机电一体化第四章

《机电一体化第四章》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化第四章（100页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、第四章第四章 微机控制系统的选择及接口设计第一节 专用与通用的抉择、硬件与软件的权衡第二节 微机控制系统的设计思路第三节 微机控制系统的构成与种类 第四节 微机控制系统的软件与程序设计语言 第五节 微机应用领域及其选用要点第六节 8086/8088CPU的硬件结构特点 第七节 Z80CPU的硬件结构特点、存储器及输入输出扩展接口 第八节 单片机的硬件结构特点及其最小应用系统 第九节 数字显示器及键盘的接口电路 第十节 微机应用系统的输入输出控制的可靠性设计微机应用系统的输入输出控制的可靠性设计 第十一节 可编程逻辑控制器(PLC)的构成及应用举例 第十二节 常用检测传感器的性能特点、选用及其微

2、机接口常用检测传感器的性能特点、选用及其微机接口习题与思考题习题与思考题常用检测传感器的性能特点、选用及其微机接口 检测传感器的分类和基本要求 各类传感器的主要性能及优缺点 传感器的选用原则及注意事项 传感器的测量电路 传感器的微机接口 检测与传感器检测与传感器 概述概述 线位移检测传感器线位移检测传感器 角位移检测传感器角位移检测传感器 速度、加速度传感器速度、加速度传感器 测力传感器测力传感器 传感器的正确选择和使用传感器的正确选择和使用 检测信号的采集与处理检测信号的采集与处理概述概述 一、定义及分类：一、定义及分类： 1、定义：传感器是将力、温度、位移、速度等、定义：传感器是将力、温度

3、、位移、速度等量转换成电信号的元件。量转换成电信号的元件。“传感器技术是机电一传感器技术是机电一体化的第一基础体化的第一基础” 2、分类、分类 按能量变换的功能分：按能量变换的功能分： 按输出的信号分：按输出的信号分：二、传感器的基本特性二、传感器的基本特性 1. 传感器的静特性传感器的静特性 传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态传感器的静态特性是指当被测量处于稳定状态下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器下，传感器的输入与输出值之间的关系。传感器静态特性的主要技术指标有：静态特性的主要技术指标有：线性度线性度、灵敏度灵敏度、迟滞迟滞和和重复性重复性等。等。 (1).线性度线性度 传感

4、器的线性度是指传感器实际输出传感器的线性度是指传感器实际输出输入特输入特性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值性曲线与理论直线之间的最大偏差与输出满度值之比，即之比，即100%maxFSyL二、传感器的基本特性二、传感器的基本特性 xyS0%100FSmyHH二、二、传感器的基本特性传感器的基本特性100%FSmRyR 1322nyyyiFSR二、二、传感器的基本特性传感器的基本特性 2. 传感器的动态特性传感器的动态特性 传感器能测量动态信号的能力用动态特性表示。传感器能测量动态信号的能力用动态特性表示。动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输动态特性是指传感器测量动态信号时，输出对输

5、入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以入的响应特性。传感器动态特性的性能指标可以通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动通过时域、频域以及试验分析的方法确定，其动态特性参数如：最大超调量、上升时间、调整时态特性参数如：最大超调量、上升时间、调整时间、频率响应范围、临界频率等。间、频率响应范围、临界频率等。 二、二、传感器的基本特性传感器的基本特性 1. 新型传感器的开发新型传感器的开发 鉴于传感器的工作机理是基于各种效应和定律，鉴于传感器的工作机理是基于各种效应和定律，由此启发人们进一步发现新现象、采用新原理、由此启发人们进一步发现新现象、采用新原理、开发新材料、采用新工艺，并以此研制出

6、具有新开发新材料、采用新工艺，并以此研制出具有新原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多原理的新型物性型传感器，这是发展高性能、多功能、低成本和小型化传感器的重要途径。总之，功能、低成本和小型化传感器的重要途径。总之，传感器正经历着从以结构型为主转向以物性型为传感器正经历着从以结构型为主转向以物性型为主的过程。主的过程。三、传感器的发展方向三、传感器的发展方向 2. 传感器的集成化和多功能化传感器的集成化和多功能化 随着微电子学、微细加工技术和集成化工艺等随着微电子学、微细加工技术和集成化工艺等方面的发展，出现了多种集成化传感器。这类传方面的发展，出现了多种集成化传感器。这类传感器，或是同一

7、功能的多个敏感元件排列成线性、感器，或是同一功能的多个敏感元件排列成线性、面型的阵列型传感器；或是多种不同功能的敏感面型的阵列型传感器；或是多种不同功能的敏感元件集成一体，成为可同时进行多种参数测量的元件集成一体，成为可同时进行多种参数测量的传感器；或是传感器与放大、运算、温度补偿等传感器；或是传感器与放大、运算、温度补偿等电路集成一体具有多种功能电路集成一体具有多种功能实现了横向和纵实现了横向和纵向的多功能。向的多功能。三、传感器的发展方向三、传感器的发展方向 3. 传感器的智能化传感器的智能化 “电五官电五官”与与“电脑电脑”的相结合，就是传感器的相结合，就是传感器的智能化。智能化传感器不

8、仅具有信号检测、转的智能化。智能化传感器不仅具有信号检测、转换功能，同时还具有记忆、存储、解析、统计处换功能，同时还具有记忆、存储、解析、统计处理及自诊断、自校准、自适应等功能。如进一步理及自诊断、自校准、自适应等功能。如进一步将传感器与计算机的这些功能集成于同一芯片上，将传感器与计算机的这些功能集成于同一芯片上，就成为智能传感器。就成为智能传感器。三、传感器的发展方向三、传感器的发展方向线位移检测传感器线位移检测传感器 一、一、光栅位移传感器光栅位移传感器 二、感应同步器二、感应同步器 三、磁栅位移传感器三、磁栅位移传感器一、光栅位移传感器一、光栅位移传感器32411.标尺光栅 2.指示光栅

9、3.光电元件 4.光源 2、工作原理、工作原理一、光栅位移传感器一、光栅位移传感器ddffddBffddW/2WddW/2指示光栅标尺光栅 莫尔条纹具有如下特点：莫尔条纹具有如下特点： 1.莫尔条纹的位移与光栅的移动成比例。光栅每莫尔条纹的位移与光栅的移动成比例。光栅每移动过一个栅距移动过一个栅距W，莫尔条纹就移动，莫尔条纹就移动过一个条过一个条纹间距纹间距B 2.莫尔条纹具有位移放大作用。莫尔条纹的间距莫尔条纹具有位移放大作用。莫尔条纹的间距B与两光栅条纹夹角之间关系为与两光栅条纹夹角之间关系为 3.莫尔条纹具有平均光栅误差的作用。莫尔条纹具有平均光栅误差的作用。 一、光栅位移传感器一、光栅

10、位移传感器WWB2sin2 通过光电元件，可将莫尔条纹移动时光强通过光电元件，可将莫尔条纹移动时光强的变化转换为近似正弦变化的电信号，如图的变化转换为近似正弦变化的电信号，如图所示。所示。 一、光栅位移传感器一、光栅位移传感器U0UW/2oUm2W3W/2WxWxUUUm2sin0 将此电压信号放大、整形变换为方波，将此电压信号放大、整形变换为方波，经微分转换为脉冲信号，再经辨向电路和经微分转换为脉冲信号，再经辨向电路和可逆计数器计数，则可用数字形式显示出可逆计数器计数，则可用数字形式显示出位移量，位移量等于脉冲与栅距乘积。测位移量，位移量等于脉冲与栅距乘积。测量分辨率等于栅距。量分辨率等于栅

11、距。一、光栅位移传感器一、光栅位移传感器 1.感应同步器结构感应同步器结构二、感应同步器二、感应同步器4l 包括定尺和滑尺，用制造印刷线路板的腐蚀方包括定尺和滑尺，用制造印刷线路板的腐蚀方法在定尺和滑尺上制成节距法在定尺和滑尺上制成节距T(一般为一般为2mm)的方的方齿形线圈。定尺绕组是连续的，滑尺上分布着两齿形线圈。定尺绕组是连续的，滑尺上分布着两个励磁绕组，分别称为正弦绕组和余弦绕组。当个励磁绕组，分别称为正弦绕组和余弦绕组。当正弦绕组与定尺绕组相位相同时，余弦绕组与定正弦绕组与定尺绕组相位相同时，余弦绕组与定尺绕组错开尺绕组错开1/4节距。滑尺和定尺相对平行安装，节距。滑尺和定尺相对平行