《機電一體化系統(tǒng)設(shè)計》第5章 檢測系統(tǒng)設(shè)計

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1、100%maxFSyL xyS0%100FSmyHH100%FSmRyR 1322nyyyiFSR32411.標(biāo)尺光柵 2.指示光柵3.光電元件 4.光源ddffddBffddW/2WddW/2指示光柵標(biāo)尺光柵WWB2sin2U0UW/2oUm2W3W/2WxWxUUUm2sin04lcos360cos2ssKUTxKUUosin360sin2ccKUTxKUUosincos222csKUKUUUUTxTx2360)(otmsUUsintUUmccos222UUU)sin(sincoscossintKUtKUtKUmmmTxo360tmUUssinsintmUUcsincostKUUUUmsi

2、n)sin(222輸 出 信 號勵 磁 電 源654SS3NNSSS7NN1SNN200abxtxUUsin2sin0 xUU2sin01xUU2cos02txUUcos2sin01txUUsin2cos02txUU2sin0 Z12ZDD21UD13U24DZ3U3Z4tUUmsin1tUUmcos2)cos()90sin(sin213tkUkUkUUmocos1sin13kkUU3DZ2U11DZ43D24DU3Z1Z110000110101011001110100101010011000101111110001001000001110110111000011010101100111010

3、01010100110001011111100010010000011101101100101111111010001011100110111101010101100010110001000100011000010000100110111111110101011001010011101100010001110111000100100000001MI0RLV0 x00ett光電池?fù)醢錠速度測量0e微分電路txV/透鏡光源光電器件帶縫隙圓盤指示縫隙盤tZNn60tItimsin)(0I交流電源直流電源加法器跟隨器跟隨器i(t)xdxdt減法器低通濾波器放大器U vkIUv02應(yīng) 變 片m懸 臂 梁

4、Z (t)0Z (t)1充 以 阻 尼 液 體 的 殼 體引出線3質(zhì)量塊1 殼體壓電晶片m4 2 3241C12Ca)PPb)P1R4R2R4R1R2RR3R3Pc)RR1R3A1RD R3R42B4R2CR1RR2R4(R)(R)R1 3bR43lhAR1PD3RR2CBEbhPL26n（1）屏蔽）屏蔽n 屏蔽就是用低電阻材料或磁性材料把元件、傳屏蔽就是用低電阻材料或磁性材料把元件、傳輸導(dǎo)線、電路及組合件包圍起來，以隔離內(nèi)外電輸導(dǎo)線、電路及組合件包圍起來，以隔離內(nèi)外電磁或電場的相互干擾。屏蔽可分為三種，即電場磁或電場的相互干擾。屏蔽可分為三種，即電場屏蔽、磁場屏蔽及電磁屏蔽。屏蔽、磁場屏蔽及

5、電磁屏蔽。n（2）接地）接地n 電路或傳感器中的地指的是一個等電位點，它電路或傳感器中的地指的是一個等電位點，它是電路或傳感器的基準(zhǔn)電位點，與基準(zhǔn)電位點相是電路或傳感器的基準(zhǔn)電位點，與基準(zhǔn)電位點相連接，就是接地。連接，就是接地。n（3）隔離）隔離n 當(dāng)電路信號在兩端接地時，容易形成地環(huán)路電當(dāng)電路信號在兩端接地時，容易形成地環(huán)路電流，引起噪聲干擾。這時，常采用隔離的方法，流，引起噪聲干擾。這時，常采用隔離的方法，把電路的兩端從電路上隔開。隔離的方法主要采把電路的兩端從電路上隔開。隔離的方法主要采用變壓器隔離和光電耦合器隔離。用變壓器隔離和光電耦合器隔離。n（4）濾波）濾波n 雖然采取了上述的一些

6、抗干擾措施，但仍會有雖然采取了上述的一些抗干擾措施，但仍會有一些噪聲信號混雜在檢測信號中，因此檢測電路一些噪聲信號混雜在檢測信號中，因此檢測電路中還常設(shè)置濾波電路，對由外界干擾引入的噪聲中還常設(shè)置濾波電路，對由外界干擾引入的噪聲信號加以濾除。信號加以濾除。顯示執(zhí)行機構(gòu)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器量程變換電路傳感器振 蕩 器放大器運算電路解調(diào)器濾波器計算機顯示執(zhí)行機構(gòu)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器量程變換電路傳感器振 蕩 器放大器運算電路解調(diào)器濾波器計算機放大整形光電轉(zhuǎn)換傳感器糾錯電路碼制變換顯示執(zhí)行機構(gòu)譯碼器傳感器脈沖當(dāng)量變換電路放大器細(xì)分電路整形電路寄存器計數(shù)器計算機顯示執(zhí)行辨向電路 傳感器的輸出多數(shù)為正弦波信號，需先經(jīng)放大

7、、整形后變成傳感器的輸出多數(shù)為正弦波信號，需先經(jīng)放大、整形后變成數(shù)字脈沖信號。但在多數(shù)情況下，為提高分辨率，常采用細(xì)分電數(shù)字脈沖信號。但在多數(shù)情況下，為提高分辨率，常采用細(xì)分電路使傳感器信號每變化路使傳感器信號每變化1/n個周期計一個數(shù)，其中個周期計一個數(shù)，其中n稱為細(xì)分?jǐn)?shù)。稱為細(xì)分?jǐn)?shù)。辨向電路用于辨別被測量的變化方向。當(dāng)脈沖信號所對應(yīng)的被測辨向電路用于辨別被測量的變化方向。當(dāng)脈沖信號所對應(yīng)的被測量不便讀出和處理時，需進(jìn)行脈沖當(dāng)量變換。計算機可對信號進(jìn)量不便讀出和處理時，需進(jìn)行脈沖當(dāng)量變換。計算機可對信號進(jìn)行復(fù)雜的運算處理，并將結(jié)果直接送去顯示或打印輸出，或求取行復(fù)雜的運算處理，并將結(jié)果直接送

8、去顯示或打印輸出，或求取控制量去控制執(zhí)行機構(gòu)控制量去控制執(zhí)行機構(gòu)。傳感器傳感器傳感器采樣/保持采樣/保持多路模擬開關(guān)控制器A/D緩沖器總線A/D總線傳感器多路模擬開關(guān)總線放大采樣/保持控制器A/D采樣/保持A/D采樣/保持A/D采樣/保持A/D總線傳感器輸入并行輸入口a)b)c)d).三態(tài)緩沖器開關(guān)地址輸入端開關(guān)控制與驅(qū)動電路選通信號5模擬輸入通道7862431S0S4S6S7S5S1S2S3A/D轉(zhuǎn)換器.AD7501A2譯 碼 驅(qū) 動電 平 轉(zhuǎn) 換 電 路(-15V)(+15V)OUTS1地VSSVDDS2321GNDVSS15A1A016ENVDDS114ENA1A2A08765411S8

9、S7OUT1213S2S6S510S3S49 上圖是上圖是AD7501型多路模擬開關(guān)集成芯片的管腳功型多路模擬開關(guān)集成芯片的管腳功能圖，這是具有能圖，這是具有8路輸入通道、路輸入通道、1路公共輸出的多路開關(guān)路公共輸出的多路開關(guān)CMOS集成芯片。由三個地址線（集成芯片。由三個地址線（A0、A1、A2）的）的狀態(tài)及狀態(tài)及EN端來選擇端來選擇8個通道之中的一路，片上所有的邏個通道之中的一路，片上所有的邏輯輸入端與輯輸入端與TTL/DTL及及CMOS電路兼容。其真值表如電路兼容。其真值表如下下:VFUcuiN1CN20uVFUcuiN1CN20u全隊列數(shù)據(jù)求累加和修改隊尾指針新值放入隊尾 沖去舊值返回

10、求平均值采樣一次入口o00ooiudtduudtduRCuiRu)1()()(nYtnXttnYt)t/(t)1()1()()(nYnXnYttfC2)1(221返 回累 加 到Y(jié)(n)中計 算（1）Y(n1)計 算X(n),暫 存 于Y(n)中將 已 有 輸 出 作 為 上 次 輸 出 Y (n1)取 新 采 樣 值X(n)入 口0b)xiux0c)uixxia)0ud)y=xx 微型計算機/處理器傳感器及其 調(diào)理電路xA/Duy=xniniiiiuuuux.)(2210),()()(1022210211naaaFNnnNiiiiiiiiixuauauaaxux最小值0),010aaaaFn（0),110aaaaFn（0),10nnaaaaF（檢測及放大電路多路開關(guān)U零信號輸入基準(zhǔn)信號RUi被測信號.A/D微型機檢測及放大電路多路開關(guān)U零 信 號 輸 入基 準(zhǔn) 信 號RUi被 測 信 號.A/D微型機RRUaxaxUii00