《自动检测技术实用教程 教学课件 ppt 作者 周征 第9章 微机自动检测系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《自动检测技术实用教程 教学课件 ppt 作者 周征 第9章 微机自动检测系统（29页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第9章 微机自动检测系统,9.1 微机自动检测系统的典型结构 9.2 数据采集技术 9.3 传感器与微型计算机的接口 9.4 微机自动检测系统设计实例,9.1 微机自动检测系统的典型结构,“微机自动检测”就是使用微机（包括微处理器、单片机、个人计算机等）来实现自动检测仪器、自动检测系统的技术。 因此，我们抽象出微机在自动检测技术及系统中应用的典型形式，称为“微机自动检测系统”，相应的技术称为“微机自动检测技术”。,9.1.1 微机自动检测系统的典型结构,图9-1 微机自动检测系统的典型结构,9.1.2 微机自动检测系统各子系统的基本功能,微机基本子系统：对整个系统起监督、管理、控制作用，例如进
2、行复杂的信号处理、控制决策、产生特殊的测试信号，控制整个检测过程等等。 实现命令识别、逻辑判断、非线性误差修正，系统动态持性的自校正、自适应、自诊断等功能。 数据采集子系统及接口：实现参数采集、选路控制、零点校正、量程自动切换等功能。 基本I/O子系统及接口，用于实现人-机对话、输入或改变系统参数、改变系统工作状态，输出检测结果、动态显示测控过程，实现以多种形式输出、显示、记录、报警等功能。,通信子系统及接口：用于实现本系统与其他仪器仪表、系统的通信与互联。通信接口的结构及设计方法，与采用的总线技术、总线规范有关。 数据分配子系统及接口：实现对被测控对象、被测试组件、测试信号发生器，甚至于系统
3、本身和检测操作过程的自动控制。 接口（Interface）：作用是完成它所联接的设备之间的信号转换,9.2 数据采集技术(Data Acquisition),9.2.1 概述 数据采集：将外部世界存在的温度、压力、流量、位移、液位等模拟量转换为数字信号，再收集传送到计算机作进一步处理的这一过程。 相应的系统即为数据采集系统。,图9-2 数据采集系统和外部模拟信号的关系,9.2.2 典型的数据采集系统结构,图9-3 集中采集式多路分时模拟输入通道,各部分的作用如下： 传感器部分 信号调理电路部分。 包括信号的滤波、放大、隔离、变换以及线性化处理等内容。 数据采集部分。 包括多路开关MUX、采样保
4、持器S/H、模数转换器ADC等。 多路开关MUX：用来接通多路模拟信号中的某一路； 采样保持器S/H：由于任何一种ADC转换器都需要有一定时间来完成量化及编码操作。 ADC转换器的作用是：将输入的模拟信号转换为相应的数字信号。,多路开关MUX,数据选择器又称多路选择器(Multiplexer, 简称MUX)。,数据选择器示意图,采样保持器S/H（SamPLE/Hold） ）,图13-11 转换器的原理框图,9.2.3 模拟信号的数字化,1模拟量处理的意义 2. 模拟量输入信号的处理 模拟信号的处理比较复杂，除了小信号放大、滤波、变换外，还有诸如零点校正、线性化处理、温度补偿、误差修正和量程切换
5、等，这些操作又称为信号调理（Signal Conditioning），相应的执行电路称为信号调理电路。,图9-4 典型信号调理电路结构,9.3 传感器与微型计算机的接口,9.3.1 测量电路,图9-5 模拟量测量电路,9.3.2 放大器,图9-6 可编程增益测量放大器的原理图,（2）常用可编程增益放大器,常用的可编程增益放大器有AD526、AD625、PGA100、PGA102、PGA202/203、LH0084等。,图9-7 PGA102原理结构图,表9-1 PGA102增益选择表,注：逻辑0：0VV0.8V 逻辑1：2VV+VCC,3. 放大器的选用原则,如果没有特殊要求，一般可选用通用型
6、运放。 如果被放大信号输出阻抗很大，则可选用高输入阻抗的运算放大器组成放大电路。 如果系统对放大电路要求低噪声、低漂移、高精度，则可选用高精度、低漂移的低噪声集成运放，如毫伏级或更微弱信号的检测。 对于视频信号放大、高速采样/保持等场合，则需选用高速宽带集成运放。,对于需低功耗使用场合，可选用低功耗运放；对需高压输入输出场合，可选用高压运放；对于需控制增益的场合，可选用程控运放；对于其他如宽范围压控振荡、伺服放大和驱动、DC-DC变换等场合，可选用跨导型、电流型等对应的集成运放。 放大器的放大倍数应能保证进入ADC转换器的信号满量程达到均一化。,9.3.3 I/V变换器,一般都需要进行I/V变
7、换，将420mA（或010mA）的直流电流信号转换成05V（或0l0）的电压信号，再送往A/D进行采样。,1. 电阻网络电流/电压电路的应用,图9-8是一种无源I/V变换电路，图中R2为精密电阻。对于010mA输入信号，可取R1100，R2500，其输出电压为05V。对于420mA输入信号，可取R1100，R2250，其输出电压为15V。,图9-8 无源I/V变换电路,2. 集成I/V变换电路的应用,RCV420是一种精密的电流/电压变换器，它能将420mA的电流信号转换成05V的电压信号。内部有一个低温漂的10V基准电压源（典型的温漂为5ppm），其增益、失调及共模抑制比都无需调整。,图9-
8、9 RCV420应用电路,应用RCV420也可以组成420mA010V变换电路，如图9-10所示。,图9-10 420mA/010V变换电路,9.3.4 滤波器,按能通过的频率范围分，有低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）等类型； 按滤波器电路中是否带有有源器件可分为无源滤波器与有源滤波器两种。,9.4 微机自动检测系统设计实例,图9-12 加热炉控制系统框图,思考题与习题,1前置放大器与一般放大器相比，具有哪些优点?应用在哪些场合? 2. 设置不设置前置放大器、设置哪种前置放大器的依据是什么？ 3. 典型模拟量输入的信号调理电路有几种类型？ 4. 常用滤波器有哪些形式？请总结它们的应用领域。 5. 试设计一台量程自动切换的数字电压表。,
