計算機控制技術(shù)課程講義.ppt

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計算機控制技術(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,計算機控制技術(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、離心位移………,一、傳感器,計算機控制技術(shù)課程講義,3,二、變送器,用于將傳感器信號進行初步處理。包括：1.信號濾波：實現(xiàn)一個低通濾波器，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)定標準信號，以利于傳輸使用。常見標準：計算機接口標準：范圍0~5vП型儀表標準：范圍0~10mAШ型儀表標準：范圍4~20mA4.非線性補償：對實際物理信號與電信號成非線性關系的情況進行補償操作，使其成為線性關系，這部分工作亦可由計算機軟件完成。如：熱電偶中：熱電勢e與溫度T的關系一般為：T=a1e4+a2e3+a3e2+a4e+a5(a1~a5為常數(shù))補償后，變送器的輸出電壓V與溫度T的關系可轉(zhuǎn)化為線性關系，即：V=aT+b,計算機控制技術(shù)課程講義,4,三、模擬多路開關,用于分時選擇某一路信號通過進行后續(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，任一時刻至多只有一個開關閉合。,計算機控制技術(shù)課程講義,5,模擬多路開關有機械式和電子式兩類：(1)機械式一般用于干簧繼電器實現(xiàn)：通過外部線圈產(chǎn)生磁場，使之吸合或斷開。其特點是結(jié)構(gòu)簡單，導通電阻小，斷路電阻大，但速度慢，工作頻率低。(2)電子式一般用MOS場效應三級管實現(xiàn)。特點是速度快，工作頻率高，缺點是開、閉時都有一定的電阻。而普通的硅三級管導通有壓降，不適用。MOS管導通只有較小的電阻。,,,計算機控制技術(shù)課程講義,6,3.常用器件：計算機控制系統(tǒng)中使用電子式多路開關，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16pin封裝雙列直插式芯片管腳包括：電源腳3個模擬信號線9個地線3個使能端1個INH使用中uSS、uEE可共地，uDD工作電壓在3~15V，INH接片選,,計算機控制技術(shù)課程講義,7,4.使用方式（與放大器的連接）（1）單端式（2）差動式,,計算機控制技術(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)動能力，亦用于無變送器時的小信號放大用于改善電路特性時，放大倍數(shù)為1。由變送器送來的電流信號通過多路開關后進入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。,計算機控制技術(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)運放由模擬輸出OUT端送出。閉合時充電快（R小），斷開時運放內(nèi)阻大，無或少漏流。因為充電采樣時間遠小于A/D轉(zhuǎn)換時間，所以減少了孔徑誤差。采樣保持器的性能參數(shù)包括：獲得時間，孔徑時間，輸出電壓衰減率等。,計算機控制技術(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算機輸出持續(xù)一個采樣周期，讓數(shù)字量在時間上連續(xù)化。輸出保持器與采樣保持器原理相同，參數(shù)有區(qū)別（工作時間不同）。,計算機控制技術(shù)課程講義,11,多路輸出保持的實現(xiàn)方法：1.模擬保持式：一個D/A，數(shù)個保持器，要求刷新。特點是：要求性能參數(shù)較高，為了維持輸出穩(wěn)定常需要進行刷新操作。2.數(shù)字保持式：用REG（寄存器）保存數(shù)字量，用多個D/A，數(shù)字保持，不用刷新。特點是：簡單可靠，成本較高，但目前采用數(shù)字保持式較多。,計算機控制技術(shù)課程講義,12,二、手動備用,由手動控制輸出的裝置，作為自動控制系統(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.手動到自動的無擾動切換：操作規(guī)則：將手動的值調(diào)整到與自動接近時，再切換從手動到自動的切換：通過輸出回采，使自動值接近于手動。,,,K,計算機控制技術(shù)課程講義,13,三、伺服放大器,伺服放大器也叫功率放大器，用于將計算機信號放大以驅(qū)動機械及電氣設備常用有兩種標準：Ⅱ型儀表標準：DDZ-Ⅱ(0~10mA)Ⅲ型儀表標準：DDZ-Ⅲ(4~20mA),五、執(zhí)行機構(gòu),執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行輸出信號所代表的物理意義。常用設備：電動調(diào)節(jié)閥、變頻調(diào)速電機、步進電機等等,