机电一体化系统设计_第四章：微机控制系统的选择及接口设计分析.ppt

3）8155、8255芯片匹配光电隔离接口电路 特点：由于8155、8255输出口可释放和吸收的电流较大，故可直接用高电平推动晶体管驱动光电二极管。 在8155、8255上电复位（高阻抗状态）时，不使开机输出额外的信息，将晶体管硬拉成低电平。 4）输出较大电流驱动的光电隔离接口输出电路 特点：采用达林顿型驱动电路，可输出更大的电流驱动输出设备。 5）提高普通光电耦合器光耦合速度的光电隔离接口输出（响应）电路 特点：可进一步提高普通光电耦合器光耦合速度。 6）V/F转换器（LM331）频率输出光电隔离接口输出电路 特点：可提高在恶劣环境中前向型通道和电源的抗干扰能力。 4.7.2 信息转换电路设计1）弱点/强电转换电路 （2）数字/脉冲信号转换——并行转换为串行 （3）数/模(D/A)转换、模数(A/D)转换 第4.8节 常用检测传感器的性能特点、选用与微机接口 4.8.1 检测传感器的分类与基本要求 （1）传感器 将被检测对象的各种变化物理量转换成电信号的一种变换器。 （2）传感器的作用 被用于检测机电一体化系统自身和作业对象、作业环境的状态，为有效地控制机电一体化系统动作提供信息。 （3）传感器的分类 1）传感器的作用主要分为：内部信息传感器和外部信息传感器。 内部信息传感器 —— 检测机电一体化系统内部状态。主要包括：检测位置、速度、力/力矩、温度以及异常变化等的传感器。 外部信息传感器 —— 检测作业对象的状态和外部环境状态。主要包括：接触式和非接触式传感器，如：温度/湿度传感器、气压传感器、电涡流传感器、无线电接收机、红外测温仪，激光测距机等。 2）按输出信号的性质可分为：开关型、模拟型和数字型传感器（计数型和代码型）。 3）按传感器的用途分为：位移、位置、速度、加速度、力/力矩、温度、湿度、压力等传感器。 4）按传感器的用途分为：电阻式、电感式、电磁式、电容式、光电式。 （4）传感器的基本要求 ①体积小、重量轻、适应性好。 ②精度和灵敏性高、响应快、稳定性好、信噪比高。 ③安全可靠、寿命长。 ④便于与计算机对接。 ⑤不易受被检测对象和外部环境的影响。 ⑥环境适应能力强。 ⑦现场安装处理简单、操作方便，价格便宜。 4.8.2 各类传感器的工作原理、主要性能及优缺点 各类传感器的工作原理、主要性能及优缺点，在《数控技术》、《传感器技术》、《传感器及其应用》等课程已进行了较全面的学习，在此不做详细的讲解。 注意：掌握好各类传感器的工作原理、主要性能及优缺点，是正确选用传感器的重要依据之一。 4.8.3 传感器的选择原则及注意事项 （1）传感器的选用原则 主要是依据传感器的使用要求和被控制对象的控制精度要求选择适用的传感器。 （2）传感器选用的注意事项 在确保主要性能参数和指标的条件下，适当可放宽次要的性能和指标要求，以便获得较高的性能价格比。注意：不能盲目的追求传感器各种性能指标均高的传感器选择方法或原则。 （3）提高传感器性能的主要技术措施 1）平均技术——缩小检测误差 2）差动技术——减少非线性误差 3）稳定性处理——提高传感器可靠性和寿命 4）屏蔽和隔离——提高抗外界干扰的能力 4.8.4 传感器的测量处理电路 由于传感器检测到的原始信号比较微弱，需中间转换处理电路将信号放大成易于检测或处理的电压或电流信号，在经调制解调、A/D转换、D/A转换等输出能满足计算机处理的要求和匹配的检测信号。 注意：传感器的检测处理电路通常与所选用的传感器密切相关，一般由传感器生产厂家提供选择。控制系统设计时，选择设计是非常重要的。 主要包括检测测量电路和信号放大转换电路两部分。 （1）传感器的检测测量电路 模拟型测量电路——调制、放大、解调、滤波、A/D转换处理。 数字型测量电路——光电转换、放大整形、检测量编码。 开关型测量电路——对检测信号的放大或降压/分流等。 （2）传感器信号放大转换电路 传感器信号放大转换电路主要包括： 电桥电路——测量阻抗、感抗、电容量等电参量的电量（电压、电流等）转换。 放大电路——由运算放大器、晶体管等组成。将检测到的微弱电信号进行放大处理（电压放大、电流放大、功率放大等）。采用屏蔽、隔离、滤波电路等提高放大信号的质量或品质。 调制与解调电路——对传感器输出的微弱、缓慢变化信号，由一般直流放大和信号传输电路，将产生零点漂移等干扰信号。采用调制、放大、解调设计电路，可得到几乎无干扰信号的放大测量信号。 A/D、D/A转换电路——实现检测输入、计算机处理、输出执行信号之间的匹配转换。 4.8.5 传感器的微机接口