《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.標尺光柵 2.指示光柵3.光電元件 4.光源ddffddBffddW/2WddW/2指示光柵標尺光柵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光電池擋板V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電位點，與基準電位點相是電路或傳感器的基準電位點，與基準電位點相連接，就是接地。連接，就是接地。n（3）隔離）隔離n 當電路信號在兩端接地時，容易形成地環(huán)路電當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量變換電路放大器細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稱為細分數(shù)。稱為細分數(shù)。辨向電路用于辨別被測量的變化方向。當脈沖信號所對應(yīng)的被測辨向電路用于辨別被測量的變化方向。當脈沖信號所對應(yīng)的被測量不便讀出和處理時，需進行脈沖當量變換。計算機可對信號進量不便讀出和處理時，需進行脈沖當量變換。計算機可對信號進行復(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 信 號RUi被 測 信 號.A/D微型機RRUaxaxUii00