第2章計(jì)算機(jī)控制技術(shù)

1、 圖2-1 輸入輸出過(guò)程通道組成結(jié)構(gòu)圖信息種類(lèi)輸入信息來(lái)源或輸出信息的用途模擬量輸入數(shù)字量輸入脈沖計(jì)數(shù)器模擬量輸出數(shù)字量輸出溫度、壓力、物位、轉(zhuǎn)速、成分等接點(diǎn)的通斷狀態(tài)、電平高低狀態(tài)、數(shù)字裝置的輸出數(shù)碼等流量積算、電功率計(jì)算、轉(zhuǎn)速及脈沖形式的輸入信號(hào)等控制執(zhí)行裝置、顯示、記錄等對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行控制、報(bào)警顯示等 圖2-2 模擬量輸入通道方框圖信號(hào)類(lèi)型構(gòu)成及功能低電壓電流/頻率熱電阻(RTD)/熱敏電阻熱電偶應(yīng)變信號(hào)隔離、放大、信號(hào)濾波等電流/頻率與電壓的轉(zhuǎn)換、隔離、放大、信號(hào)濾波等激勵(lì)電源、隔離、放大、信號(hào)濾波等隔離、放大、信號(hào)濾波、冷端補(bǔ)償?shù)燃?lì)電源、電橋電路、隔離、放大、信號(hào)濾波等圖2-3 熱電

2、偶變送器輸入電路 2iEFtABtCuW()VVEVEVVt1CuEIR200t1Cu1CuCu(20 0)()EE,IRIRR 圖2-4 儀表放大器結(jié)構(gòu)0BAABuuuu 0bABauRGuuR I1I2IGgguuuiRRAB12Ig2()1GgRuiRRRuR0ABIg21RuuuR 0VIg21uRAuR 圖2-5 AD620引腳圖 圖2-6 AD620典型應(yīng)用圖2-7 AD620在壓力檢測(cè)電路中的應(yīng)用圖2-8 隔離放大器的符號(hào) 圖2-9 變壓器耦合兩端隔離放大器圖2-10 AD210電路結(jié)構(gòu) 圖2-11 AD210在熱電偶測(cè)量中的應(yīng)用圖2-12 二線制變送器的連接圖2-13 無(wú)源I/

3、V 變換電路圖2-14 有源同相輸入I/V 變換電路圖2-15 有源反相輸入I/V 變換電路 在計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，被控量與被測(cè)量的回路往往是幾路或幾十路，此時(shí)往往采用公共的A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路，利用多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)輪流切換各被控或被測(cè)回路與A/D、D/A轉(zhuǎn)換電路間的通路，以達(dá)到分時(shí)復(fù)用的目的。 圖2-16 CD4051結(jié)構(gòu)原理圖圖2-17 CD4051引腳圖輸 入 狀 態(tài)接通道號(hào)INHCBACD4051 0000000011001020011301004010150110601117圖2-18 CD4052結(jié)構(gòu)原理圖 圖2-19 CD4052引腳圖 輸 入 狀 態(tài)接通道號(hào)INHBAXY00000

4、0011101022011331XX不通 在計(jì)算機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中，模擬量輸入通道的變化范圍會(huì)隨被測(cè)量所處的環(huán)境和時(shí)間的變化而變化，因此希望能自動(dòng)改變放大器的增益，使信號(hào)通過(guò)放大器后，具有合適的動(dòng)態(tài)范圍，即實(shí)現(xiàn)自動(dòng)量程切換，以便于A/D轉(zhuǎn)換或信號(hào)調(diào)理。 此外，在多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，也可能遇到各路信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍不一致的情況，這時(shí)希望放大器對(duì)不同的通路具有不同的增益，以實(shí)現(xiàn)相同的動(dòng)態(tài)輸出。 圖2-20 用儀表放大器實(shí)現(xiàn)的可編程增益放大器圖2-21 LH0084電路結(jié)構(gòu) 圖2-22 正弦模擬信號(hào)cos2cosmmduUtfUtdt2mufUtA/D2mUfU tA/D100%2100%mUftU 圖2-23

5、 采樣保持電路圖2-24 LF398采樣保持器原理圖圖2-25 LF398典型應(yīng)用圖2-26 AD582原理及外引腳圖2-27 AD582應(yīng)用電路 圖2-28 AD574原理框圖 圖2-29 AD574單極性輸入電路 圖2-30 AD574雙極性輸入電路 圖2-31 AD574與外部的連接圖2-32 8通道模擬輸入板 圖2-33 數(shù)字量保持方案圖2-34 模擬量保持方案 圖2-35 DAC1210 原理圖圖2-36 DAC1210與PC/XT總線的接口 圖2-37 V/I轉(zhuǎn)換電路a)、b) 電流串聯(lián)負(fù)反饋形式 c) 電流并聯(lián)負(fù)反饋形式 d) 電流并聯(lián)正反饋形式 輸出通道的功能是把計(jì)算機(jī)的運(yùn)算結(jié)

6、果（數(shù)字量）轉(zhuǎn)換成模擬量，并輸出到被選中的某一控制回路上，完成對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制動(dòng)作。模擬量輸出通道通常由D/A轉(zhuǎn)換器、輸出保持、多路切換開(kāi)關(guān)和功放電路所組成。 圖2-38 典型的開(kāi)關(guān)量輸入/輸出通道 圖2-39 數(shù)字量輸入通道結(jié)構(gòu)圖 數(shù)字量輸入通道主要由輸入調(diào)理電路、輸入緩沖器、輸入地址譯碼電路等組成，如圖2-39所示。 圖2-40 數(shù)字量輸入通道a) 積分電路數(shù)字量輸入 b) R-S觸發(fā)器數(shù)字量輸入圖2-41 采用光電耦合器隔離開(kāi)關(guān)量輸入 圖2-42 輸入電平變換 圖2-43 隔離及電平變換電路圖2-44 數(shù)字量輸出通道 數(shù)字量輸出通道主要由輸出鎖存器、輸出驅(qū)動(dòng)電路、輸出口地址譯碼等組成，如

7、圖2-44所示。 圖2-45 光電隔離開(kāi)關(guān)量輸出電路圖2-46 小功率驅(qū)動(dòng)電路圖2-47 中功率驅(qū)動(dòng)電路圖2-48 ULN2003達(dá)林頓陣列驅(qū)動(dòng)器a ) ULN2003 結(jié)構(gòu)圖 b) 復(fù)合管內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖2-49 過(guò)零型固態(tài)繼電器的結(jié)構(gòu) 圖2-50 靜電耦合示意圖圖2-51 電磁耦合示意圖圖2-52 電源共阻抗耦合干擾圖2-53 公共地線耦合干擾圖2-54 輸出阻抗耦合干擾 圖2-55 電阻耦合的等效電路1、2為平行線 干擾往往沿著過(guò)程通道進(jìn)入計(jì)算機(jī)，其主要原因是過(guò)程通道與計(jì)算機(jī)之間存在公共地線，而且首當(dāng)其沖是A/D和各種輸入裝置。 所以要求這些設(shè)備有很強(qiáng)的抗干擾能力，而且要設(shè)法削弱來(lái)自公共地線的

8、干擾，以提高過(guò)程通道的抗干擾性能。圖2-56 干擾信號(hào)形式 圖2-57 串模干擾示意圖圖2-58 熱電偶線路中的串模噪聲圖2-59 二級(jí)阻容濾波器網(wǎng)絡(luò) 圖2-60 共模干擾示意圖 圖2-61熱電偶測(cè)溫線路中的共模噪聲 圖2-62 共模噪聲電壓Ucm的影響圖2-63 雙線傳輸電路圖2-64 脈沖光電耦合圖2-65 雙層浮地屏蔽保護(hù)原理圖nn1nnn11yyyynnnnyyayyya , ,(2-33) (2-34) (2-35) Nn11Niiyy=N 1n-i01Nniyy-=(2-36) (2-37) N 10in iniyC y-=11(1),1fnnnffTya yayaTTTT-=-+=+ (2-38) QKP=D43243210Ta Ea Ea Ea Ea=+(2-40) (2-41) (2-44) X0X0m0m0()NNAAAANN-=