ(4~20mA),五、執(zhí)行機(jī)構(gòu),執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行輸出信號所代表的物理意義。常用設(shè)備：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、變頻調(diào)速電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)等等,