計算機的檢測系統(tǒng)簡介

第二節(jié)帶計算機的檢測系統(tǒng)簡介一、帶計算機的檢測系統(tǒng)的特點及功能1.性能價格比高；2.設(shè)計靈活性高；3.操作方便；4.有強大的運算功能；5.具有記憶功能；6.有自校準(zhǔn)功能；7.能進(jìn)行自動故障診斷。2/5/20231二、帶計算機的檢測系統(tǒng)的工作流程

巡回檢測概念:

計算機首先向多路采樣開關(guān)陣列的選通地址譯碼器寫入準(zhǔn)備采樣的傳感器地址，由譯碼器接通該地址對應(yīng)的采樣開關(guān)，所要采樣的信號被連接到放大器，放大后的信號經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，計算機通過數(shù)據(jù)總線接受該信號。一個采樣點采樣結(jié)束后，計算機轉(zhuǎn)而發(fā)送第二個采樣地址，對第二個傳感器采樣，直至全部被測點均被采樣完畢為止。計算機不可能在同一時刻讀取所有傳感器來的信號，而是分時但快速地輪流讀取所有的被測量，這種采樣方式稱為“巡回檢測”。2/5/202328通道巡回檢測數(shù)據(jù)采集器8個傳感器信號輸入端口2/5/20233簡易數(shù)字濾波技術(shù)概念

在工業(yè)中經(jīng)常采用如下軟件抗干擾技術(shù)：對存在干擾和隨機誤差的信號進(jìn)行等精度快速多次采樣，然后先舍去第一個采樣值，再舍去若干個最大值和最小值，將余下的幾個中間值求算術(shù)平均值，該算術(shù)平均值可以認(rèn)為是排除了干擾后的較正確的結(jié)果，這種方法有時也被稱為簡易數(shù)字濾波。

2/5/20234三、系統(tǒng)中的幾種重要部件

1.采樣開關(guān)

(1)干簧繼電器：干簧繼電器主要由驅(qū)動線圈和干簧管組成，驅(qū)動線圈繞在干簧管外面。當(dāng)線圈通以額定電流后，干簧管中的兩根常開彈簧片互相吸引而吸合。它的耐壓較高，額定電流較大，導(dǎo)通電阻接近零，驅(qū)動功率約幾十毫瓦。耗電較大、速度較慢是干簧繼電器的主要缺點。

干簧管2/5/20235

(2)CMOS模擬采樣開關(guān)

CMOS模擬采樣開關(guān)是一種傳輸模擬信號的可控半導(dǎo)體開關(guān)。它的控制端處于“有效”狀態(tài)時，內(nèi)部的P溝道MOS管或N溝道MOS管導(dǎo)通，模擬開關(guān)處于導(dǎo)通狀態(tài)，導(dǎo)通電阻約幾歐至幾百歐（視型號而定）。當(dāng)控制端處于“無效”狀態(tài)時開關(guān)截止，截止電阻大于108Ω。CMOS模擬開關(guān)的優(yōu)點是集成度高，動作快（小于1s）、耗電省等。缺點是有一定的導(dǎo)通電阻、各通道間有一定的漏電、擊穿電壓低、易損壞等。

2/5/202362.放大器從傳感器來的信號有許多是毫伏級的弱信號，須經(jīng)放大才能進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。系統(tǒng)對放大器的主要要求是：精度高、溫度漂移小、共模抑制比高、頻帶寬至直流。目前常用的放大器有以下幾種型式：一種是高精度、低漂移的雙極型放大器；另一種為隔離放大器，它帶有光電隔離或變壓器隔離的低漂移信號放大器，以及一個高隔離的DC/DC電源。2/5/20237精密隔離放大器舉例

線性誤差：小于0.01%

輸入阻抗：1MΩ

隔離度：2500V/50Hz/1min

工作溫度：-10℃～+60℃2/5/202383.A/D轉(zhuǎn)換器（ADC）

放大器放大后的模擬信號必須進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換才能由計算機進(jìn)行運算處理。目前采用較多的A/D轉(zhuǎn)換器有兩大類：一類是并行A/D轉(zhuǎn)換器，另一類是串行A/D轉(zhuǎn)換器。在并行A/D轉(zhuǎn)換器中，又有逐位比較型和雙積分型之分。前者轉(zhuǎn)換速度較快，有8位、12位、16位等規(guī)格。位數(shù)越高，精度也越高，但價格也相應(yīng)提高；后者轉(zhuǎn)換速度較慢（每秒10次左右），但價格便宜。常見的有3位半、4位半等規(guī)格。

2/5/20239A/D轉(zhuǎn)換器的光耦接口電路

2/5/2023104.D/A轉(zhuǎn)換器（DAC）與接口電路

計算機運算處理后的數(shù)字信號有時必須轉(zhuǎn)換為模擬信號，才能用于工業(yè)生產(chǎn)的過程控制。它的輸入是計算機送出的數(shù)字量，它的輸出是與數(shù)字量相對應(yīng)的電壓或電流。如果在計算機與D/A之間插入多路光耦合器就能較好地防止工業(yè)控制設(shè)備干擾計算機的工作。如果使用多路采樣保持器，只要使用一只D/A即可進(jìn)行多路D/A轉(zhuǎn)換。

2/5/202311

D/A轉(zhuǎn)換器的光耦接口電路

4~20mA2/5/202312四、可編程序控制器中的傳感器接口板

傳感器與PLC的聯(lián)系主要是輸入接口。不同的“I/O模板”與各種不同的傳感器配套：模擬量輸入模板、開關(guān)量輸入模板、計時/計數(shù)模板、中斷控制模板、溫度輸入控制模板等。用戶不必自行設(shè)計接口電路，只要按照說明書選購不同功能的模板即可構(gòu)成完整的自動檢測控制系統(tǒng)。

三菱系列可編程控制器2/5/202313可編程序控制器中的光耦接口電路分析

PLC的開關(guān)量輸入電路1—現(xiàn)場開關(guān)盒2—傳輸線3—電源4—光耦合器

當(dāng)現(xiàn)場開關(guān)S（例如行程開關(guān)）閉合時，反相器IC2的輸出是高電平還是低電平？LED亮還是暗？（請說出分析過程）。2/5/202314第三節(jié)帶計算機的檢測技術(shù)應(yīng)用實例一、陶瓷隧道窯溫度、壓力監(jiān)測控制系統(tǒng)

該系統(tǒng)涉及熱工參數(shù)的測量。它采用工控機，它帶有硬盤、總線接口、彩色顯示器、打印機等。該系統(tǒng)將巡回數(shù)據(jù)采集電路及控制電路裝在獨立的接口箱中，其中裝有定時器、計數(shù)器、并行輸入／輸出接口等，接口箱與主機之間通過并行接口插卡與計算機通信。

2/5/202315隧道窯外形2/5/202316隧道窯計算機檢測控制系統(tǒng)框圖煤氣噴嘴2/5/202317二、智能化流量積算儀

所謂智能化流量積算儀，就是使用計算機技術(shù)，將一次儀表送來的流量信號對時間作積分，求出流量累積總量的儀器。

2/5/202318智能化流量積算儀原理（以上圖NY-Ⅰ型為例）

智能化流量積算儀采用差壓法測量瞬時流量，因此必須首先測出差壓⊿p。由于溫度和壓力會引起流體的密度的變化，有時還需要進(jìn)行溫度補償和壓力補償，所以必須測出流體的溫度和壓力。如果使用熱電偶，還必須測量熱電偶的冷端（室溫）溫度上述四種信號先由標(biāo)準(zhǔn)的一次儀表轉(zhuǎn)換為4~20mA的電流信號，經(jīng)信號傳輸線傳送到本積算儀的輸入端，再用取樣電阻（250.０Ω）轉(zhuǎn)換成４個低內(nèi)阻的1~5V電壓信號：U⊿p、Up、Ut、Uto。上述四個電壓信號按順序輪流通過采樣繼電器K1~K2傳送至模/數(shù)轉(zhuǎn)換器的輸入端，再經(jīng)光耦，由單片機計算出累積流量。

2/5/202319NY-Ⅰ型智能化流量積算儀計算機接口電路原理框圖2/5/202320三、傳感器在模糊控制洗衣機中的應(yīng)用

所謂模糊控制系統(tǒng)是模擬人智能的一種控制系統(tǒng)。它將人的經(jīng)驗、知識和判斷力作為控制規(guī)則，根據(jù)諸多復(fù)雜的因素和條件作出邏輯推理去影響控制對像。模糊洗衣機