機(jī)電一體化第三章PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1 機(jī)電一體化第三章機(jī)電一體化第三章 2 第1頁(yè)/共73頁(yè) 3 0 輸 出 C 0 傳感器的組成傳感器的組成 第2頁(yè)/共73頁(yè) 4 第八節(jié)第八節(jié) 數(shù)字濾波數(shù)字濾波 第3頁(yè)/共73頁(yè) 5 1.傳感器的分類 2.傳感器的特性 第4頁(yè)/共73頁(yè) 6 第5頁(yè)/共73頁(yè) 7 第6頁(yè)/共73頁(yè) 8 N S U 電刷電刷 換向片換向片 第7頁(yè)/共73頁(yè) 9 第8頁(yè)/共73頁(yè) 10 M U0 RL I0 圖圖3-14 3-14 永磁式測(cè)速機(jī)測(cè)量電路圖永磁式測(cè)速機(jī)測(cè)量電路圖 圖圖3-15 3-15 直流測(cè)速機(jī)直流測(cè)速機(jī)輸出特性輸出特性 RL1 Rl2 RLRL1RL2 理想值 實(shí)測(cè)值 RL 直流測(cè)速機(jī)的輸

2、出特性曲線，如圖直流測(cè)速機(jī)的輸出特性曲線，如圖3-15所示。從所示。從 圖中可以看出，當(dāng)負(fù)載電阻圖中可以看出，當(dāng)負(fù)載電阻RL時(shí)，其輸出電時(shí)，其輸出電 壓壓V。與轉(zhuǎn)速。與轉(zhuǎn)速n成正比。隨著負(fù)載電阻成正比。隨著負(fù)載電阻RL變小，其變小，其 輸出電壓下降，而且輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間并不能輸出電壓下降，而且輸出電壓與轉(zhuǎn)速之間并不能 嚴(yán)格保持線性關(guān)系。由此可見，對(duì)于要求精度比嚴(yán)格保持線性關(guān)系。由此可見，對(duì)于要求精度比 較高的直流測(cè)速機(jī)，除采取其他措施外，負(fù)載電較高的直流測(cè)速機(jī)，除采取其他措施外，負(fù)載電 阻阻RL應(yīng)盡量大應(yīng)盡量大。 RL 第9頁(yè)/共73頁(yè) 11 第10頁(yè)/共73頁(yè) 12 60N n Zt n利

3、用兩組縫隙間距利用兩組縫隙間距W相同，位相同，位 置相差（置相差（i/2+1/4）W（i為正整為正整 數(shù)）的數(shù)）的指指示縫隙和兩個(gè)光電器件示縫隙和兩個(gè)光電器件 ，則可辨別出圓盤的旋轉(zhuǎn)方向。，則可辨別出圓盤的旋轉(zhuǎn)方向。 第11頁(yè)/共73頁(yè) 13 第12頁(yè)/共73頁(yè) 14 2維 1維 第13頁(yè)/共73頁(yè) 15 圖圖3-18 3-18 二維矩陣式配置的位置傳感器二維矩陣式配置的位置傳感器 第14頁(yè)/共73頁(yè) 16 第15頁(yè)/共73頁(yè) 17 高高 頻頻 振振 蕩蕩 電電 路路 金金 屬屬 體體 檢檢 波波 電電 路路 波波 形形 整整 形形 電電 路路 輸輸 出出 電電 路路 高頻振蕩電路在檢測(cè)部分有

4、檢測(cè)線圈，檢測(cè)對(duì)象高頻振蕩電路在檢測(cè)部分有檢測(cè)線圈，檢測(cè)對(duì)象 為金屬體。當(dāng)開關(guān)接近金屬體時(shí)，檢測(cè)線圈的電為金屬體。當(dāng)開關(guān)接近金屬體時(shí)，檢測(cè)線圈的電 感量發(fā)生變化，使振蕩回路停振，檢測(cè)出這一停感量發(fā)生變化，使振蕩回路停振，檢測(cè)出這一停 振變化，產(chǎn)生輸出信號(hào)。振變化，產(chǎn)生輸出信號(hào)。 第16頁(yè)/共73頁(yè) 18 從而有使振蕩電路從而有使振蕩電路 的振蕩減弱，甚至的振蕩減弱，甚至 停止振蕩。停止振蕩。振蕩電振蕩電 路的振蕩與停振這路的振蕩與停振這 兩種狀態(tài)被檢測(cè)電兩種狀態(tài)被檢測(cè)電 路轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào)路轉(zhuǎn)換為開關(guān)信號(hào) 后向外輸出后向外輸出。 第17頁(yè)/共73頁(yè) 19 高高 頻頻 振振 蕩蕩 電電 路路 金金

5、 屬屬 體體 檢檢 波波 電電 路路 波波 形形 整整 形形 電電 路路 輸輸 出出 電電 路路 電容式接近開關(guān)在檢測(cè)部分采用導(dǎo)體電極，當(dāng)電電容式接近開關(guān)在檢測(cè)部分采用導(dǎo)體電極，當(dāng)電 極與被測(cè)物一接近，檢測(cè)部分的導(dǎo)體電極與被測(cè)極與被測(cè)物一接近，檢測(cè)部分的導(dǎo)體電極與被測(cè) 對(duì)象之間產(chǎn)生靜電電容變化。利用這一現(xiàn)象制成對(duì)象之間產(chǎn)生靜電電容變化。利用這一現(xiàn)象制成 電容式接近開關(guān)，檢測(cè)出這一電容量的變化，產(chǎn)電容式接近開關(guān)，檢測(cè)出這一電容量的變化，產(chǎn) 生輸出信號(hào)。生輸出信號(hào)。 第18頁(yè)/共73頁(yè) 20 檢檢 測(cè)測(cè) 物物 體體 高高 頻頻 震震 蕩蕩 電電 路路 檢檢 波波 電電 路路 整整 形形 電電 路路

6、 輸輸 出出 電電 路路 電極板電極板 ( (檢測(cè)頭檢測(cè)頭 ) ) 高高 頻頻 振振 蕩蕩 電電 路路 金金 屬屬 體體 檢檢 波波 電電 路路 波波 形形 整整 形形 電電 路路 輸輸 出出 電電 路路 電磁電磁 式傳式傳 感器感器 電容電容 式傳式傳 感器感器 第19頁(yè)/共73頁(yè) 21 第20頁(yè)/共73頁(yè) 22 第21頁(yè)/共73頁(yè) 23 在透光型光電傳感器中在透光型光電傳感器中 ，發(fā)光器件和受光器件，發(fā)光器件和受光器件 相對(duì)放置，中間留有間相對(duì)放置，中間留有間 隙。當(dāng)被測(cè)物體到達(dá)這隙。當(dāng)被測(cè)物體到達(dá)這 一間隙時(shí)，發(fā)射光被遮一間隙時(shí)，發(fā)射光被遮 住，從而接收器件（光住，從而接收器件（光 敏元

7、件）便可檢測(cè)出物敏元件）便可檢測(cè)出物 體已經(jīng)到達(dá)。這種傳感體已經(jīng)到達(dá)。這種傳感 器的接口電路如圖器的接口電路如圖3-21 所示。所示。 圖圖3-21 透光型透光型光電傳感光電傳感 器接口電路器接口電路 輸出 第22頁(yè)/共73頁(yè) 24 3-22 3-22 反射型光電傳感器的應(yīng)用反射型光電傳感器的應(yīng)用 電路結(jié)構(gòu)一樣，電路結(jié)構(gòu)一樣， 不同點(diǎn)不同點(diǎn)R2比透光比透光 型要大型要大 第23頁(yè)/共73頁(yè) 25 第24頁(yè)/共73頁(yè) 26 第25頁(yè)/共73頁(yè) 27 第26頁(yè)/共73頁(yè) 28 通過透光性 第27頁(yè)/共73頁(yè) 29 第28頁(yè)/共73頁(yè) 30 第29頁(yè)/共73頁(yè) 31 第30頁(yè)/共73頁(yè) 32 第31

8、頁(yè)/共73頁(yè) 33 第32頁(yè)/共73頁(yè) 34 1.1.料位的控制料位的控制 第33頁(yè)/共73頁(yè) 35 第34頁(yè)/共73頁(yè) 36 第35頁(yè)/共73頁(yè) 37 第36頁(yè)/共73頁(yè) 38 第37頁(yè)/共73頁(yè) 39 n按照輸出信號(hào)的性質(zhì)分類按照輸出信號(hào)的性質(zhì)分類；可分為開關(guān)型( 二值型) 、模擬型和數(shù)字型： 傳感器的分類傳感器的分類 第38頁(yè)/共73頁(yè) 40 （1）開關(guān)量（）開關(guān)量（0/1）：位置傳感器）：位置傳感器 這種“l(fā)”和 “0”數(shù)字信 號(hào)可直接傳 送到微機(jī)進(jìn) 行處理，使 用方便 第39頁(yè)/共73頁(yè) 41 （2）模型性傳感器，如電阻應(yīng)變片）模型性傳感器，如電阻應(yīng)變片 第40頁(yè)/共73頁(yè) 42 n

9、(3) 數(shù)字型傳感器數(shù)字型傳感器 n 數(shù)字型傳感器有計(jì)數(shù)型和代碼型兩大類數(shù)字型傳感器有計(jì)數(shù)型和代碼型兩大類。 n其中計(jì)數(shù)型又稱脈沖數(shù)字型計(jì)數(shù)型又稱脈沖數(shù)字型, 輸出一般是正交脈沖信號(hào)輸出一般是正交脈沖信號(hào)； 傳感器所發(fā)出的脈沖數(shù)與輸入量成正比，加上計(jì)數(shù)器就可對(duì)輸入 量進(jìn)行計(jì)數(shù)，如可用來檢測(cè)通過輸送帶上的產(chǎn)品個(gè)數(shù)，也可用來 檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移量。這時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)每移動(dòng)一定距離或轉(zhuǎn)動(dòng)一 定角度就會(huì)發(fā)生一個(gè)脈沖信號(hào)，例如增量式光電碼盤和光柵位移增量式光電碼盤和光柵位移 傳感器傳感器。 第41頁(yè)/共73頁(yè) 43 光柵位移傳感器和光電轉(zhuǎn)速傳感器光柵位移傳感器和光電轉(zhuǎn)速傳感器 主光柵主光柵 增量式 第42頁(yè)/

10、共73頁(yè) 44 n 代碼型傳感器又稱編碼器代碼型傳感器又稱編碼器，它輸出的信號(hào)是數(shù)字 代碼，每一代碼相當(dāng)于一個(gè)一定的輸入量之值。 第43頁(yè)/共73頁(yè) 45 （4）集成式數(shù)字信號(hào)）集成式數(shù)字信號(hào):模擬傳感器模擬傳感器+A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換器 放大及放大及 AD轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換 數(shù)字信號(hào) 智能壓力網(wǎng)絡(luò)智能壓力網(wǎng)絡(luò) 傳感器傳感器 第44頁(yè)/共73頁(yè) 46 第45頁(yè)/共73頁(yè) 47 第46頁(yè)/共73頁(yè) 48 第47頁(yè)/共73頁(yè) 49 第48頁(yè)/共73頁(yè) 50 第49頁(yè)/共73頁(yè) 51 n同相放大器 n電壓-電流轉(zhuǎn)換器 第50頁(yè)/共73頁(yè) 52 2 oi 1 Z UU Z 輸入阻抗低 第51頁(yè)/共73頁(yè) 53 ai

11、 UU= 1 ao 12 R UU RR 2 oi 1 (1) R UU R 第52頁(yè)/共73頁(yè) 54 第53頁(yè)/共73頁(yè) 55 242 oibia 1341 1 RRR UUU RRRR 2 oibia 1 R UUU R 第54頁(yè)/共73頁(yè) 56 q=DF y u 第55頁(yè)/共73頁(yè) 57 第56頁(yè)/共73頁(yè) 58 i m 1 U i R 第57頁(yè)/共73頁(yè) 59 第58頁(yè)/共73頁(yè) 60 同向放大器和跟隨器：輸入 阻抗高，能夠把傳感器的輸 出信號(hào)都提取出來 差動(dòng)放大器：共模抑制比 高、抗干擾能力器 在許多檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，傳感器輸出的信號(hào)往往較弱，而且在許多檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)合，傳感器輸出的

12、信號(hào)往往較弱，而且 其中還包含工頻、靜電和電磁耦合等共模干擾，對(duì)這種信號(hào)的其中還包含工頻、靜電和電磁耦合等共模干擾，對(duì)這種信號(hào)的 放大就需要放大電路具有放大就需要放大電路具有很高的很高的共模抑制比共模抑制比以及以及高增益高增益、低噪低噪 聲和高輸入阻抗聲和高輸入阻抗。習(xí)慣上將具有這種特點(diǎn)的放大器稱為。習(xí)慣上將具有這種特點(diǎn)的放大器稱為測(cè)量放測(cè)量放 大器或儀表放大器大器或儀表放大器。 第59頁(yè)/共73頁(yè) 61 A1 U1 RW U2 A2 Rf1 Rf2 Uo1 R R Uo2 Rf A3 Rf Uo U3 U3 U1 U2 112212 12 1 1121 2 2212 () () oo fwf

13、 f o w f o w UUUUUU RRR R UUUU R R UUUU R 133 31 12 2121 ()1 () oo f ff oo ffff oo w UUUU RR RRR UUU RR RRRR UUUU RRR 233 32 o f f o f UUU RR R UU RR 12 21 1 fff o U w RRR U A UURR 因此 第60頁(yè)/共73頁(yè) 62 21 12 1 o U fff w U A UU RRR RR A1 U1 RW U2 A2 Rf1 Rf2 Uo1 R R Uo2 Rf A3 Rf Uo U3 U3 U1 U2 第61頁(yè)/共73頁(yè) 63

14、 A1 U1 RW U2 A2 Rf1 Rf2 Uo1 R R Uo2 Rf A3 Rf Uo U3 U3 U1 U2 第62頁(yè)/共73頁(yè) 64 根據(jù)測(cè)量范圍選擇放大倍數(shù)根據(jù)測(cè)量范圍選擇放大倍數(shù) A1 U1 RW U2 A2 Rf1 Rf2 Uo1 R R Uo2 Rf A3 Rf Uo U3 U3 U1 U2 0-5KN0-5mv0-5v1024個(gè)數(shù) 第63頁(yè)/共73頁(yè) 65 第64頁(yè)/共73頁(yè) 66 R R A vf 1 R R A vf 2 第65頁(yè)/共73頁(yè) 67 圖圖3-26 3-26 程控增益放大器原理圖程控增益放大器原理圖 模擬開模擬開 關(guān)關(guān) 8086 1 21 12 1 o U fff w U A UU RRR RR 234 第66頁(yè)/共73頁(yè) 68 AD 521 構(gòu)構(gòu) 成成 的的 程程 控控 增增 益益 放放 大大 器器 第67頁(yè)/共73頁(yè) 69 AD5AD5 2424 原原 理理 圖圖 第68頁(yè)/共73頁(yè) 70 一般來講，一般來講，隔離放大隔離放大 器器是指對(duì)輸入、輸出是指對(duì)輸入、輸出 和電源彼此隔離使之和電源彼此隔離使之 沒有直接電路耦合的沒有直接電路耦合的 測(cè)量放大器測(cè)量放大器，即信號(hào)，即信號(hào) 沒有公共的接地端。沒有公共的接地端。 由于隔離放大器采用由于隔離放大器采用 了了浮離式設(shè)計(jì)浮離式設(shè)計(jì)，