【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 大于輸入信號(hào)，頻率不變。 ? 2. ? (1) 已知條件 (2) 電路參數(shù)計(jì)算 上一頁 下一頁 上一頁 下一頁 圖 434 信號(hào)轉(zhuǎn)換電路原理圖 ? 二、 多路電壓信號(hào)控制電路設(shè)計(jì) ? 1. ? 電壓控制電路如 圖 435所示，工作原理：在計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào) Uk作用下，電路工作飽和狀態(tài)， RJ繼電器工作， RJ繼電器常開點(diǎn)閉合，即可實(shí)現(xiàn)控制電壓輸出，可以單路信號(hào)、雙路信號(hào)、四路信號(hào)同時(shí)控制輸出，控制電壓 0～ 380V ，控制電流從 0到幾十安培?？刂齐妷汉碗娏饔伤x繼電器性能確定，當(dāng) Uk為零時(shí)， RJ控制輸出不工作。 ? 2. ? (1) 已知條件： Uk≤4V，工作電壓 12 V，控制輸出電壓信號(hào)多路。 ? (2) 電路參數(shù)計(jì)算與選擇 上一頁 下一頁 上一頁 下一頁 圖 435 電壓控制電路圖 ? 三、 ? 在利用計(jì)算機(jī)輸出信號(hào)電壓控制直流電機(jī)、力矩電機(jī)時(shí)，必須設(shè)計(jì)信號(hào)放大電路，采用何種信號(hào)放大電路，應(yīng)根據(jù)實(shí)際控制要求確定。如果是控制直流電機(jī)，信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)為功率放大器。功率大小根據(jù)電機(jī)功率設(shè)計(jì)放大器功率參數(shù)，并且放大器功率應(yīng)大于電機(jī)功率 2倍。確?？刂频目煽啃约鞍踩?。如果是控制力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)器時(shí)，信號(hào)放大電路設(shè)計(jì)為電壓放大器。 ? 為了防止強(qiáng)電干擾以及其他干擾信號(hào)通過計(jì)算機(jī)控制輸出 I/O電路進(jìn)入計(jì)算機(jī)，影響正常工作，通常采用的是濾波吸收。根據(jù)干擾信號(hào)的頻率大小，設(shè)計(jì)不同的濾波器消除，抑制干擾信號(hào)的產(chǎn)生及傳輸。在環(huán)境條件差，控制參數(shù)多，電機(jī)類有交流電機(jī)、直流電機(jī)及其他電機(jī)系統(tǒng)組合時(shí)，當(dāng)各種噪聲及干擾采用濾波法不能解決問題時(shí)，必須采用光電隔離的方法，使微機(jī)與強(qiáng)電單元不共地，抑制干擾信號(hào)的傳輸，光電隔離電路主要由光電耦合器的光電轉(zhuǎn)換元件組成，如 圖 436所示。 上一頁 下一頁 上一頁 下一頁 圖 436 光電耦合電路圖 ? 1. ? 計(jì)算機(jī)輸出的控制信號(hào)經(jīng)非門 74 LS 04反相后，加到光電耦合G 的發(fā)光二級(jí)管正端。當(dāng)控制信號(hào)為高電平時(shí)，經(jīng)反相后，加到發(fā)光二極管正端的電平為低電平，因此，發(fā)光二極管不導(dǎo)通，沒有光發(fā)出。這時(shí)光敏三極管截止，輸出信號(hào)幾乎等于加在光敏三極管集電極上的電源電壓。當(dāng)控制信號(hào)為低電平時(shí)，發(fā)光二極管導(dǎo)通并發(fā)光，光敏三極管接收發(fā)光二極管發(fā)出的光而導(dǎo)通，于是輸出端的電平幾乎等于零。 ? 2. ? (1) 可將輸入與輸出端兩部分電路的地線分開，各自使用一套電源供電。 ? (2) 可以進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 ? (3) 提高驅(qū)動(dòng)能力。 ? (4) 可以進(jìn)行檢測(cè)信號(hào)轉(zhuǎn)換 上一頁 下一頁 ? 3 ? 為了避免外部設(shè)備的電源干擾，防止被控對(duì)象電路的強(qiáng)電干擾，通常采取將計(jì)算機(jī)的輸入和輸出通道與被連模塊在電氣設(shè)備上隔離的方法。過去常用的隔離變壓器或中間繼電器來實(shí)現(xiàn)，而目前已廣泛被性能高、價(jià)格低的光電耦合器來代替。 圖 437所示為幾種主要光電耦合器的 ? (1) 信號(hào)采取光 電形式耦合，發(fā)光部分與受光部分無電氣回路，絕緣電阻高達(dá) Ω，絕緣電壓為 1 000～ 5 000 V ，因而具有極高的電氣隔離性能，避免輸出端與輸入端之間可能產(chǎn)生的反饋和干擾。 ? (2) 由于發(fā)光二極管是電流驅(qū)動(dòng)器件，動(dòng)態(tài)電阻很小，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)外的噪聲干擾信號(hào)形成低阻抗旁路，因此抗干擾能力強(qiáng)，共模抑制比高，不受磁場(chǎng)影響，特別是用于長(zhǎng)線傳輸時(shí)作為終端負(fù)載，可以大大地提 ? (3) 光電耦合器可以耦合零到數(shù)千赫的信號(hào)，且響應(yīng)速度快（一般為幾毫秒，甚至少于 10ns 上一頁 下一頁 上一頁 下一頁 圖 437 幾種光電耦合器示意圖 4. 晶體管輸出型光電耦合器驅(qū)動(dòng)接口設(shè)計(jì) ? (1) 在設(shè)計(jì)光電耦合器驅(qū)動(dòng)接口電路時(shí)注意，各種類型器件的電流傳輸比差異較大，而且，電流傳輸比還受發(fā)光二極管的工作電流影響，電流為 10～ 20 mA時(shí)， CTR最大。 ? 圖 438中使用 74LS07同相驅(qū)動(dòng)器作為 4N25輸入端的驅(qū)動(dòng)，電阻 R1為限流電阻，其阻值計(jì)算如下 ? 當(dāng)被控設(shè)備遠(yuǎn)離單片機(jī)時(shí)，光電隔離接口電路設(shè)計(jì)如圖 439所示。 ? 該電路為電流環(huán)發(fā)送和接受電路，可以極大提高系統(tǒng)的抗干擾性能，最大傳輸距離可達(dá) 900m，傳輸速率可達(dá) 50km/s。但必須保證傳輸 ? 線中環(huán)路連線電阻 30Ω ，當(dāng)該阻值過大時(shí)， 100Ω 的限流電阻 R2要相應(yīng)減小。 上一頁 下一頁 FCSFCCIVVVR )(1???圖 438 晶體管輸出型光電耦合器驅(qū)動(dòng)接口圖 上一頁 下一頁 圖 439 遠(yuǎn)距離信號(hào) 傳輸時(shí)的光電隔離接口電路 上一頁 下一頁 ? (2) 晶閘管輸出型光電耦合器驅(qū)動(dòng)接口設(shè)計(jì)。 4N40是常用的單向晶閘管輸出型光電耦合器，如圖 440所示。當(dāng)輸入端有 10～ 30mA 電流時(shí)，輸出端的晶閘管導(dǎo)通，輸出端額定電壓為 400V，額定電流有效值為300mA ，輸入輸出隔離電壓為 1500～ 7500V。 4N40采用 6腳雙列直插式封裝，第 6腳為輸出晶閘管的控制端，不使用此端腳時(shí)，可將其通過一個(gè)電阻與陰極相連。 ? MOC3041是常用的雙向晶閘管輸出型，帶過零檢測(cè)電路，如圖 440所示，輸入端的工作電流為 15mA，輸出端額定電壓為 400V，最大重復(fù)浪涌電流為 1A，輸入隔離電壓為 7500V。它同樣采用 6腳雙列直插式封裝，第 5腳是器件的襯底引出端，使用時(shí)不需要接線。 ? MOC3041輸入端限流電阻計(jì)算如下 ? 上一頁 下一頁 ???????? PCSPCC I VVVR圖 440 晶閘管輸 出型光電耦合器驅(qū)動(dòng)接口電路 上一頁 下一頁 ? 5. ? 采用光電耦合器可以將計(jì)算機(jī)的輸入與輸出通道以及其他相關(guān)部分切斷與電路的聯(lián)系，從而有效地防止干擾信號(hào)進(jìn)入微機(jī)。 ? 在微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于端口的性質(zhì)不同，接口電路也有所不同。如8031的 P1口及 P3TTL或 MOS電路所驅(qū)動(dòng)。當(dāng)外部輸入信號(hào)為低電平時(shí)， P1口或 P3口被拉成低電平，它與光電耦合器連接。 ? 如要輸出較大電流以驅(qū)動(dòng)輸出設(shè)備，如繼電器、電磁離合器等，則應(yīng)接成達(dá)林頓型，如圖 441所示。 ? 在較惡劣環(huán)境中設(shè)計(jì)的前向通道，為了減少通道及電源的干擾，采用V/F轉(zhuǎn)換器 LM331的頻率輸出，再采用光電耦合器隔離方法，使 V/F轉(zhuǎn)換器與微機(jī)無電路聯(lián)系，確保輸出信號(hào)的穩(wěn)定性能，并無干擾信號(hào)，可采用如圖 442所示電路。 上一頁 下一頁 圖 441 光電耦合 器與繼電器輸出接口電路 上一頁 下一頁 圖 442 LM331 頻率輸出的光電隔離電路 上一頁 下一頁 第五節(jié) V/FF/V 轉(zhuǎn)換器設(shè)計(jì) ? 在機(jī)電一體化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，步進(jìn)電機(jī)的實(shí)時(shí)控制，跟蹤控制等，控制信號(hào)是由檢測(cè)的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率信號(hào)實(shí)現(xiàn)控制的，只有采用V/F轉(zhuǎn)換器可實(shí)現(xiàn)這種功能。 ? 采用 V/F、 F/V ? (1) 利用單片機(jī)的高速輸入和高速輸出的功能，憑借單片機(jī)簡(jiǎn)便的測(cè)頻和輸出頻率信號(hào)的軟件編程技巧，使得接口簡(jiǎn)單，占用計(jì)算機(jī)資源少。 ? (2) 頻率信號(hào)輸入靈活。 ? (3) 抗干擾性好。 ? (4) 便于遠(yuǎn)距離傳送信號(hào)。 上一頁 下一頁 ? 一、 通用型 V/F ? 1. AD654 ? AD654是低價(jià)格 V/F轉(zhuǎn)換器。工作電源電壓 177。 5V～ 177。 18V，單電源電壓 5～ 36 V 。滿量程輸出最大頻率為 500kHz ，選擇不同的輸出頻率，線性誤差大小不同。當(dāng)選擇 200kHz時(shí)，誤差最小為 ％，選用 ? AD654 ? 滿刻度校正誤差 177。 10％ (max) 溫度系數(shù) 50 10－６ /℃ ? 輸入電壓范圍 0～ 4 V 輸入偏置電流 50nA(max) ? 輸入失調(diào)電流 5nA 輸入阻抗（同相） 250MΩ ? 輸入失調(diào)電壓 mV 上一頁 下一頁 ? 2. AD654 ? (1) 負(fù)電壓信號(hào)輸入時(shí)的典型應(yīng)用電路如圖 443所示。 ? (2) 正電壓信號(hào)輸入時(shí)的典型應(yīng)用電路如圖 444所示。 ? 3. AD537 ? AD537是多功能 V/F變換器。輸出頻率取決于外接 RC，最高頻率為 150 kHz。其典型用法如圖 445和圖 446所示。 ? 二、 LM331系列 V/F ? 1. LM331 ? (1) 單電源供電， Vcc在 ～ 40V ? (2) ? (3) 溫度穩(wěn)定性好 ? (4) 功耗低 ? (5) ? 2. ? LM331系列 V/F轉(zhuǎn)換器功能框圖如圖 447。 上一頁 下一頁 上一頁 下一頁 圖 443 AD654負(fù)輸入時(shí)接線圖 上一頁 下一頁 圖 444 AD654典型接線圖 上一頁 下一頁 圖 445 AD537負(fù)輸入接線圖 上一頁 下一頁 圖 446 AD537正輸入接線圖 上一頁 下一頁 圖 447 LM331系列 V/F轉(zhuǎn)換器功能框圖 ? 3. V/F ? 圖 448為 LM331構(gòu)成的 V/F的基本電路。 ? 4. F/V ? F/V轉(zhuǎn)換器的電路，如圖 449是由 LM331轉(zhuǎn)換器構(gòu)成的 F/V轉(zhuǎn)換電路。 ? 圖 450為精密 F/V變換電路。其直流電壓輸出經(jīng)由 A1組成的雙極點(diǎn) RC有源濾波器濾波，響應(yīng)速度快。 ? 5. LM331組成的溫度 / ? 由 LM331組成的溫度頻率轉(zhuǎn)換電路如圖 451所示。 上一頁 下一頁 上一頁 下一頁 圖 448 V/F基本應(yīng)用電路圖 上一頁 下一頁 圖 449 F/V轉(zhuǎn)換電路 上一頁 下一頁 圖 450 精密 F/V轉(zhuǎn)換電路 上一頁 下一頁 圖 451 溫度 /頻率轉(zhuǎn)換電路 三、 F/V轉(zhuǎn)換器 AD651原理與應(yīng)用 ? 1. AD 651 ? AD651是美國(guó)模擬器件公司研制的一種多功能同步 F/V轉(zhuǎn)換器，它采用電荷平衡技術(shù)實(shí)現(xiàn) F/V轉(zhuǎn)換，最大滿度頻率達(dá) 2 MHz。在輸出頻率 100 kHz時(shí)，非線性誤差為 ％，最大為 ％。AD651采用外部時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)和調(diào)定滿度頻率，可以使轉(zhuǎn)換精確度與鐘頻變化無關(guān)。外接元件少，用一個(gè)積分電容即可工作，除作 V/F外，尚可實(shí)現(xiàn) F/V轉(zhuǎn)換器等。 AD651采用低漂移齊納標(biāo)準(zhǔn)，低溫度系數(shù)定標(biāo)電阻使增益飄移小，整體飄移