电机驱动与控制的硬件软件设计.ppt

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1、一、传感器的信号处理与接口技术传感器与控制器的接口电路主要由信号预处理电路、数据采集系统和控制器接口电路组成。其中，预处理电路把传感器输出的非电压量转换成具有一定幅值的电压量；数据采集系统把模拟电压量转换成数字量；控制器接口电路把A/D转换后的数字信号送入控制器，并把控制器发出的控制信号送至输入接口的各功能部件；控制器还可通过其他接口把信息数据送往显示器、控制器、打印机等等。由于信号预处理电路随被测量和传感器而不同，因此传感器的信号处理技术则是构成不同系统的关键。由于待检测的非电量种类繁多，传感器的工作原理也各不相同，因此待检测物理量作用于传感器后，传感器输出的相应信号种类亦

2、各式各样。常用传感器及其应用电路1传感器的种类介绍2光电传感器与应用电路3温度传感器与应用电路4超声波传感器与应用电路5接近开关与应用电路1、光电传感器光电传感器是将光信号转换为电信号的一种传感器。光电传感器具有高精度、高分辨率、高可靠性、非接触、响应快和结构简单等特点。常用的光电传感器光敏二极管、光敏三极管、光电耦合器件和红外传感器：图1光敏二极管图2光敏三极管光敏二极管的外形见图1所示。光敏三极管的外形见图2所示。(1)光敏二极管的结构与一般二极管相似，装在透明玻璃外壳中。在电路中一般是处于反向工作状态。工作原理：光敏二极管由于工作在反向状态，无光照时，少数载流子产生暗电

3、流10-8～10-9安培，处于截止状态。有光照时，半导体内受激发产生电子—空穴对，少数载流子浓度大大增加，在反向电压的作用下，形成光电流，处于导通状态。(2)光敏三极管：光敏三极管与一般晶体三极管很相似，具有两个PN结。它把光信号转换为电信号的同时，又将电流加以放大，灵敏度比光敏二极管高。多数光敏三极管的基极没有引出线，只有正负（c、e）两个引脚，所以其外型与光敏二极管相似，从外观上很难区别。在结构上，它的基区较大，发射区很小，并安置在基区的边缘。工作原理：无光照时，集电结反偏，其反向饱和电流Icbo经发射结放大为集射之间的穿透电流Iceo——暗电流光电耦合器件红外传感器红外

4、传感器是将红外辐射的能量转换成电能的光敏器件。在一般的常温下，所有的物体都是红外辐射的发射源。红外传感器也称红外探测器，一般由光学系统、探测器、信号调理电路及显示系统等组成。红外探测器是红外传感器的核心，它分为热电型和光子型两类。用红外传感器来实现某些非电量的测量，比用可见光作媒介的检测方法有许多优点，它不受周围可见光的影响，可昼夜进行测量；由于待测对象本身辐射红外线，因此不需要光源；大气对某些持定波长范围内的红外线吸收甚少，适用于遥感、遥测。红外传感器广泛应用于工业自动化、材料的热处理和加工过程中的监测、国防、航空、安全保卫、医学诊断、设备故障诊断等领域。ST178制作的反

5、射式红外传感器红外线光电传感器ST178，ST178由4个管脚组成，是集发射和接收于一体的传感器。发射和接收管分别采用高发射功率红外线光电二极管和高灵敏度光电晶体管组成。工作的范围可达到4mm～10mm左右,采用非接触监测的方式。ST178红外线光电传感器的发射管要加500Ω的电阻用来限流，而接收管则要接20kΩ上拉电阻，两管均接5V电源，工作时电压达到4.8V，当距离发射头或接收头1cm左右的位置有障碍物阻挡时电压迅速降到1V。具体电路如图所示。2、温度传感器与应用电路温度传感器是通过物体随温度变化而改变某种特性间接测量的。由于工农业生产中温度测量的范围极宽，从零下几百度到

6、零上几千度，而各种材料做成的温度传感器只能在一定的温度范围内使用。常用的测温传感器的种类与测温范围如下表所示。常用的数字输出式温度传感器DS18B20模拟量输出的温度传感器如果温度传感器输出为模拟量，需要经过滤波，放大，AD转换，线性变换和非线性误差处理3、超声波传感器与应用电路常用的发射电路常用的接收电路4、接近开关与应用电路一种用于工业自动化控制系统中以实现检测、控制并与输出环节全盘无触点化的新型开关元件。当开关接近某一物体时，即发出控制信号。接近开关又称无触点行程开关，它除可以完成行程控制和限位保护外，还是一种非接触型的检测装置，用作检测零件尺寸和测速等，也可用于变频计

7、数器、变频脉冲发生器、液面控制和加工程序的自动衔接等。特点有工作可靠、寿命长、功耗低、复定位精度高、操作频率高以及适应恶劣的工作环境等。因为位移传感器可以根据不同的原理和不同的方法做成，而不同的位移传感器对物体的“感知”方法也不同，所以常见的接近开关有以下几种：1、涡流式接近开关这种开关有时也叫电感式接近开关。它是利用导电物体在接近这个能产生电磁场接近开关时，使物体内部产生涡流。这个涡流反作用到接近开关，使开关内部电路参数发生变化，由此识别出有无导电物体移近，进而控制开关的通或断。这种接近开关所能检测的