测控电路-1第一章1

1、测控(c kn)电路总学时: 32教材: 测控电路(dinl)张国雄，第3版，机械工业出版社共三十九页第一章 绪论(xln)第一节 测控电路的功用第二节 对测控电路的主要(zhyo)要求第三节 测控电路的输入信号与输出信号第四节 测控电路的类型与组成第五节 测控电路的发展趋势第六节 课程的性质、内容与学习方法共三十九页第一节 测控电路(dinl)的功用 产品(chnpn)的质量监测、生产自动化离不开测量与控制系统检测是控制的基础 测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用 现代生产与生活离不开测量与控制。 高精尖技术更离不开测控。大规模集成电路产品的质量取决于定位系统的精密测量与控制。航天发射

2、与飞行，离不开精密测量与控制。共三十九页主轴电机伺服电机刀库刀具定位(dngwi)电机机械手旋转(xunzhun)定位电机带制动器伺服电机加工中心共三十九页汽车(qch)电子共三十九页远程(yunchng)抄表系统共三十九页第一节 测控(c kn)电路的功用测控电路(dinl)在整个测控系统中起着什么样的作用？传感器 测量控 制电路执行机构图1-1 测控系统的组成共三十九页测控系统(xtng)由3部分组成：传感器测量(cling)控制电路执行机构显示器，电机等执行部分。敏感元件：探测被测信号的变化。信号很微弱。伴有噪声。最灵活的部分：便于放大，转换，传输。便于适应各种使用要求。 测控电路在整个

3、测控系统中起着十分关键的作用共三十九页第二节 对测控电路(dinl)的主要要求一、精度高二、响应(xingyng)快三、转换灵活四、可靠性与经济性共三十九页第二节 对测控(c kn)电路的主要要求影响测控电路精度(jn d)的主要因素有哪些？其中那几个因素是最基本的？1、噪声与干扰2、失调与漂移，主要是温漂3、线性度与保真度4、输入与输出阻抗的影响共三十九页第二节 对测控(c kn)电路的主要要求为什么说测控电路是测控系统中最灵活的环节，它体现在哪些方面？1、模数转换与数模转换2、电量参数(cnsh)的转换3、量程的变换4、信号的选取5、信号处理与运算共三十九页第三节 测控电路(dinl)的输

4、入信号与输出信号一、模拟信号(一)非调制(tiozh)信号图1-2 非调制模拟信号12 0 x t共三十九页第三节 测控电路(dinl)的输入信号与输出信号(二)经调制(tiozh)信号例：用电感传感器测量工件轮廓形状几个重要概念：1、载波频率（carrying frequency)2、载波信号（carrying signal)3、调制信号（modulating signal)4、已调信号（modulated signal)5、调幅信号（amplitude modulated signal)共三十九页usucx214图1-3 用电感传感器测量 工件轮廓形状3图1-4 调幅信号c)ustuctb

5、)a)O xtxO xO共三十九页特点：被测量值与传感器输出信号的变化周期数成正比，是反映(fnyng)过程的信号或说是反映(fnyng)变化量的信号。1、增量(zn lin)码信号二、数字信号共三十九页二、数字信号11110000000100100011010001010110011110001110110011011011101010012、绝对(judu)码信号3、开关(kigun)信号特点：它是一种与状态相对应的信号.例: 每个角度方位对应于一组编码特点：可视为绝对码信号的特例，当绝对码信号只有 一位编码时，就成了开关信号(0,1)共三十九页第四节 测控电路的类型(lixng)与组成一

6、、测量电路的基本(jbn)组成(一)模拟式测量电路的基本组成(二)数字式测量电路的基本组成二、控制电路的基本组成(一)开环控制(二)闭环控制共三十九页电路(dinl)传 感 器量程(lingchng)切换电路放 大 器 解 调 器信号分离电路运 算 电 路模数转换电路计 算 机显示执行机构振 荡 器 电 源图1-6 模拟式测量电路的基本组成共三十九页指令传感器电路传 感 器显示执行机构计 算 机锁 存 器计 数 器转换电路脉冲当量放 大 器整形电路细分电路手动采样锁存指令辨向电路图1-7 增量码数字式测量电路的基本组成共三十九页图1-8 开环控制系统的基本组成测量电路 控制电路 扰动量传感器放

7、大电路输出转换电路设定电路执行机构给定机构被控对象 难于(nny)保证系统的输出符合要求.共三十九页 设定电路比较电路校正电路转换电路给定机构执行机构被控对象输出传感器扰动放大电路控制电路图1-9 闭环控制系统的基本组成 用传感器直接(zhji)测量输出量,将它反馈到输入端与设定值相比较，当发现它们有差异时，进行调节。共三十九页 开环控制框图工作台步进电机数控装置举例：数控机床(sh kn j chun)控制系统共三十九页没有位置测量装置，信号流是单向的（数控装置进给系统），故系统稳定性好。无位置反馈，精度相对(xingdu)闭环系统来讲不高，其精度主要取决于伺服驱动系统和机械传动机构的性能和

8、精度。一般以功率步进电机作为伺服驱动元件。这类系统具有结构简单、工作稳定、调试方便、维修简单、价格低廉等优点，在精度和速度要求不高、驱动力矩不大的场合得到广泛应用。一般用于经济型数控机床。共三十九页 半闭环数控系统共三十九页工作台伺服电动机数控装置伺服放大器位置检测（编码器）半闭环控制框图(kungt)共三十九页半闭环数控系统的位置采样点如图所示，是从驱动装置(常用伺服电机)或丝杠引出，采样旋转角度进行检测，不是直接检测运动部件的实际(shj)位置。半闭环环路内不包括或只包括少量机械传动环节，因此可获得稳定的控制性能，其系统的稳定性虽不如开环系统，但比闭环要好。由于丝杠的螺距误差和齿轮间隙引起

9、的运动误差难以消除。因此，其精度较闭环差，较开环好。但可对这类误差进行补偿，因而仍可获得满意的精度。半闭环数控系统结构简单、调试方便、精度也较高，因而在现代CNC机床中得到了广泛应用。共三十九页 全闭环数控系统位置控制调节器速度控制调节与驱动检测与反馈单元位置控制单元速度控制单元+-电机机械执行部件CNC插补指令实际位置反馈实际速度反馈共三十九页工作台伺服电动机数控装置伺服放大器 闭环控制框图(kungt) 检测装置(zhungzh)（光栅）共三十九页闭环数控系统的位置采样点如图所示，直接检测运动部件的实际位置， 精度高。闭环环路内包括机械传动环节(hunji)多，易导致系统不稳定闭环数控系统

10、复杂、调试较难、成本高。共三十九页第四节 测控电路的类型(lixng)与组成测量电路的输入(shr)信号类型对其电路组成有何影响？试述模拟式测量电路与增量码数字式测量电路的基本组成及各组成部分的作用。为什么要采用闭环控制系统？试述闭环控制系统的基本组成及各组成部分的作用。共三十九页第五节 测控(c kn)电路的发展趋势优质化集成化数字化通用化、模块化自动化与智能化共三十九页第六节 课程的性质(xngzh)、内容与学习方法是测控技术及仪器专业的一门重要专业课。 相关课程：电路原理，模拟(mn)电子技术，数字电子技术，电力电子技术，通信电路，高频电路，单片机原理。要运用电子技术来解决测量与控制的任

11、务。几个要素：电路图；公式；电路的特点与应用。共三十九页控制(kngzh)单元单片机是一种集成在电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。 ARM（Advanced RISC Machines）处理器是Acorn计算机有限公司面向低

12、预算市场设计(shj)的第一款RISC精简指令集计算机微处理器。更早称作Acorn RISC Machine。共三十九页FPGA（FieldProgrammable Gate Array），即现场可编程门阵列，它是在PAL、GAL、CPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。硬件描述语言（Verilog 或 VHDL）所完成的电路设计。DSP（digital signal processor）是一种独特的微处理器，是以数字信号来处理大量信息的器件。其工作原理是接收模拟信号，转换为0或1的数字信号。再对数字信号进行修改、删除、强化，并在其他(qt)系统芯片中把数字数据解译回模拟数据或实际环境格

13、式。它的强大数据处理能力和高运行速度，是最值得称道的两大特色。PLC (Programmable Logic Controller)可编程逻辑控制器，一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。是工业控制的核心部分。PLC功能比较丰富，涉及面广，能在各种不同的控制场合使用。而专用的控制器只具有使用中需要的那些功能。 共三十九页电路仿真软件(run jin) Multisim10直观的图形界面丰富的元器件强大的仿真(fn zhn)能力丰富的测试仪器提供了许多分析功能详细的报告信息转换兼容性好共三十九页反相放大(fngd)电路共三十九页multisim仿真(fn zhn)积分电路共三十九页二阶低通滤波器共三十九页内容摘要测控电路。第六节 课程的性质、内容与学习方法。第六节 课程的性质、内容与学习方法。 测控电路在整个测控系统中起着十分关键的作用。现代生产(shngchn)与生活离不开测量与控制。测控电路在整个测控系统中起