【正文】 的污染很敏感，故必須設(shè)計(jì)過(guò)濾器。為了不影響液壓泵的吸油能力，過(guò)濾器通油能力最好大于泵流量的 2 倍，故選 WU—16180 型的網(wǎng)式過(guò)濾器。系統(tǒng)泄漏的油液必須經(jīng)過(guò)過(guò)濾后返回油箱，由于它不會(huì)在主油路上造成壓力下降，又不承受系統(tǒng)的工作壓力，故可選用強(qiáng)度較低的過(guò)濾器，過(guò)過(guò)濾器的通油能力應(yīng)不小于回油管的最大流量。序號(hào) 元件名稱 額定流量L/min調(diào)壓范圍 規(guī)格1 單向閥 15 S10AK12 溢流閥 40 732 YFL10K3 換向閥 60 WE6G51OAQ22050Z44 電液比例閥 2—500 BYFB10H44 傳感器的選擇 傳感器的選用原則工程上通常是直接作用于被測(cè)量，能按一定規(guī)律將其轉(zhuǎn)換為同種或別種量輸出的器件為傳感器。通常選擇一般注意以下幾點(diǎn)： 靈敏度靈敏度是指?jìng)鞲衅髟诜€(wěn)定工作下輸出變化對(duì)輸入變化的比值，用 S 表示，S=dy/dx,一般傳感器靈敏度越高越好，靈敏度越高，意味著傳感器所能感知的變化量越小。 線性范圍任何傳感器都有一定的線性范圍，在線性范圍內(nèi)輸出與輸入成比例關(guān)系。但任何傳感器都不容易保證其絕對(duì)的線性，在許可范圍內(nèi)，可以在其近似線性范圍內(nèi)應(yīng)用。為了保證傳感器在應(yīng)用中具有高的可靠性，必須選用條件適宜傳感器。精密度是說(shuō)明測(cè)量結(jié)果的分散性，正確度是說(shuō)明測(cè)量值偏離真值大小的程度，屬于系統(tǒng)誤差。傳感器處于測(cè)試系統(tǒng)的輸入端，因此，傳感器能否真實(shí)反映被測(cè)量值對(duì)整個(gè)測(cè)試系統(tǒng)有直接影響。 傳感器的性能指標(biāo) 精度表示測(cè)量結(jié)果與被測(cè)量的真值的靠近程度，精度一般用極限誤差來(lái)表示，或者用極限誤差與滿量程之比按百分比表示。 靈敏度是傳感器的輸出增量與輸出之比。 量程表示傳感器要測(cè)量的北側(cè)的量值?？捎眯?zhǔn)數(shù)據(jù)與響應(yīng)行程書粗豪平均值之間的某個(gè)最大偏差值，對(duì)滿聯(lián)成輸出的百分比表示。 零漂表示傳感器在零輸入狀態(tài)下，輸出值的漂移，一般有時(shí)間飄零和穩(wěn)定零漂 。 電阻應(yīng)變式壓力傳感器電阻應(yīng)變式壓力傳感器時(shí)利用彈性敏感元件將北側(cè)里、壓力轉(zhuǎn)化為應(yīng)變、唯一等，然后通過(guò)粘貼與其表面的電阻應(yīng)變片轉(zhuǎn)化為位電阻值的變化，由轉(zhuǎn)化電路（通常為電橋輸入電壓或電流信號(hào)）阻值的變化為：ΔR/R(1+2u) ε式中 ε—敏感柵響應(yīng)變化，ε=Δ/l。壓電效應(yīng)是指某些沿一定方向受威力作用而變形時(shí)的兩個(gè)相對(duì)表面產(chǎn)生機(jī)型相反的電荷，當(dāng)外力去掉后又恢復(fù)到不帶電的狀態(tài)晶體受力所產(chǎn)生的電荷量與威力的大小成正比。特點(diǎn)：線性好，頻響范圍寬，靈敏度高，遲滯小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，使用方便，抗聲、磁干擾能力強(qiáng)要求后綴具有高的輸入阻抗，應(yīng)用低電容、低噪聲、高電阻電纜，需老化處理以提高其穩(wěn)定性。當(dāng)單晶硅半導(dǎo)體（如 PSi，NSi）沿某方向受到外力作用時(shí)，其電阻率發(fā)生變化，導(dǎo)致電阻值相對(duì)變化的現(xiàn)象稱為壓阻效應(yīng)。 壓磁式傳感器在機(jī)械力的作用下，鐵磁材料內(nèi)部產(chǎn)生應(yīng)力或應(yīng)力變化，使其磁道發(fā)生變化，當(dāng)鐵磁材料制成的壓磁元件線圈時(shí)期磁道率變化將引起線圈電感和阻抗變化，當(dāng)壓磁元件同時(shí)饒有一二次線圈并在一次線圈加以激勵(lì)電壓時(shí)，磁道率變化將導(dǎo)致線圈系數(shù)變化從而使輸出電勢(shì)變化。用來(lái)測(cè)量準(zhǔn)靜態(tài)力、壓力，更適宜于動(dòng)態(tài)和惡劣環(huán)境中的力的測(cè)量。但精度較低（約 1%） ，反應(yīng)速度較低。其技術(shù)參數(shù)為：量程：0—20~30Mpa精度: ≦%供電:24V 或 12VDC輸出:0—5V，0—10mA反應(yīng)時(shí)間:5ms使用溫度:20~+60。5 過(guò)程通道的一般結(jié)構(gòu)形式 過(guò)程通道的設(shè)計(jì)過(guò)程通道包括模擬量輸入電路、模擬量輸出通道和數(shù)字量輸入、輸出通道。生產(chǎn)過(guò)程別的被調(diào)參數(shù)（一般包括溫度、壓力、流量、位移、速度液面高度等等）一般都是隨時(shí)間連續(xù)變化的非電物理量，因此模擬量電信號(hào)必須通過(guò)模擬量輸入通道轉(zhuǎn)換為響應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，才能送入計(jì)算機(jī)；而生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的兩態(tài)開關(guān)、電平的高低、脈沖量等數(shù)字或開關(guān)信號(hào)，則應(yīng)通過(guò)數(shù)字量輸入通道輸入計(jì)算機(jī)?？梢姡^(guò)程通道是家算計(jì)和工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程（控制對(duì)象）相互交換信息的橋梁。 一個(gè)通道設(shè)置一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器如圖（3）圖中 A/D 轉(zhuǎn)換器是將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量的裝置，也是模擬量輸入通道的關(guān)鍵性部件。上圖中的采樣保持器就是用來(lái)對(duì)變化的模擬信號(hào)進(jìn)行快速采樣，并在轉(zhuǎn)化過(guò)程中“保持”該信號(hào)，以減少轉(zhuǎn)換過(guò)程所造成的誤差。 。其特點(diǎn)是速度快、工作可靠，即使某一個(gè)通路有故障，也不會(huì)影響其它通路的工作，如果通道的數(shù)量很多要使用較多的采樣保持器和 A/D 轉(zhuǎn)化器，使用成本較高。這種結(jié)構(gòu)因公用一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器，每路地轉(zhuǎn)換只能順序進(jìn)行，顯然工作速度較慢可靠性也不高，但可節(jié)省硬件設(shè)備。42 多通道共享一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器 多個(gè)通道共享采樣保持器和 A/D 轉(zhuǎn)換器下圖是多個(gè)通道共享采樣保持器和 A/D 轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)框圖。由于采用了公用的采樣保持器，因此在啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換前，必須考慮采樣保持器的捕捉時(shí)間，只有當(dāng)保持電容器的放電過(guò)度過(guò)程結(jié)束后才允許啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換電路。由圖可知，模擬量輸入通道一般由信號(hào)處理、多路開關(guān)、放大器、采樣保持器和 A/D 轉(zhuǎn)換器等組成過(guò)程圖 44 模擬量輸入結(jié)構(gòu)框圖其中信號(hào)處理根據(jù)需要可包括信號(hào)放大、信號(hào)濾波、信號(hào)衰減、阻抗匹配、電平交換、非線性補(bǔ)償、電流/電壓轉(zhuǎn)換等功能。如果各種信號(hào)源的信號(hào)幅值相差懸殊，可采用增益可控的可編程放大器，它的閉環(huán)增多路轉(zhuǎn)換開關(guān)采樣保持器A/D轉(zhuǎn)換開關(guān)I/O接口電路CPU過(guò)程參數(shù)檢測(cè)信號(hào)處理信號(hào)處理多路轉(zhuǎn)換開關(guān)放大器A/D轉(zhuǎn)換I/O接口電路采樣保持器控制 CPU益由計(jì)算機(jī)控制。儀表反復(fù)打起的特點(diǎn)是：共模抑制力強(qiáng)、輸入阻抗高、低漂移、增益可調(diào)?？刂撇糠质墙邮?CPU 的命令向通道中各部件發(fā)送控制信號(hào)的控制接口。 過(guò)程通道的其他主要部件過(guò)程通道中涉及到的部件很多，除了 A/D 轉(zhuǎn)換器和 D/A 轉(zhuǎn)換器之外，還有信號(hào)處理裝置、多路開關(guān)、放大器、采樣保持器以及大功率輸出接口部件。選擇濾波器類型時(shí)，要考慮所測(cè)信號(hào)的頻率和特性，以及干擾信號(hào)的頻率和所要求的抑制程度。有些被測(cè)參數(shù)與轉(zhuǎn)換后的電信號(hào)之間成非線性關(guān)系，為提高測(cè)量轉(zhuǎn)換的靈敏度和便于控制的運(yùn)算，需要進(jìn)行線性化處理，這可采用折線近似法或采用非線性的反饋放大達(dá)到線性化的目的。目前的危機(jī)系統(tǒng)多采用集成的多路轉(zhuǎn)換開關(guān)、噪聲低、壽命長(zhǎng)和工作可靠，控制開關(guān)動(dòng)作所需要消耗的功率要小等等。典型的集成多路揩干可分為 4 選雙 4 選 8 選 16 選 1 等 5 種類型。4 選 1 的芯片有 74LS155,8 選 1 的芯片有CD40574LS151 、AD7503 等，16 選 1 的芯片有 74LS150、AD7506 等等。當(dāng) INH 為低電平時(shí)，改變 C、 B、A 的數(shù)值（從 0~111）通過(guò)譯碼器可以溢出 8 種狀態(tài)，在 8 個(gè)通道中（X0~X7）選中其中的一個(gè)通道使輸入和輸出接通。CD4051 有很寬的數(shù)字和模擬信號(hào)電平，數(shù)字信號(hào)為 3——15 伏模擬信號(hào)峰值為 15Vpp。10Pa,靜態(tài)功率耗為1μW。 采樣保持器A/D 轉(zhuǎn)換器完成一次完整的轉(zhuǎn)換過(guò)程所需的時(shí)間成為轉(zhuǎn)換時(shí)間。設(shè)置一個(gè)幅值為 Um 頻率為 F 的正弦信號(hào) U=則其隨時(shí)間的變化率為 Du/ DT =UM2πf，它的最大值出現(xiàn)在信號(hào)過(guò)零時(shí)，所以，最大的轉(zhuǎn)換誤差為：Δu≈U2πfΔt式中 Δt 為 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間。為了滿足轉(zhuǎn)換精度的條件下允許有較高的輸入信號(hào)的頻率范圍，以適應(yīng)某些隨時(shí)間變化較快的信號(hào)的要求用采樣保持器解決。它由模擬開關(guān)、保持電容和運(yùn)算放大器組成。圖中運(yùn)算放大器 AA2 都接成跟隨形式，A1 的輸出阻抗很低，A2 的輸入阻抗很高，故它接近理想的采樣保持器。如LF19LF29LF398 等?？刂戚斎攵擞糜诳刂撇蓸踊虮３郑?dāng)控制輸入為高電平時(shí)，采樣保持器處于跟隨狀態(tài)，為低電平時(shí)處于保持狀態(tài)，邏輯電平基準(zhǔn)輸入端 LR 能控制信號(hào)與各種邏輯電平兼容， LR 接地時(shí)，控制電平與TTL 兼容。除上述系列的采樣保持器外，其他的通用芯片還有 SHAAD58AD583K/S等，高分辨率芯片有 SHA114ADC1130 等。因此，A/D 和 D/A 的選擇非常重要，很有必要做詳細(xì)介紹。因材，弄起清一些常出現(xiàn)的ADC 主要性能指標(biāo)術(shù)語(yǔ)的確切含義以及有關(guān)的基本概念是非常必要的（1） 分辨率對(duì)于 ADC 來(lái)說(shuō)，分辨率表示輸出數(shù)字量變化一個(gè)相鄰數(shù)碼所輸入模擬電壓的變化量。分辨率是指能使轉(zhuǎn)換后數(shù)字量變化 1 的最小模擬輸入量。如 3V、5V、10V 等。在不計(jì)其它誤差的情況下，一個(gè)分辨率有限的 ADC 的階梯狀轉(zhuǎn)移特性曲線與具有無(wú)限分辨率的 ADC 轉(zhuǎn)移特性曲線（直線）之間的最大偏差，稱之為量化誤差。（4） 轉(zhuǎn)換精度轉(zhuǎn)化精度是指轉(zhuǎn)換后所得結(jié)果相對(duì)實(shí)際值的準(zhǔn)確度。在一個(gè)轉(zhuǎn)化器中，任何數(shù)碼所對(duì)應(yīng)的實(shí)際模擬電壓與其理想的電壓值之差并不是一個(gè)常數(shù)，把這個(gè)差的最大值定義為絕對(duì)精度。絕對(duì)精度常用數(shù)字量得位數(shù)表示，如絕對(duì)精度為177。它通常不包括能被用戶消除的刻度誤差。如滿量程為 10V 的 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，其絕對(duì)精度為 1/210/28=177。精度和分辨率不能混淆，即使分辨率很高，但溫度漂移、線性不良等原因可能造成精度并不是很高。不同型號(hào)、不同分辨率的器件、轉(zhuǎn)換時(shí)間相差很大。再設(shè)計(jì)模擬量輸入通道時(shí)，應(yīng)按實(shí)際應(yīng)用的需要和成本來(lái)確定這一項(xiàng)參數(shù)的選擇。而完成一次 A/D 轉(zhuǎn)換所需的時(shí)間（b 包括穩(wěn)定時(shí)間）即轉(zhuǎn)換時(shí)間，則是它的倒數(shù)。 。 C 。2）A/D 轉(zhuǎn)換器的選擇要點(diǎn)超大規(guī)模集成電路技術(shù)的發(fā)展，使集成 A/D 轉(zhuǎn)換器的發(fā)展速度驚人。在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集系太難過(guò)、測(cè)控系統(tǒng)和智能儀器儀表時(shí)，首先碰到的就是如何選擇合適的 A/D 轉(zhuǎn)換器以滿足應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求的問(wèn)題。因?yàn)橄到y(tǒng)精度設(shè)計(jì)的還擊較多，包括傳感器變換精度、信號(hào)預(yù)處理電路精度和 A/D 轉(zhuǎn)換器及輸出電路、伺服機(jī)構(gòu)精度，甚至還包括傳感器變換精度、信號(hào)預(yù)處理電路精度和 A/D 轉(zhuǎn)換器及輸出電路、伺服機(jī)構(gòu)精度，甚至還包括軟件控制算法。實(shí)際選取的 A/D 轉(zhuǎn)化器的位數(shù)應(yīng)與其它還擊所能達(dá)到的精度相適應(yīng)。因?yàn)?，我們這次課題的精度要求是 1/2022，用 8 位的 A/D 轉(zhuǎn)化器的精度是 1/28=1/256,精度不夠，而 y 用 12 位的 A/D 轉(zhuǎn)換器的精度是 12/212，精度剛好過(guò)了 1/2022。（2） 如何確定 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速率A/D 轉(zhuǎn)換器從啟動(dòng)轉(zhuǎn)換到轉(zhuǎn)換結(jié)束，輸出穩(wěn)定的數(shù)字量，需要一定的時(shí)間，這就是 A/D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換時(shí)間；其倒數(shù)就是每秒鐘能完成的轉(zhuǎn)換次數(shù)，稱為轉(zhuǎn)換速率。總的來(lái)說(shuō)，積分型、電荷平衡型和跟蹤比較性 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換速度較慢，轉(zhuǎn)換時(shí)間從幾毫秒到幾十毫秒不等，只能構(gòu)成低速 A/D 轉(zhuǎn)換器，一般適用于對(duì)溫度、壓力、流量等，緩變參量的檢測(cè)和控制。轉(zhuǎn)換時(shí)間最短的高速 A/D 轉(zhuǎn)化器是用那些用雙極型或 CMOS 工藝進(jìn)程的全并行、串并行和電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)型的 A/D 轉(zhuǎn)換器。高速 A/D 轉(zhuǎn)換器適用于雷達(dá)、數(shù)字通訊、實(shí)時(shí)光譜分析、實(shí)時(shí)瞬態(tài)記錄、視頻數(shù)字轉(zhuǎn)換系統(tǒng)等。根據(jù)上面一系列的分析，再結(jié)合我們課題的要求以及應(yīng)用的廣泛性和價(jià)格的合理性我們選擇 A/D574 為這次課題中的 A/D 轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換速度最大為 35us，轉(zhuǎn)換精度≦%，是目前我國(guó)市場(chǎng)應(yīng)用最廣泛、價(jià)格適中的A/D 轉(zhuǎn)換器。 AD574 是由兩個(gè)大規(guī)模集成電路組成的，每一部分都設(shè)有模擬數(shù)字電路，因而以最低的成本而獲得最高的性能和適應(yīng)性。AD574 有六個(gè)等級(jí)，其中AD574AJ、AD574AK、AD574AL，適用于 0——+ 溫度范圍內(nèi)工作：AD574AS、AD574AT 和 AD574AV 可用在55——+ 溫度范圍內(nèi)工作。它包括高速電流輸出開關(guān)電路、激光切割膜片式電阻網(wǎng)絡(luò)，故其精度高，可達(dá)177。數(shù)字芯片則包括高性能比較器、逐次比較邏輯寄存器、時(shí)鐘電路、模擬控制電路以及三態(tài)輸出數(shù)據(jù)鎖存器等。1LSB；AD574AK 為177。②轉(zhuǎn)換速度：最大轉(zhuǎn)換時(shí)間 35us,屬于中檔速度③輸入模擬信號(hào)范圍可為 0——+10V，0——+20V,也可為雙極性+5V 或+10V。10V 的模擬輸入。用不同的控制信號(hào)，即可以實(shí)現(xiàn)高精度的 12 位變換，又可作為快速的 8 位轉(zhuǎn)換。設(shè)有三態(tài)輸出緩存器，可直接與 8 位或 16 位的微處理器接口。由于轉(zhuǎn)換精度高，所提供電源必須有良好的穩(wěn)定性，并加以充分濾波，以防止高頻噪聲的干擾。低功耗：典型功耗為 390mW。VLOGIC——邏輯電源+5V （）VCC——正電源 +15V(+——+) VEE——負(fù)電源 15V(——)AGND、DGND——模擬、數(shù)字地CE——片允許信號(hào)，高電平有效?！狢——片選擇信號(hào)低電平有效。CE=1,—CS=0 時(shí)，轉(zhuǎn)換開始，啟動(dòng)負(fù)脈沖，400ns。A0——轉(zhuǎn)換和讀字節(jié)選擇信號(hào)。 CE=1, —CS=0, R/—C=1 時(shí)允許讀數(shù)據(jù)。12/—8 輸出數(shù)據(jù)形式選擇信號(hào)。轉(zhuǎn)換開始 STS=1。表 42 AD574 真值表CE CS R/C 12/8 A0 操作0 禁止 1 禁止1 0 0 啟動(dòng) 12 位轉(zhuǎn)換1 0 0 1 啟動(dòng) 8 位轉(zhuǎn)換1 0 1 VLOGIC 一次讀取 12 位輸出數(shù)據(jù)1 0 1 DGND 0 讀取高 8 位輸出數(shù)據(jù)1 0 1 DGND 1 讀低位輸出數(shù)據(jù)尾隨 4 個(gè) 010VIN——模擬信