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1、2.0数据通道概述2.1数据采集系统的组成结构2.2信号调理2.2.1传感器的选用2.2.2运用前置放大器的依据2.2.3信号调理通道中的常用放大器2.2.4V/I和I/V转换电路第二章(1)计算机控制系统的数据采集技术(前向通道)12.3多路模拟开关2.3.1结构原理2.3.2扩展电路2.4采样/保持器2.4.1概述2.4.2采样/保持器的工作原理2.4.3系统采集速度与采样/保持2.4.4采样保持器22.5A/D(Analog/Digital)转换器及接口技术2.5.1A/D转换器的作用2.5.2ADC的转
2、换原理2.6常用ADC集成芯片及其与微处理器的接口2.6.1典型芯片—ADC0809介绍2.6.2AD574A及其与微处理器的接口2.6.3CS5360及其与微处理器的接口2.7A/D转换模板2.8A/D转换器的选择2.9数字量输入通道2.9.1开关输入电路2.9.2脉冲计数电路32.0数据通道概述人-机界面工业系统机-机界面数据通道人通过键盘、鼠标等向计算机输入信息；计算机通过显示器输出信息4数据通道工业系统数据通道的分类开关量:某个开关通、断的状态.只有两种状态模拟量:时间上连续；量值在一定范围内连续模拟量
3、输入到计算机,需要将模拟量转换为数字量即模数转换,因此该通道也称为A/D通道5实例1:研华PCL-724数据采集卡6数据采集卡接口20芯扁平线7电源线8实例2:智能模块泓格I7017模拟量输入9泓格I7014模拟量输出10模拟量输入通道的任务是把被控对象的过程参数如温度、压力、流量、液位、重量等模拟量信号转换成计算机可以接收的数字量信号.结构组成如图2-1所示,来自于工业现场传感器或变送器的多个模拟量信号首先需要进行信号调理,然后经多路模拟开关,分时切换到后级进行前置放大、采样保持和模/数转换,通过接口电路以数
4、字量信号进入主机系统,从而完成对过程参数的巡回检测任务.2.1数据采集系统的组成结构11显然,该通道的核心是模/数转换器即A/D转换器,通常把模拟量输入通道称为A/D通道或AI通道.传感变送器信号调理多路模拟开关前置放大器采样保持器转换器接口逻辑电路过程参数PC总线图2-1模拟量输入通道的结构组成A/D12实际的数据采集系统往往需要同时测量多种物理量或同一种物理量的多个测量点.因此,多路模拟输人通道更具有普遍性.按照系统中数据采集电路是各路共用一个还是每路各用一个,多路模拟输人通道可分为集中采集式和分散采集式两
5、大类型.13一、集中采集式图2-2集中式数据采集系统的典型结构14二、分散采集式(分布式)(a)分布式单机数据采集结构15通信接口上位机数据采集站1数据采集站2数据采集站3数据采集站N…………………………模拟信号和数字信号(b)网络式数据采集结构图2-3分布式数据采集系统的典型结构上位机、下位机的概念162.2信号调理(SignalConditioning)所谓信号调理,就是将传感器或者变送器所输出的电信号进行放大、隔离、滤波,以便数据采集板实现数据的采集.传感器/数电/模电知识传感器前置放大低通滤波高通至采集
6、电路图2-4典型调理电路的组成框图172.2.1传感器的选用(复习)传感器是信号输人通道的第一道环节,也是决定整个测试系统性能的关键环节之一.要正确选用传感器,首先要明确所设计的测试系统需要什么样的传感器——系统对传感器的技术要求；其次是要了解现有传感器厂家有哪些可供选择的传感器,把同类产品的指标和价格进行对比,从中挑选合乎要求的性价比最高的传感器.18传感器:用于将被测物理信号转化为电信号的器件.常用传感器举例:温度测量:热电阻(0～200度)热电偶(200～1500度)压力测量:弹簧位移、压敏器件流量测量:
7、压力差原理位移测量:电位器、电容式、光栅(调速系统中介绍)…速度测量:电磁感应、离心位移………19变送器(复习)用于将传感器信号进行初步处理.包括:1.信号滤波:实现一个低通滤波器,滤除常见高频干扰2.小信号放大:小信号易受干扰,不易传输,要进行放大.3.I/V变换:将电压/电流信号统一变换为规定标准信号,以利于传输使用.常见标准:计算机接口标准:范围0～5VDDZ-П型仪表标准:范围0～10mADDZ-Ш型仪表标准:范围4～20mA4.非线性补偿:对实际物理信号与电信号成非线性关系的情况进行补偿操作,使其成为
8、线性关系,这部分工作亦可由计算机软件完成.如:热电偶中,热电势e与温度T的关系一般为:T=a1e4+a2e3+a3e2+a4e+a5(a1～a5为常数)补偿后,变送器的输出电压V与温度T的关系可转化为线性关系,即:V=aT+b20(一)对传感器的主要技术要求1.具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能,转换范围与被测量实际变化范围相一致.2.转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分配
