計算機控制技術第2章輸入輸出接口與過程通道技術

計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第1頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術

內容提要內容提要一、輸入輸出過程通道概述

二、模擬量輸入通道

三、模擬量輸出通道四、數字量（開關量）輸入輸出通道五、測量數據的預處理技術六、輸入輸出通道模板實例

2計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第2頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術輸入輸出接口概述2.1輸入輸出接口概述圖2-1過程通道組成結構圖過程通道起到了CPU和被控對象之間的信息傳送和變換的橋梁作用。包括模擬輸入通道、模擬輸出通道、數字輸入通道和數字輸出通道四種，如圖2-1所示。

3計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第3頁!模擬輸入通道完成模擬量的采集并轉換成數字量送入計算機的任務。通常也把模擬量輸入接口簡稱為A／D通道。主要由信號調理單元、多路轉換開關、程控放大器、采樣保持器、A/D轉換器和控制電路組成。

圖2-2模擬量輸入通道方框圖§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量輸入通道

2.2模擬量輸入通道4計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第4頁!1.溫度傳感器

熱電偶：測溫范圍寬，一般為-50℃~+1600℃，常用于高溫測量或精度要求不高的場合，此外由于材料較柔軟，便于折彎，因此可以對物體表面溫度進行測量。用熱電偶測溫時，要對其進行冷端補償。其常用型號有：K、J、T型等K型熱電偶：

-200~1000℃

±3℃，≤400℃±0.75℅，＞400℃J型熱電偶：

-200~1200℃±1.1℃~2.2℃T型熱電偶：

-200~200℃

±1.5℅，-200~50℃±0.75℅，50~200℃§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器5計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第5頁!熱敏電阻：為NTC（負溫度系數）型的電阻式溫度傳感器，其阻值高，反應靈敏，但非線性化強烈，性能不穩定，一般用于非重要的場合。其常用的型號為502AT。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器6計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第6頁!2.壓力傳感器

表壓或絕壓壓力傳感器：PT110S-10B133型壓力傳感器：測量范圍：0～10bar(公斤）基本測量精度：±0.25%FS壓力接口：M20*1.5輸出方式：4～20mA接線端子:DIN接頭生產廠家:上海奇正電子§第二章過程通道技術模擬量輸入接口技術§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器7計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第7頁!微壓差傳感器：B0300型壓差傳感器（擴散硅型）：測量范圍：0～500Pa基本測量精度：0.15%§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器8計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第8頁!3.流量傳感器

渦輪型流量傳感器：LWGY-50A型渦輪流量傳感器：測量范圍：0～4m3/h基本測量精度：1.5%§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器9計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第9頁!電磁流量傳感器：LDCK型電磁流量計：基本測量精度：0.5%§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器10計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第10頁!孔板式流量傳感器：HZKL-M型孔板式流量計：基本測量精度：1%§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器11計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第11頁!壓力型液位變送器：JYB-K*-**型液位變送器量程：0-0.5m,4m,100m

精度：A級≤±0.25％B級≤±0.5％

§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器12計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第12頁!模擬信號調理的功能低電壓信號電流輸入/輸出RTDs和熱敏電阻熱電偶應變儀隔離、放大噪聲、濾波電流與電壓的轉換;隔離，放大，噪聲濾波隔離，放大，噪聲濾波冷端補償激勵電源隔離，放大，噪聲濾波激勵電壓全橋和半橋設置隔離，放大，噪聲濾波多功能I/O§第二章過程通道技術信號調理§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理13計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第13頁!§第二章過程通道技術信號調理§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理從圖2-3可知

(2-1)

銅電阻RCu用于熱電偶的冷端溫度補償，顯然，引入銅電阻RCu能完成自動補償的條件應為：(2-2)

14計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第14頁!W1用于調零點，W2用于調電流，W3用于調滿刻度ICL7650R1R2R3W1W2熱電偶W32）熱電偶的輸入電路§第二章過程通道技術信號調理§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理15計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第15頁!2.儀表放大器在數據采集系統中，放大器的作用一般是：①對信號幅度放大；②增大輸入阻抗，起到隔離和緩沖前后級單元；③抑制噪聲，提高信噪比；④其他作用，如電壓、電流變換、量程切換、極性自動變換等。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理16計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第16頁!儀表放大器的原理結構§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理-+R11-++-Vi1Vi2VoR2R3R4R5R6RGIG23VBVA17計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第17頁!AD620儀表放大器在單電源測量中的應用§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理AD705構成的電壓跟隨器為AD620提供了Vref，以提高其輸出擺幅的中心點，以防止信號在負半波被削波。18計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第18頁!AD620儀表放大器在公共屏蔽驅動接法中的應用§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理19計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第19頁!根據隔離的媒介不同，隔離放大器主要可分為三種:1.變壓器耦合隔離放大器2.光電耦合隔離放大器3.電容耦合隔離放大器隔離放大器就其隔離對象而言，分為二種:1.兩端口隔離2.三端口隔離。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理20計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第20頁!

§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理三端口隔離(全隔離)輸入電源：DC15V功耗：1.2W輸出電壓：±15V電流：5mA最大隔離電壓：±3500VP-P最大非線性誤差:±0.012%21計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第21頁!4.電流/電壓轉換器

工業自動化儀表采用的變送器大多是DDZ-Ⅲ型電動單元組合儀表，采用線性集成電路，其輸出信號為4～20mA的國際標準。

§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理22計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第22頁!

(2)有源I／V變換

有源I／V變換主要是利用有源器件運算放大器、電阻組成，§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理23計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第23頁!5.調理模塊產品§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理24計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第24頁!多路轉換器又稱多路開關，多路開關是用來切換模擬電壓信號的關鍵元件。利用多路開關可將各個輸入信號依次地或隨機地連接到公用放大器或A/D轉換器上。為了提高過程參數的測量精度，對多路開關提出了較高的要求。

理想的多路開關其開路電阻為無窮大，其接通時的導通電阻為零。此外，還希望切換速度快、噪音小、壽命長、工作可靠。§第二章過程通道技術多路轉換器三、多路轉換器§第二章輸入輸出接口與過程通道技術多路轉換器25計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第25頁!1.CD4051§第二章輸入輸出接口與過程通道技術多路轉換器26計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第26頁!

CD4051有較寬的數字和模擬信號電平，數字信號為3～15V，模擬信號峰—峰值為15VP-P；

當VDD-VEE=15V，輸入幅值為15VP-P時，其導通電阻為80?；VDD-VEE越大則導通電阻越小。

當VDD-VEE=10V時，其斷開時的漏電流為±10pA；靜態功耗為1μW。

VEE通常與電源地VSS直接連接。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術多路轉換器27計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第27頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術多路轉換器

CD4052是雙4對1多路開關，其內部有兩個完全獨立（電絕緣）的4選1模擬開關，其真值表如表2-4所示。28計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第28頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術可編程增益放大器用儀表放大器實現的可編程增益放大器

29計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第29頁!五、采樣保持器1．采樣保持器的作用式中Um為正弦模擬信號的幅值，f為信號頻率。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術采樣保持器30計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第30頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術采樣保持器

由此可見，對于一定的轉換時間tA/D，誤差的百分數和信號的頻率呈正比。例如：一個10位的A/D轉換器（量化誤差為0.1%），孔徑時間tA/D為10μs，則允許轉換的正弦波模擬信號的最大頻率為此例表明，盡管信號頻率不算高，但對A/D轉換速度要求太苛刻。解決的方法就是在A/D轉換之前加采樣/保持器。保證A/D轉換在保持期間進行，以便有足夠的時間完成。31計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第31頁!

由以上分析可知，采樣/保持器是一種與鎖存器作用相當的模擬電路元件。

一個理想的采樣/保持器工作原理下圖所示，采樣／保持的輸出，在采樣周期內跟蹤電壓輸入，并在保持周期內把它保持在最后跟蹤的模擬電壓值。為了表示清晰起見，在圖中將輸出曲線稍微偏離輸入一點。2.采樣/保持器的工作原理§第二章輸入輸出接口與過程通道技術采樣保持器32計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第32頁!采樣／保持器的結構原理

采樣時，開關K閉合，由于A1輸出阻抗很小，電容CH快速充電，即電容器的電壓跟隨輸入電壓的變化。

保持時，開關K斷開，由于A2輸入阻抗很大，流入A2的電流幾乎為0，則電容器的電壓保持不變。-++-A1A2Vout輸入阻抗很高輸出阻抗很低Vin控制端KCH

注意：這里的“保持時”就是A/D轉換器的“轉換過程”，即“A/D的采樣時”。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術采樣保持器33計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第33頁!(2)采樣／保持器的的主要參數§第二章輸入輸出接口與過程通道技術采樣保持器①孔徑時間TAP：在采樣保持器中，由于模擬開關有一定的動作滯后，從保持命令發出后至模擬開關完全斷開所需的時間稱為孔徑時間，一般是納秒級。這個時間由器件的開關動作時間決定。值得注意的是采樣保持器的孔徑時間TAP與A/D轉換器的孔徑時間TA/D完全不同

②孔徑時間不確定性ΔTAP

。它是孔徑時間的變化范圍。孔徑時間可以提前發出保持命令加以克服，而ΔTAP是隨機的，所以它是影響采樣精度的主要因素之一。34計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第34頁!④下跌率(衰減率)：在進入保持階段后，由于開關的漏電流及保持電容泄漏，輸出電壓會下降，以mV/s表示。在選擇保持電容的容量時要折中地考慮采集時間和下跌率。

增大電容可減少保持電壓的下降率，提高精度，但會增多捕捉時間。

在轉換時間較長且精度高的系統中應該用較大電容。當然較大電容帶來的是采樣時間加長，這對矛盾應該根據精度和A/D轉換時間折中選取。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術采樣保持器35計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第35頁!LF398的工作原理及主要性能主要技術指標：工作電壓:±5～±18V；采樣時間：≤10μm。當控制邏輯IN+腳加“1”時，則開關閉合，處于采樣；當控制邏輯IN+腳加“0”時，則開關斷開，處于保持；這樣剛好與ADC0809的轉換結束腳EOC相連（結束時為“1”）§第二章輸入輸出接口與過程通道技術采樣保持器36計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第36頁!

A/D轉換器是將模擬電壓或電流轉換成數字量的器件或裝置，它是一個模擬系統和計算機之間的接口，它在數據采集和控制系統中，得到了廣泛的應用。

1.A/D轉換器的類型1）逐步逼近法——利用D/A轉換器輸出推測信號與模擬輸入信號進行比較，再修正，直到逼近輸入信號。屬于中速A/D轉換器如：ADC0809——8位帶選擇開關，120μs;AD574A——12位ADC1210——12位無輸出鎖存器六、A/D轉換器§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器37計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第37頁!2.A/D轉換器的主要技術指標①分辨率：通常用數字量的位數n(字長)來表示，如8位、12位、16位等。分辨率為n位表示,它能對滿量程輸入的1／2n的增量作出反映，即數字量的最低有效位(LSB)對應于滿量程輸入的1／2n。若n=8，滿量程輸入為5.12V，則LSB對應于模擬電壓為：5.12V／28=20mV。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器②量程

它是指所能轉換的電壓范圍。如5V、10V等。38計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第38頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器通常用絕對精度和相對精度兩種表示方法。絕對精度常用數字量的位數表示法，如絕對精度為±1/2LSB；相對精度用相對于滿量程的百分比表示如滿量程為10V的8位A／D轉換器，其絕對精度為，而8位A/D的相對精度為

精度和分辨率不能混淆。即使分辨率很高，但溫度漂移、線性不良等原因可能造成精度不是很高。39計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第39頁!3.A/D轉換器的外部特性各廠家的A/D轉換器芯片不僅型號五花八門，性能各異，而且功能相同的引腳命名也各不相同，沒有統一的名稱，但從使用的角度來看，任何一種A/D轉換器芯片一般具有以下輸出信號線。（1）轉換啟動線(輸入)它是由系統控制器發出的一種控制信號，此信號一旦有效，轉換立即開始。（2）轉換結束線(輸出)

轉換完畢后由A/D轉換器發出的一種狀態信號，由它中斷或DMA傳送，或作查詢之用。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器40計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第40頁!

輸入輸出線對于不同類型的A/D轉換器又有差異，因此，在選擇和使用A／D轉換器芯片時，除了要滿足用戶的轉換速度和分辨率要求之外，還要注意A/D轉換器的連接特性，一般有以下幾點。

①A/D轉換器芯片的轉換啟動信號是用電平啟動還是脈沖沿啟動。對那些要求用電位啟動的A／D芯片，如AD574要求用低電平啟動，必須在轉換過程中一直保持低電平有效，如果在轉換過程結束之前將啟動信號撤銷，就會終止轉換過程，而得到錯誤的轉換結果。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器41計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第41頁!

4.12位A/D轉換器芯片AD574A§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器42計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第42頁!

②VDD：模擬電路工作正電源輸入線，電壓為DC+12V或DC+15V；

③VEE：模擬電路工作負電源輸入線，電壓為DC-12V或DC-15V；

④AGND：模擬電路公共接地線；

⑤Vcc：數字電路工作正電源輸入線，電壓為DC+5V⑥DGND：數字電路公共接地線

⑦REFOUT：內部基準電源輸出線，提供DC+10V(±1％)的基準電壓；§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器43計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第43頁!（11）CE：使能信號輸入線，高電平有效

（12）CS：片選信號輸入線，低電平有效。

（13）R/C：讀、起動轉換控制信號輸入線，高電平時，表示操作是讀取A／D轉換數據；低電平時，表示操作是起動A/D轉換。

（14）12/8：12位、8位數據讀取方式選擇輸入線，此線不能采用TTL電平控制，必須直接接在VCC或數字地上。當接在VCC時，一次讀出12位數據；當接在數字地上時，分2次讀出12位數據。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器44計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第44頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器AD574的單極性和雙極性輸入電路

AD574單極性輸入電路AD574雙極性輸入電路45計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第45頁!

圖中，雙向緩沖器74LS245用于數據緩沖，當IOW=0時，R/C=0，

DIR=0（74LS245數據傳送方向由B0～B7到A0～A7）

，系統用假定外設操作來啟動AD574作雙極性A/D轉換。當IOW=1時，

R/C=1，

DIR=1，系統通過74LS245讀AD574轉換結果。

系統地址A0接AD574的A0時：

當用偶地址寫AD574時，啟動進行12位A/D轉換；否

則，啟動進行8位A／D轉換。

當用偶地址讀AD574時，讀出高8位；否則讀出低4位。

由于AD574沒有考慮轉換結束信號，因此只能用延時的方法來轉換。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器46計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第46頁!5.∑-ΔA/D轉換器（自學）1q2q9q4q3q5q6q8q7q11q10q01T2T3T4T5T7T6T8T9T10T11T12TVtVDC理想ADC對直流VDC的采樣常規ADC對一恒定直流電壓的多次采樣，得到的數字輸出量總是相同的，但由于受到其量化誤差的限制，輸出值不一定能真實反映輸入值！§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器47計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第47頁!∑-ΔA/D轉換器的基本思想101235467677VDΔi(V)∑10111111101000015556ΔUΔtX(t)X(t)§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器48計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第48頁!∑-ΔA/D轉換器的結構原理

采用∑-ΔA/D原理進行A/D轉換的過程大體分為兩步：1）產生一個用來擬合輸入信號X(t)的階梯波X(t)，即對信號進行調制，求ΔU，這部分由調制器來完成。2）計算X(t)=并轉換成二進制代碼，再根據采樣率要求進行抽取濾波，這部分工作由數字濾波器來完成。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器調制器延時存儲器數字濾波器采樣抽取模擬輸入時鐘脈沖320kHz串行輸出1位寫地址讀地址4.8MHz并行輸出串行輸出DSP讀/寫操作49計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第49頁!調制器——主要產生一個擬合輸入信號X(t)的階梯波X(t)，即對信號進行調制。目的有2個：1）提高采樣頻率，以減少采樣噪聲；2）調制器內有一個積分器起到模擬低通濾波器的作用，以過濾高頻噪聲，相當于前置濾波器的作用，使信號頻率均在采樣頻率之內。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器50計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第50頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器6.20位A/D轉換器AD7703（自學）

AD7703它是美國ADI公司推出的20位單片A/D轉換器，由于采用了過采樣Σ-Δ轉換技術和和片內自校準控制電路，不僅具有精度高、成本低、工作溫度范圍寬、噪聲低、抗干擾能力強等特點，而且具有靈活的串行輸出模式，極易和單片機接口，適用于工業過程參數檢測、遙控檢測和戶外智能化儀器儀表。51計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第51頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器AD7703的內部結構

52計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第52頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器（７）VREF（10腳）——參考電壓輸入端，一般取+2.5V（８）SLEEP（11腳）——睡眠工作方式選擇端，接低電平時工作于睡眠方式，功耗為10μw；（９）BP/UP（12腳）——單、雙極性方式選擇端。接低電平時為單極性，接高電平時為雙極性；（１０）CAL（l3腳）——校準控制端；（１１）DVDD、AVDD（15、14腳）——數字、模擬高電平端，接+5V；（１２）CS（16腳）——片選信號，此腳為低電平時．串行口發送數據；（１３）DRDY（18腳）——數據準備端。在輸出數據寄存器內數據準備好時為低電平，完后為高電平53計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第53頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術A/D轉換器7703在SEC方式時的工作時序。從時序圖可看出，在CS下降沿串行數據的MSB首先有效發送，其后的19位數據在外部時鐘SCLK的下降沿更新，上升沿才穩定有效發送。在最低位LSB送出后DRDY和SDADA腳變為三態輸出。

54計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第54頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集板設計舉例七、模擬量采集板設計舉例55計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第55頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集板設計舉例該模板采集一個數據的過程如下：１）通道選擇：目的通道號寫入端口C的低4位,使LF398對目的通道采樣（LF398的工作狀態受AD574的STS控制，AD574轉換后STS=0，LF398處于采樣狀態）；２）啟動AD574A，并進行12位轉換：通過PC6～PC4輸出控制信號啟動AD574A；３）查詢AD574是否轉換結束：讀端口A，了解STS是否已由高電平變為低電平；

４）讀取轉換結果：讀8255A端口A、B，便可得到轉換結果（12/8腳接+5V，一次性輸出12位）。56計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第56頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集板設計舉例

NOPORAL，40H ；CE=1，片使能，啟12位A/D轉換

OUTDX，AL

MOVDX，2C0；指向PA口POLING：INAL，DXTESTAL，80H ；查詢PA7，即轉換結果狀態引腳STS的電平

JNZPOLINGMOVAL，BL；轉換結束

ORAL，10H ；R/C=1，(PC4)使能讀數據

MOVDX，2C2H;指向PC口OUTDX，ALORAL，40H ；CE=1(PC6)OUTDX，AL57計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第57頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量輸入通道結構改進

八、模擬量輸入通道結構改進

58計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第58頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量輸入通道結構改進

4）給數據采集通道的設計帶來的極大的靈活性，也豐富了模擬量數據采集產品的多樣化，人們可以不但可以設計出不同接口形式的采集模塊，還可以根據被采集信號類型、性能要求設計出不同類型和規格的專用或通用產品；

5）有利于采集專用芯片的開發。59計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第59頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集專用集成芯片九、模擬量采集專用集成芯片(自學）

歸納起來分為兩大類：

一類是包含信號調理、多路轉換開關、程控放大和A/D轉換器的集成芯片。

這類芯片現有產品有ADI公司的AD7710、AD7714、AD7734等，TI公司的ADS1232、ADS1234、AD1258等

另一類是在前者的基礎上再加微處理器、存儲器、通訊接口等完整電路的集成芯片

這類芯片現有產品有ADI公司ADμC800系列，TI公司的MSC1200系列等，SiliconLabs公司的C8051F系列等。60計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第60頁!AD7714的主要性能：24位分辨率；最大非線性誤差為0.0015%；片內可編程放大器，其放大倍數1~128；具有3個差分模擬輸入或5個準差分模擬輸入及差分基準輸入

；片內一個三階數字濾波器處理，其一次陷波頻率可編程控制；低噪聲（＜150nV，RMS）片內自校準系統；靈活的串行接口，數據傳輸率為4kHz；工作電壓：2.7~3.3V或4.75~5.25V；工作溫度范圍：-40~85℃/105℃；超低功耗：正常工作電流226μA，睡眠狀態工作電流為4μA。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集專用集成芯片61計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第61頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集專用集成芯片62計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第62頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集專用集成芯片AD7714與AT89C51CPU的接口電路

63計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第63頁!ADS1232/4∑-ΔA/D轉換器內部的可編程儀表放大器§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集專用集成芯片64計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第64頁!3.ADuC824數據采集單片機(自學）§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集專用集成芯片65計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第65頁!ADuC824單片機的設計應用§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集專用集成芯片66計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第66頁!ADuC824單片機在高級度溫度檢測實際接線情況§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量采集專用集成芯片67計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第67頁!一個輸出通路設置一個D/A轉換器的結構形式工業生產過程執行器執行器執行器信號調理D/A轉換器工業控制計算機總線與接口D/A轉換器D/A轉換器功率放大V/I變換放大/變換鎖存器1鎖存器2鎖存器3模擬量輸出通道的結構形式§第二章輸入輸出接口與過程通道技術模擬量輸出接口與通道

68計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第68頁!1.D/A轉換器主要參數①分辨率：指D/A能夠轉換的二進制數的位數，位數越多分辨率也越高。②轉換時間(穩定時間)：指數字量輸入到完成D/A轉換，輸出達到最終值并穩定為止所需的時間。③精度：指D/A轉換器實際輸出電壓與理論值之間的誤差。④線性度：當數字量變化時，D/A轉換器的輸出量按比例關系變化的程度。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術D/A轉換器及其接口

一、D/A轉換器及其接口

69計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第69頁!④輸入碼制：即D/A能接收哪些碼制的數字量輸入。

單極性輸出的D/A：只能接收二進制或BCD碼；

雙極性輸出的D/A：只能接收偏移二進制碼或補碼。⑤單極性輸出還是雙極性輸出：對一些需要正負電壓控制的設備，應該使用雙極性D/A轉換器，或在輸出電路中采取相應措施，使輸出電壓有極性變化。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術D/A轉換器及其接口

70計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第70頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術D/A轉換器及其接口

DAC1210結構原理圖71計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第71頁!IOUT2：數模轉換器電流輸出2。IOUT2為常量減去IOUT1，即IOUT1

+IOUT2=常量（固定基準電壓時），該電流等于Vref×（1-1/4096）除以基準輸入阻抗；Rfb：標準電阻線，與外部運放相連，作反饋電阻。Vref：基準電壓源輸入線，電壓范圍DC-10V～+10V。AGND：模擬電路接地線。Vcc：數字電壓源輸入線，電壓范圍DC+5V～+15V。DGND：數字電路接地線§第二章輸入輸出接口與過程通道技術D/A轉換器及其接口

72計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第72頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術D/A轉換器及其接口

DAC1210輸入數據線的高8位DI11～DI4連接數據總線的D7～D0，低4位DI3～DI0接到數據總線的D7～D4（左對齊）。高/低字節控制信號BYTE1/BYTE2口地址以及第二級緩沖鎖存器選通信號XFER的口地址，分別為340H、341H和342H，由地址譯碼器提供，D/A轉換可用下列程序完成：

MOV DX,340H ;選高8位字節地址MOV AL,DATAH ;取高8位數據OUT DX,AL ;送出高8位數據INC DX ;選低4位地址MOVAL,DATAL ;取低4位數據OUT DX,AL ;送出低4位數據MOV DX,342H ;選第二級鎖存器地址OUT DX，AL ;送12位數據73計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第73頁!1.由分立元件構成的V/I轉換電路§第二章輸入輸出接口與過程通道技術V/I轉換器圖a為同相端輸入，采用電流串聯負反饋形式，而且具有恒流作用，電路輸出電流IOUT和輸入電壓VIN的關系為IOUT

＝VIN／Rf。該電路結構簡單，但輸出端無公共接地點。74計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第74頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術V/I轉換器圖c為反相輸入，采用電流并聯負反饋形式，它不僅具有良好的恒流性能和較強的驅動能力，而且輸出端通過負載接地。

由電路可知，其反相端和同相端的電壓分別為75計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第75頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術V/I轉換器圖d為同相端輸入方式，并采用了采用電流并聯正反饋形式，不過，由于在反饋電路中引入了運放器構成的電壓跟隨器，大大提高了正反饋的輸入阻抗，確保了恒流IOUT完全流向負載電阻RL

當R1=R2=100kΩ，R3=R4=20kΩ時，同樣有：

由于工業現場常使用4～20mA的電流做輸出控制，因此，當R1=R2=R3=R4=20kΩ時，IOUT=VIN/Rf。當Rf=250Ω，輸入電壓為1～5V時，則輸出4～20mA。76計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第76頁!ZF2B20的輸入電阻為10k?，動態響應時間小于25μs，非線性小于±0.025％。利用ZF2B20實現V／I轉換極為方便。圖(a)：帶初值校準的0～10V到4～20mA轉換電路；圖(b)：帶滿度校準的0～10V到0～10mA轉換電路。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術V/I轉換器77計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第77頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術V/I轉換器XTR110基本結構78計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第78頁!在電氣控制系統中的繼電器按接觸器觸點的閉合情況分為閉合與斷開兩種不同狀態，這兩種狀態，常稱為開關量。開關量是表示兩種狀態。數字量的每位也只能有“0”和“1”兩種狀態，也可以稱為開關量。

2.4

數字量（開關量）輸入/輸出通道§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道開關量的種類不多，按類型分有電平式和觸點式兩種，電平式為高電平或低電平；觸點式為觸點閉合或觸點斷開。按電源分有有源和無源兩種，有源即直接提供高、低電平，無源即提供物理觸點或感應器件等。79計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第79頁!開關量輸入/輸出通道一般由三部分組成：CPU接口邏輯、輸入緩沖器和輸出鎖存器、輸入/輸出電氣接口（亦即開關量輸入信號調理和輸出信號驅動電路）。一般情況下，各種開關量輸入/輸出通道的前兩部分往往大同小異，所不同的主要在于輸入/輸出電氣接口。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道80計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第80頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道輸入調理電路

（1）小功率輸入調理電路

a）積分電路消除開關抖動的方法

b)R-S觸發器消除開關兩次反跳的方法

81計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第81頁!開關量輸人隔離及電平變換

過程開關信號的電平通常不是TTL電平，要使CPU接收信號，必須進行變換。開關信號在傳輸過程中受噪聲的影響較大，設計時應有一定的噪聲容限,并隔離公共接地，以防止開關信號狀態的誤動作。

在工業過程計算機系統中，其信號電平變換可按下圖所示的方法設計。在4V以下作為開關接通，定為TTL電子的邏輯1；在10V以上作為開關斷開，定為TTL電平的邏輯0；4～10V之間為信號過渡區，其TTL電平在過渡區間保持不變，從而可提高抗干擾的能力。采用光電耦合器實現公共地線的隔離。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道82計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第82頁!開關量輸出驅動電路（1）小功率驅動電路這類電路一般用于驅動發光二極管、LED顯示器、小功率繼電器等元件或裝置，要求電路的驅動能力一般為10～40mA，可采用小功率的三極管或集成電路如75451、2003等來驅動。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道83計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第83頁!注意：對于感性負載，在輸出端必須加裝克服反電動勢的保護二極管。對于UNL2003A等,可使用內部的保護二極管。（3）大功率交流驅動電路

固態繼電器(簡寫為SSR)是一種四端有源器件，下圖為固態繼電器的結構和使用方法。輸入輸出之間采用光電耦合器進行隔離。過零檢測電路可使交流電壓變化到零狀態附近時讓電路接通，從而減少干擾。電路接通以后，由觸發電路給出晶閘管器件的觸發信號。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道84計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第84頁!固體繼電器實物單相固體繼電器三相固體繼電器§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道85計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第85頁!固體繼電器對電壓波形調理原理電網電壓波形PWM波負載上的波形~V~VVtttT§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道86計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第86頁!調壓模塊內部結構原理§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道87計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第87頁!調壓原理§第二章輸入輸出接口與過程通道技術開關量輸入/輸出通道88計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第88頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術測量數據的預處理技術2.6測量數據的預處理技術在計算機控制系統中，經常需對生產過程的各種信號進行測量。經輸入通道將生產過程的信號轉換成數字信號，讀入計算機中。對于這樣得到的數據一般要進行一些預處理，其中最基本的為數字濾波、線性化處理、標度變換和系統誤差的自動校準。89計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第89頁!數字濾波與模擬濾波器相比，有以下幾個優點：數字濾波是用程序實現的不需要增加硬設備，所以穩定性好、可靠性高，成本低；

數字濾波器可以根據信號的不同，采用不同的濾波方法或濾波參數，具有靈活、方便、功能強的特點。數字濾波器可以對極低頻（如0.01Hz）干擾信號進行濾波，克服了模擬濾波器的不足；§第二章輸入輸出接口與過程通道技術數字濾波本節討論幾種常用的數字濾波方法：限幅濾波、中位值濾波法、平均值濾波法和慣性濾波法。90計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第90頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術數字濾波2．中位值濾波法

中位值濾波就是對某一被測參數連續采樣n次（一般n取奇數），然后把n次采樣值按大小排隊，取中間值為本次采樣值。91計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第91頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術數字濾波3．算術平均濾波法

算術平均濾波法就是對采樣數據yi連續的N個測量值進行算術平均。其數學表達式為算術平均濾波法適用于對一般具有隨機干擾的信號進行濾波。

流量測量，通常取N=8～12

壓力測量，通常取N=4～892計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第92頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術數字濾波式中這種濾波算法稱為遞推平均濾波法，其數學表達式為yn——第n次采樣值經濾波后的輸出；yn-i——未經濾波的第n-i次采樣值；N——遞推平均項數。93計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第93頁!通過觀察不同N值下遞推平均的輸出響應來選取N值，以便既少占用計算機時間，又能達到最好的濾波效果。N的工程經驗值如下:流量 12壓力4液面4～12溫度1～4§第二章輸入輸出接口與過程通道技術數字濾波94計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第94頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術數字濾波加權遞推平均濾波算法是遞推平均濾波算法的改進，即不同時刻的數據加以不同的權，通常越接近當前時刻的數據，權取得越大，N項加權遞推平均濾波算法為式中，C0，C1，…，CN-1為常數，且滿足如下條件C0+C1+…+CN-1=1并C0＞C1＞…＞CN-1＞095計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第95頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術數字濾波6．一階慣性濾波法而一階慣性濾波算法是一種以數字形式通過算法來實現動態的RC濾波方法，它能很好地克服上述模擬濾波器的缺點，在濾波常數要求大的場合，此法更為實用。在模擬量輸入通道等硬件電路中，常用一階慣性RC模擬濾波器來抑制干擾，當用這種模擬方法來實現對低頻干擾的濾波時，首先遇到的問題是要求濾波器有大的時間常數和高精度的RC網絡。時間常數T越大，要求RC值越大，其漏電流也隨之增大，從而使RC網絡的誤差增大，降低了濾波效果。96計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第96頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術數字濾波以上討論了六種數字濾波方法，在實際應用中，究競選取哪一種數字濾波方法，應視具體情況而定。加權平均值濾波法適用于純遲延較大的被控制對象

平均值濾波法適用于周期性干擾中位值濾波法和限幅濾波法適用于偶然的脈沖干擾

慣性濾波法適用于高頻及低頻的干擾信號

如果同時采用幾種濾波方法，一般先用中位值濾波法或限幅濾波法，然后再用平均值濾波法。97計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第97頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術其它數據預處理

（1）孔板差壓與流量

用孔板測量氣體或液體的流量，差壓變送器輸出的孔板差壓信號△P同實際流量Q之間是平方根關系，即式中，K是流量系數。用數值分析的方法計算平方根，可采用牛頓（Newton）迭代法。設，則98計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第98頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術其它數據預處理

除此之外，還可將熱電偶分度表以表格形式存在計算機內，在線的工作量便僅僅是根據采樣值查表。對于上式表示的熱電偶的熱電勢E與溫度T的非線性關系，可以采取分段的辦法處理，即用多段折線代替非線性函數，線性化時首先判斷測量數據處于哪一折線區間內，然后按相應的線性化公式計算出線性值。折線段數越多，線性化精度就越高。

99計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第99頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術其它數據預處理

（1）線性參數的標度變換

所謂線性參數，指一次儀表測量值與A/D轉換結果具有線性關系，或者說一次儀表是線性刻度的。其標度變換公式為A0一次測量儀表的下限Am一次測量儀表的上限Ax實際測量值(工程量)

N0儀表下限對應的數字量Nm儀表上限對應的數字量Nx測量值所對應的數字量100計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第100頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術其它數據預處理

例2-1某熱處理爐溫度測量儀表的量程為200～800℃，在某一時刻計算機采樣并經數字濾波后的數字量為0CDH，求此時溫度值為多少？（設儀表量程為線性的）解：已知A0=200℃，Am=800℃，Nx=0CDH=205，Nm=0FFH=255。此時溫度為101計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第101頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術其它數據預處理

對于流量測量儀表，一般下限為取0，此時Q0=0，N0=0，故上式變為102計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第102頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術其它數據預處理

其中偏移校準在實際中應用最多，并且常采用程序來實現，稱為數字調零。除了數字調零外，還可以來用偏移和增益誤差的自動校準

自動校準的基本思想是在系統開機后或每隔—定時間自動測量基準參數，如數字電壓表中的基準參數為基準電壓和零電壓，然后計算誤差模型，獲得并存儲誤差補償因子。在正式測量時，根據測量結果和誤差補償因子，計算校準方程，從而消除誤差。103計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第103頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術其它數據預處理

（2）人工自動校準

全自動校準只適于基準參數是電信號的場合。并且它不能校正由傳感器引入的誤差。為了克服這種缺點，可采用人工自動校準。—般人工自動校準只測—個標準輸入信號VR，零信號的補償由數字調零來完成。設測出的數據分別為xR（接校準輸入yR時）和x（接被測輸入y），則可按下式來計算y。104計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第104頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術其它數據預處理

因此，若實際測量時輸入信號xi，則對應的測量輸出值yi可用下式計算105計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第105頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術輸入輸出通道模板實例一、研華多功能板卡PCI-1711

以插入式板卡形式的輸入輸出通道模板是最常見的形式之一，這種板卡可以直接插入計算機的總線插槽中，不占其它空間，使用方便。目前這種板卡主要有ISA總線板卡和PCI總線板卡兩種形式。研華PCI-1711是基于PCI總線的一款高性能的多功能數據采集控制卡，其內部結構如下圖所示。106計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第106頁!§第二章輸入輸出接口與過程通道技術輸入輸出通道模板實例107計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第107頁!二、NI6014型多功能數據采集卡§第二章輸入輸出接口與過程通道技術輸入輸出通道模板實例108計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第108頁!CONTEC公司的32位和16位I/O模板系列：(1)32/16位PIO系列接口板類型按輸入/輸出方式分，以下三種：PI-32T／L／H(輸入)：有4個端口，共32點輸入。PO-32T／L／II(輸出)：有4個端口，共32點輸出。PIO-16／16T／L／H(輸入/輸出)：支持同一板上的16點輸入和16點輸出。三、PIO系列開關量輸入輸出板卡§第二章輸入輸出接口與過程通道技術輸入輸出通道模板實例109計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第109頁!(2)32／16位PIO系列接口板的特點①IBMPC-XT/AT系列的兼容性。②支持廣闊范圍的應用。③TTL兼容的I/O接口和隔離型的I／O接口，兩種隔離型接口板要求提供不同的外部電源，隔離型接口板特別適用于惡劣操作環境。④可通過板上DIP開關選擇的I/O口基地址。⑤輸入通道的兩個中斷。⑥可使用的軟件豐富。PIO-16／16T／L／H模板的邏輯功能模塊框圖如下圖所示§第二章輸入輸出接口與過程通道技術輸入輸出通道模板實例110計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第110頁!表2-1生產過程輸入輸出信息來源與用途信息種類輸入信息來源或輸出信息的用途模擬量輸入數字量輸入脈沖計數器模擬量輸出數字量輸出溫度、壓力、物位、轉速、成分等接點的通斷狀態、電平高低狀態、數字裝置的輸出數碼等流量積算、電功率計算、轉速及脈沖形式的輸入信號等控制執行裝置、顯示、記錄等對執行器進行控制、報警顯示等§第二章輸入輸出接口與過程通道技術輸入輸出接口概述111計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第111頁!傳感器的作用：主要是將物理信號轉變為電信號。

工業過程中主要的物理參數有：溫度壓力流量物位（液位）機械量成分一、傳感器（自學）§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器112計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第112頁!熱電阻：精度高，性能穩定，測溫范圍寬，一般為-200℃~+600℃，工業中精確測溫大多用該類傳感器。其類型有：Pt100、Pt50、Cu50等。工業A級的Pt100，精度為±0.15℃（標定前）§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器113計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第113頁!集成溫度傳感器：其特點是靈敏度高，線形好，體積小，直接輸出電信號或數字信號，使用方便，精度為±0.5℃，其常用的型號為AD590和DS18B20。DS18B20測量溫度范圍為：-55℃~+125℃，在-10~+85℃范圍內,精度為±0.5℃

§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器114計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第114頁!壓差傳感器：1151型壓差傳感器：測量范圍：-10～100kPa基本測量精度：0.25%不確定度:≤±500Pa

§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器115計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第115頁!大氣壓力傳感器：PTB100型壓力傳感器：測量范圍：80～106kPa基本測量精度：±30Pa§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器116計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第116頁!旋渦（渦街）流量傳感器：YFl00型旋渦流量計：基本測量精度：1%

在流體中插入一個圓柱體或角柱體，則會從其兩側交替地產生旋渦。在一定的條件下，這些旋渦的發生頻率與流速成正比。本流量計就是應用這個原理，通過測試旋渦的頻率，實現流量測量的。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器117計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第117頁!超聲波流量傳感器：1010SN型超聲波流量計：基本測量精度：0.5%§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器118計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第118頁!4.液位傳感器磁致伸縮液位傳感器：傳感器：測量范圍：0.2～5m基本測量精度：0.05%§第二章輸入輸出接口與過程通道技術傳感器119計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第119頁!信號調理的作用：主要是將傳感器送來的非標準電信號轉變為標準的電信號，即變送器所做的工作。常見的標準信號：0～10V0～5V

4～20mA1～5V§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理二、信號調理120計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第120頁!1.橋式電路§第二章過程通道技術信號調理§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理電橋電路是最常見的信號調理電路之一，通常用于微電壓、熱電偶和應變測量中。圖2-3熱電偶變送器輸入電路I=1mA

R16=R21=10kΩ

I1=I2≈0.5mA。

其它電阻≤200Ω

R24=RRP2=100Ω

121計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第121頁!§第二章過程通道技術信號調理§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理(2-3)

一般地，變送器實際設計時要求在冷端溫度為20℃時完全補償，此時應有式中E(20，0)表示冷端溫度為0℃時，用熱電偶測量被測溫度為20℃的熱電勢122計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第122頁!熱電阻ICL7650R1R2Pt100W1W2W3若Pt100從0℃～1000℃時變化時，輸出為0～5V。若采用8位A/D轉換器（如ADC0809），則分辨率為100/256=0.4℃；若采用12位A/D轉換器（如AD574A），則分辨率為100/4096=0.024℃；§第二章過程通道技術信號調理3）熱電阻的輸入電路123計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第123頁!儀表放大器與普通運算放大器區別：運算放大器只是在信號為單純有效，而沒有干擾的情況下方可用于小信號放大；普通運算放大器對于來自信號源的共模干擾信號不能有效地起到抑制作用；儀表放大器（測量放大器）具有高輸入阻抗，低輸出阻抗，強抗共模干擾能力，低溫漂、低失調電壓和高穩定增益。儀表放大器廣泛應用于微弱信號的檢測系統中，作為前置放大器；§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理124計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第124頁!

AD620儀表放大器的內部結構§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理125計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第125頁!AD620儀表放大器在差分屏蔽驅動接法中的應用在許多應用場合，常采用屏蔽電纜方法來減小輸入端的噪聲干擾。對屏蔽給予適當的驅動，可減小電纜電容和雜散電容造成的差分相移，保證交流共模抑制比不下降。§第二章輸入輸出接口與過程通道技術信號調理126計算機控制系統第2章共218頁，您現在瀏覽的是第126頁!3.隔離放大器

在有強電或強電磁的干擾環境線，為了防止電網電壓等對測量回