計算機控制系統(tǒng)第二章-在線瀏覽
2025-07-17 22:26本頁面
【正文】 ， 因此要考慮電平轉換 、 功率放大 、 抗干擾及安全等問題 。 圖 典型的開關量輸出通道結構 16 常用措施 ? 隔離處理 ? 電平轉換和功率放大 17 隔離處理 當計算機控制系統(tǒng)的開關量輸出信號用于控制較大功率的設備時，為防止現(xiàn)場設備上的強電磁干擾或高電壓通過輸出通道進入計算機系統(tǒng)，一般需要采取光電隔離措施隔離現(xiàn)場設備和計算機系統(tǒng)。 圖 低壓小功率開關量輸出 18 電平轉換和功率放大 計算機通過并行接口電路輸出的開關量信號 ，往往是低壓直流信號 。 ? 小功率低壓開關量輸出 ? 繼電器輸出 ? 晶閘管輸出 ? 功率場效應管輸出 ? 集成功率電子開關輸出 19 小功率低壓開關量輸出 對于低壓小功率開關量輸出 ， 可采用晶體管 、 OC門或運放等方式輸出 ， 圖 種電路一般僅能提供幾十毫安級的輸出驅動電流 ， 可以驅動低壓電磁閥 、 指示燈等 。 使用繼電器輸出時 ， 為克服線圈反電勢 ， 常在繼電器的線圈上并聯(lián)一個反向二極管 。 圖 繼電器式開關量輸出 21 晶閘管輸出 作為一種大功率半導體無觸點開關器件 ， 晶閘管具有以較小的功率來控制大功率的特點 ， 因此在計算機控制系統(tǒng)中被廣泛地用作功率執(zhí)行元件 ， 一般是由計算機發(fā)出數(shù)字觸發(fā)脈沖信號實現(xiàn)其通斷控制 。 圖 光電隔離的雙向晶閘管輸出 22 功率場效應管輸出 功率場效應管 (MOSFET)是壓控電子開關 ， 只要在其柵極 G和源極 S之間加上足夠的控制電壓 ， 漏極 D和源極 S之間即可導通 。 圖 功率場效應管的典型使用方法 23 集成功率電子開關輸出 集成功率電子開關是一種可由數(shù)字電路直接驅動的直流電子邏輯開關 ， 具有開關速度快 、 無觸點 、 無噪聲 、 壽命長等特點 ， 一般用于直流負載且電流不大 (幾安培以下 )的場合 ， 有時也可在交流場合使用 ，常用于微電機 、 電磁閥的驅動或取代機械觸點或繼電器作為開關量輸出器件 。 圖 TWH8751的引腳圖 ， 其中 V+和 V是外接電源的正端和地 、VIN 是輸入端 、 ST 是控制端 、 VO 是輸出端 ， 當輸入端的電平高于控制端的電平時 ， 輸出端導通 。 圖 TWH8751的引腳圖 圖 TWH8751作為直流輸出開關 24 模擬量輸入 生產過程中的隨時間連續(xù)變化的物理量 ， 如溫度 、壓力 、 流量 、 液位 、 濕度等 ， 由傳感器檢測并轉換為模擬的電信號 ， 通過模擬量輸入通道送至計算機系統(tǒng) ，最終經 A/D轉換器轉化為數(shù)字量 ， 才能交由計算機處理 。 26 機械觸點式多路開關 機械觸點式多路開關主要有干簧繼電器 、 水銀繼電器等 ， 其中干簧繼電器體積小 、 切換速度高 、 噪聲小 、 壽命長 ， 最適合作為模擬輸入的多路開關 。 圖 原理圖 ， 線圈通 /斷電就使觸點接觸或斷開 。 28 集成多路模擬開關 圖 AD7501的結構 ， 通過芯片使能端 EN和通道選擇端 A0、 A A2 ， 每次只選擇 8個輸入端中的一個與公共輸出端OUT接通 ， 其真值表見主教材表 。 圖 AD7501的結構圖 29 集成多路模擬開關 圖 AD7501構成的 8路差分模擬信號輸入電路 ，其中 V1i為第 i 路 (i=1， 2， … ， 8) 模擬輸入信號的正端 ,V2i 為第 i 路 ( i=1， 2， … ， 8) 模擬輸入信號的負端 ， V＋ 為輸出模擬信號的正端 ， V為輸出模擬信號的負端 。 在計算機控制系統(tǒng)中 ， 一般采用集成的采樣 保持器 。 圖 LF398的電路原理 32 LF398 圖 LF398典型應用電路 。 引腳 2所接的電阻用于直流調零 ， 反相器及其所接電阻 、 電容用于交流調零 。根據(jù)具體情況 ， 可以采用以下幾種措施 ? 光電隔離 ? 共模電壓的隔離 34 光電隔離 在計算機控制系統(tǒng)中 ， 一般在計算機接口和 A/D轉換電路之間實施光電隔離 。 圖 模擬量信號輸入的光電隔離 35 共模電壓的隔離 共模電壓是指多根信號線上的電壓相對參考電壓的相等的部分。 ? 電容隔離技術 ? 隔離放大器 36 電容隔離技術 原理見圖 。 需檢測 Vi時 ，則令 S1i斷開 ， S2i閉合 ， 放大器 A的輸出經采樣 保持器送至 A/D轉換器化為數(shù)字量 ， 然后開關再恢復平時的狀態(tài) 。 圖 共模電壓的電容隔離技術 37 隔離放大器 隔離放大器包括高性能的運算放大器 、 調制解調器 、 信號耦合變壓器 、 輸出運算放大器 、 濾波器和電源幾個部分 。 圖 GF289型集成隔離放大器的原理圖 。若每一路模擬量信號輸入都采用這種放大器隔離 ， 就可以從根本上消除共模電壓的影響 。集成放大器體積小 、 精度高 、 可靠性好 、 開環(huán)增益大 ，利用它們可構成比例 、 加減 、 積分 、 微分等運算 ， 因此得到廣泛應用 。圖 ， 其中 ， 運算放大器A1?A3構成儀表放大器 ， A4用于實現(xiàn)零輸出的綜合補償 。 常用的集成儀表放大器有 AD52 AD52 ZF60ZF605和 BG004等 。 如果采用固定增益的放大電路 ， 當輸入信號幅值波動范圍大時無法在輸入信號的整個變化范圍內實現(xiàn)減少誤差的目的 。這時 ， 可以采用程控增益放大器來解決這個問題 。 模擬開關 S1~S3由計算機程序來控制 ， 任何時候至少有一個開關是閉合的 。 44 程控增益放大器 圖 CD4051組成的程控增益放大器 圖 8選 1的模擬開關 CD4051組成的程控增益放大器電路 。 此電路可實現(xiàn) 8種不同的放大倍數(shù) 。 因此 ， 必須進行模擬量信號濾波處理以抑制噪聲 ， 提高信噪比 。 通過合理的濾波電路的設計 ， 可以濾除模擬輸入信號中的特定頻段的噪聲信號 。 ? FLTU2集成 RC濾波器 46 FLTU2集成 RC濾波器 FLTU2是采用厚膜混合集成技術制造的 ， 其內部有四級運放和RC元件 ， 前三級組成濾波器 ， 第四級是獨立的 ， 可用做增益級 、 緩沖級或形成附加單極點的濾波器 。 圖 FLTU2的電路原理圖 47 FLTU2集成 RC濾波器 圖 FLTU2的外部引腳圖 48 FLTU2集成 RC濾波器 圖 FLTU2的典型應用線路圖 49 模擬量輸出 在計算機控制系統(tǒng)中 ， 有些被控對象或執(zhí)行機構需要模擬量信號輸入 ， 這就要求計算機把計算好的數(shù)字控制量轉換為模擬量信號輸出出去 。 50 模擬量信號輸出的兩個共性問題 由于 D/A轉換器的種類繁多 ， 不同種類的 D/A轉換器的具體使用方法也不盡相同 。但是 ， 如果模擬量信號輸出通道較多 ， 就會使系統(tǒng)造價增加很多 ， 尤其是采用高精度的 D/A轉換器時 ， 這一問題尤為嚴重 。 該方案優(yōu)點是成本較低 ， 缺點是電路結構復雜 、 精度低 、可靠性差 ， 受運算放大器的輸入阻抗 、 模擬開關和保
畢業(yè)設計相關推薦
鄂ICP備17016276號-1