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计算机控制技术课程讲义,1,3.5模拟量输入输出通道,3.5.1模拟量输入通道完整的模拟量输入通道结构图,计算机控制技术课程讲义,2,用于将被测物理信号转化为电信号的器件。常用传感器举例：温度测量：热电阻（0200度）热电偶（2001500度）压力测量：弹簧位移、压敏器件流量测量：压力差原理位移测量：电位器、电容式、光栅速度测量：电磁感应、离心位移,一、传感器,计算机控制技术课程讲义,3,二、变送器,用于将传感器信号进行初步处理。包括：1.信号滤波：实现一个低通滤波器，滤除常见高频干扰2.小信号放大：小信号易受干扰，不易传输，要进行放大。3.I/V变换：将电压、电流、电阻信号统一变换为规定标准信号，以利于传输使用。常见标准：计算机接口标准：范围05v型仪表标准：范围010mA型仪表标准：范围420mA4.非线性补偿：对实际物理信号与电信号成非线性关系的情况进行补偿操作，使其成为线性关系，这部分工作亦可由计算机软件完成。如：热电偶中：热电势e与温度T的关系一般为：T=a1e4+a2e3+a3e2+a4e+a5(a1a5为常数)补偿后，变送器的输出电压V与温度T的关系可转化为线性关系，即：V=aT+b,计算机控制技术课程讲义,4,三、模拟多路开关,用于分时选择某一路信号通过进行后续处理。1.功能：可用作多对一多路选择器或一对多多路分配器。与数字电路不同，模拟多路开关一般均是双向的。2.原理：采用输入地址译码，用译码信号控制开关，任一时刻至多只有一个开关闭合。,计算机控制技术课程讲义,5,模拟多路开关有机械式和电子式两类：(1)机械式一般用于干簧继电器实现：通过外部线圈产生磁场，使之吸合或断开。其特点是结构简单，导通电阻小，断路电阻大，但速度慢，工作频率低。(2)电子式一般用MOS场效应三级管实现。特点是速度快，工作频率高，缺点是开、闭时都有一定的电阻。而普通的硅三级管导通有压降，不适用。MOS管导通只有较小的电阻。,计算机控制技术课程讲义,6,3.常用器件：计算机控制系统中使用电子式多路开关，常用器件为：CMOS4000系列中的CD40518选一CD40524选一*2CD40532选一*3以CD4051为例，是一个16pin封装双列直插式芯片管脚包括：电源脚3个模拟信号线9个地线3个使能端1个INH使用中uSS、uEE可共地，uDD工作电压在315V，INH接片选,计算机控制技术课程讲义,7,4.使用方式（与放大器的连接）（1）单端式（2）差动式,计算机控制技术课程讲义,8,五、放大器,放大器用于改善电路特性，主要是加大输入阻抗，增加驱动能力，亦用于无变送器时的小信号放大用于改善电路特性时，放大倍数为1。由变送器送来的电流信号通过多路开关后进入I/V(电流/电压)变换电阻，送至放大器，放大器具有较高输入阻抗，可减少对信号的影响。,计算机控制技术课程讲义,9,六、采样保持器,用于在A/D转换期间保持输入电平1.孔径误差：由于A/D转换时间内输入信号变化而引起的误差2.保持器工作原理：a.控制信号有效，K闭合，CH充电至模拟输入IN的电平。b.控制信号撤消，K断开，CH保持的电平经运放由模拟输出OUT端送出。闭合时充电快（R小），断开时运放内阻大，无或少漏流。因为充电采样时间远小于A/D转换时间，所以减少了孔径误差。采样保持器的性能参数包括：获得时间，孔径时间，输出电压衰减率等。,计算机控制技术课程讲义,10,3.5.2模拟量输出通道,完整的模拟量输出通道结构图一、输出保持器用于维持计算机输出持续一个采样周期，让数字量在时间上连续化。输出保持器与采样保持器原理相同，参数有区别（工作时间不同）。,计算机控制技术课程讲义,11,多路输出保持的实现方法：1.模拟保持式：一个D/A，数个保持器，要求刷新。特点是：要求性能参数较高，为了维持输出稳定常需要进行刷新操作。2.数字保持式：用REG（寄存器）保存数字量，用多个D/A，数字保持，不用刷新。特点是：简单可靠，成本较高，但目前采用数字保持式较多。,计算机控制技术课程讲义,12,二、手动备用,由手动控制输出的装置，作为自动控制系统失效或调试阶段的备用部件。1.结构：K、R均由人工操作2.手动到自动的无扰动切换：操作规则：将手动的值调整到与自动接近时，再切换从手动到自动的切换：通过输出回采，使自动值接近于手动。,K,计算机控制技术课程讲义,13,三、伺服放大器,伺服放大器也叫功率放大器，用于将计算机信号放大以驱动机械及电气设备常用有两种标准：型仪表标准：DDZ-(010mA)型仪表标准：DDZ-(420mA),五、执行机构,执行机构：执行输出信号所代表的物理意义。常用设备：电动调节阀、变频调速电机、步进电机等等,