第2章测试系统数据采集与控制接口技术

1、测试系统的数据采集测试系统的数据采集 与控制接口技术与控制接口技术 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 第第2 2章章 测试系统的数据采集与控制接口技术测试系统的数据采集与控制接口技术 教学重点 测控通道的特点与结构形式测控通道的特点与结构形式 数据采集通道接口设计数据采集通道接口设计 控制通道接口设计控制通道接口设计 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.1 测控通道的特点与结构形式 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.1.1 测控通道的特点 n检测通道特点：核心任务是完成对被测对象检测通道特点：核心任务是完成对被测对象 的状态量值准确测量，为减少传输损耗，防的状态量值准确测量，

2、为减少传输损耗，防 止干扰，常把检测通道与计算机系统分开，止干扰，常把检测通道与计算机系统分开， 放到被测对象现场。放到被测对象现场。 n控制通道特点：小信号输出，大功率控制，控制通道特点：小信号输出，大功率控制， 需加功率放大电路；需加功率放大电路；被控对象有时会是强电被控对象有时会是强电 磁部件，必须采取很强的抗干扰措施。磁部件，必须采取很强的抗干扰措施。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.1.2 测控通道的结构形式 数字信号数字信号 模拟信号模拟信号 现场信号现场信号 1 现场信号现场信号 2 现场信号现场信号 n 微型微型 计算机计算机 放大器放大器 放大器放大器 放大器放大器

3、 多多 路路 开开 关关 低通滤波低通滤波 传感器传感器 低通滤波低通滤波 传感器传感器 低通滤波低通滤波 传感器传感器 A/D转换器转换器采样保持器采样保持器 数字信号数字信号 受控对象受控对象 控制信号控制信号 模拟信号模拟信号 D/A转换器转换器放大驱动电路放大驱动电路 信号调理信号调理 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 1. 传感器 物理现象物理现象传感器传感器 温度温度热电偶热电偶 RTDRTD IC IC 传感器传感器 热敏电阻热敏电阻 光光光电传感器光电传感器 声声麦克风麦克风 力和压力力和压力应变仪应变仪 压电传感器压电传感器 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 （1）对

4、传感器的主要技术要求 具有将被测量转换为后续电路可用电量的功能，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。转换范围与被测量实际变化范围相一致。 转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分转换精度符合整个测试系统根据总精度要求而分 配给传感器的精度指标，转换速度应符合整机要配给传感器的精度指标，转换速度应符合整机要 求。求。 能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高能满足被测介质和使用环境的特殊要求，如耐高 温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、温、耐高压、防腐、抗振、防爆、抗电磁干扰、 体积小、质量轻和不耗电或耗电少等。体积小、质量轻和不耗电或耗电少

5、等。 能满足用户对可靠性和可维护性的要求。能满足用户对可靠性和可维护性的要求。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 （2）可供选用的传感器类型 n大信号输出传感器大信号输出传感器 n数字式传感器数字式传感器 n集成传感器集成传感器 n光纤传感器光纤传感器 n智能传感器智能传感器 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2. 信号调理 n在一般测试系统中信号调理的任务较复在一般测试系统中信号调理的任务较复 杂，除了实现物理信号向电信号的转换、杂，除了实现物理信号向电信号的转换、 小信号放大、滤波外，还有诸如零点校小信号放大、滤波外，还有诸如零点校 正、线性化处理、温度补偿、误差修正正、线性化处理

6、、温度补偿、误差修正 和量程切换等，这些操作统称为信号调和量程切换等，这些操作统称为信号调 理（理（Signal ConditioningSignal Conditioning），相应的执），相应的执 行电路统称为信号调理电路。行电路统称为信号调理电路。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 （1）信号放大 n判断传感器信号判断传感器信号“大大”还是还是“小小”和和 要不要进行放大的依据是什么？要不要进行放大的依据是什么？ n放大器为什么要放大器为什么要“前置前置”，即设置在，即设置在 调理电路的最前端？调理电路的最前端？ 运用前置放大器的依据: 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 常用放大

7、器 n在智能测试系统的信号调理通道中，针在智能测试系统的信号调理通道中，针 对被放大信号的特点，并结合数据采集对被放大信号的特点，并结合数据采集 电路的现场要求，目前使用较多的放大电路的现场要求，目前使用较多的放大 器有器有: : 仪用放大器仪用放大器 程控增益放大器程控增益放大器 隔离放大器隔离放大器 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 1）仪用放大器 G=1+2R/RG (Instrumentation Amplifier) 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 仪用放大器典型产品-AD521 -IN +IN UIN U+ U- 10K 100K Uout AD521 1 14 RG 2

8、 3 5 4 6 11 12 13 10 8 7 RS 放大倍数放大倍数 G S IN OUT R R U U G 放大倍数可在 11000范围内 调整 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2）程控增益放大器 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 集成程控增益放大器PGA202/203 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 3) 隔离放大器 Isolation Amplifier 隔离放大器的符号如图所示：隔离放大器的符号如图所示： 按耦合器件的不同，可分为：按耦合器件的不同，可分为： 光电耦合光电耦合 变压器耦合。变压器耦合。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 光电耦合隔离放大器 输入

9、级激励发光管，由光电管将光信号耦合输入级激励发光管，由光电管将光信号耦合 到输出级，实现信号的传输，保证了输入和输出到输出级，实现信号的传输，保证了输入和输出 间的电气隔离。其输入、输出级之间不能有电的间的电气隔离。其输入、输出级之间不能有电的 连接，即前、后级不能共用电源和地线。连接，即前、后级不能共用电源和地线。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 光电隔离放大器3650 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 变压器耦合隔离放大器 变压器耦合隔离放大器的输入部分和输出部分采变压器耦合隔离放大器的输入部分和输出部分采 用变压器耦合，信息传送通过磁路实现。典型的隔离用变压器耦合，信息传送通过

10、磁路实现。典型的隔离 放大器原理如图所示放大器原理如图所示 。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 AD202隔离放大器 AD202芯片由放大器、调制器、解调器、芯片由放大器、调制器、解调器、 整流和滤波、电源变换器等组成。整流和滤波、电源变换器等组成。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 隔离放大器典型接法 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 隔离放大器应用 用用36523652构成的对患者监视的应用电路构成的对患者监视的应用电路 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 （2）信号滤波 滤波器是一种选频装置，可以使滤波器是一种选频装置，可以使 信号中特定频率成分通过，而极大地信号中特定频

11、率成分通过，而极大地 衰减其他频率成分。衰减其他频率成分。 0 ffc1fc2 A0 0.707A0 d B Q=W0 / B 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 滤波器的应用-机床轴心轨迹的滤波处理机床轴心轨迹的滤波处理 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 机床轴心轨迹的滤波处理 滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 3.3.多路开关多路开关 主要技术指标：导通电阻、通道数主要技术指标：导通电阻、通道数 目、最大输入电压、切换速度目、最大输入电压、切换速度 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 4.

12、 采样/保持器 - + A1 + - A2 输入 输出 CH K 方式控制 主要技术指标：采样时间、孔径时间、下跌率主要技术指标：采样时间、孔径时间、下跌率 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 5. A/D转换器 直接型直接型 A/D 转换器能把输入的模拟电压直接转换为输出的数转换器能把输入的模拟电压直接转换为输出的数 字代码，而不需要经过中间变量。字代码，而不需要经过中间变量。 间接间接 A/D 转换器是把待转换的输入模拟电压先转换为一个中转换器是把待转换的输入模拟电压先转换为一个中 间变量，例如时间间变量，例如时间T 或频率或频率F ，然后再对中间变量量化编码，然后再对中间变量量化编码，

13、 得出转换结果。得出转换结果。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 直接型A/D转换器原理 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 间接型A/D转换器原理 电压电压- -时间变换型双积分时间变换型双积分 式式A/DA/D转换器的原理图转换器的原理图 # -1 +1 电 子 开关 计数器 控制逻辑 数据输出 标准时钟 R C Ui UR -UR UC - + + N b) UC Ui1 Ui2 T1 t O 2 T 2 T 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 A/D转换器的主要技术指标 转换精度转换精度 n转换精度指的是转换精度指的是A/D转换后的结果相对于实际值的偏差。把转换后的结果相对于实

14、际值的偏差。把 这个差的最大值定义为绝对精度，把这个最大偏差除以满这个差的最大值定义为绝对精度，把这个最大偏差除以满 量程值的百分数定义为相对精度。量程值的百分数定义为相对精度。 分辨率分辨率 n反映反映A/D转换器所能分辨的被测量的最小值，一般用转换器所能分辨的被测量的最小值，一般用A/D转转 换器输出的数字量的位数来表示。一个换器输出的数字量的位数来表示。一个n位位A/D转换器的分转换器的分 辨率等于最大允许的模拟输入量（满度值）除以辨率等于最大允许的模拟输入量（满度值）除以2 2n n。 转换时间转换时间 nA/D转换器从启动转换到转换结束，完成一次转换器从启动转换到转换结束，完成一次A

15、/D转换所需转换所需 的时间，也可用的时间，也可用A/D转换器在每秒内所能完成的转换次数，转换器在每秒内所能完成的转换次数， 即转换速度表示。即转换速度表示。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 6. D/A转换器 nD/A转换的原理转换的原理 主要技术指标：转换精度、分辨率、转换时间等主要技术指标：转换精度、分辨率、转换时间等 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.2 数据采集通道接口设计 模拟量模拟量 数字量数字量 模拟模拟/数字转换器数字转换器 ADC 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 数据采集通道组成框图 逻辑控制电路 采样/保持 电路 A/D 转 换 器 计 算 机 系 统

16、 模 拟 输 入 多路模拟开关 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.2.1 8位ADC器件与PC的接口 nADC0809芯片芯片 n具有具有A/D转换的基本功能转换的基本功能 vCMOS工艺制作工艺制作 v8位逐次逼近式位逐次逼近式ADC v转换时间为转换时间为100 s n包含扩展部件包含扩展部件 多路开关多路开关 三态锁存缓冲器三态锁存缓冲器 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 ADC0809的内部结构图 START CLOCK 控制与时序 SAR A/D 比较器 树状开关 EOC 256R T 型电阻网络 Vref(-) Vref(+) GND Vcc OE 8 路 模 拟 开

17、关 三态 输出 锁存器 8-BIT 输出 8 路 模拟 输入 3-BIT 地址 ALE 通道 地址 锁存 译码 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 ADC0809引脚结构 IN5 D7 D6 D0 D1 D2 D3 D4 D5 Vref(+) OE GND Vcc ADDC ADC0809 1 10 9 8 7 6 5 4 3 2 20 14 15 16 17 18 19 13 12 11 IN3 IN4 IN7 IN6 START EOC CLOCK Vref(-) ALE ADDA ADDB IN0 IN1 IN228 27 26 25 24 23 22 21 第2章测试系统数据采集与控

18、制接口技术 ADC0809的转换时序 D0D7 OE EOC START/ALE ADDA/B/C DATA 100 s 2 s+8T (最大最大) 200ns (最小最小) 转换结束信号转换结束信号 转换启动信号转换启动信号 输出使能信号输出使能信号 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 ADC0809的转换公式 8 )(REF)(REF )(REFin 2 VV VV N 输入模拟电压输入模拟电压 输出数字量输出数字量 基准电压正极基准电压正极基准电压负极基准电压负极 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 ADC0809与PC机接口 分频电路 CLK CLOCK START ALE IOW

19、 A9 A4 A3 IOR D7 D6 D0 A2 A1 A0 OE EOC D7 D6 D0 A2 A1 A0 +5V VCC Vref(+) IN0 IN1 IN7 GND Vref(-) ADC0809 IN0 IN1 IN7 连 接 PC 机 ISA 总 线 AEN A8 ADC0809占用口地址为：占用口地址为：3F0H3F8H 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.2.2 12位ADC器件与PC机接口 n典型典型12位位ADC器件器件-AD574 nAD574结构特点：结构特点： nAD574AD574内部集成有转换时钟，参考电压源和三态内部集成有转换时钟，参考电压源和三态 输

20、出锁存器，因此使用方便，可直接和微机接输出锁存器，因此使用方便，可直接和微机接 口，不需要外接时钟电路。口，不需要外接时钟电路。 nAD574AD574的输入模拟电压既可是单极性也可是双极的输入模拟电压既可是单极性也可是双极 性。性。 nAD574AD574的数字量的位数可以设定为的数字量的位数可以设定为8 8位，也可设位，也可设 定为定为1212位。位。1212位的典型转换时间为位的典型转换时间为25us25us。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 AD574的管脚排列 nAD574为为28脚双列直插式封装，引脚排列如图。脚双列直插式封装，引脚排列如图。 STS:转换状态，转换状态，“1

21、”表示正在转表示正在转 换换 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 控制真值表 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 AD574A控制时序图 n 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 用AD574组成的16通道采集接口 /IOW DB7 DB0 DB3 DB4 DB11 CE R/C /CS A0 12/8 Vin STS D7 D0 /Y /IOR /Y2 /Y3 /Y1 D2 244 174 AD7506 A0 A3 EN OUT +5 译码 电路 A3 A9 AEN /Y /Y0 /Y7 Vin CH REF CH V0 CN CH0 CH15 LF398 AD574 /Y0 A Y D

22、 Q CN=0 保持 CN=1 采样 STS=1 转换 STS=0完成 A0 设地址译码范围为：设地址译码范围为：360H367H 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.2.3 高速数据采集接口 n随着现代测试技术的迅速发展，现代测试随着现代测试技术的迅速发展，现代测试 广泛应用于雷达、通信、航天遥测等领域，广泛应用于雷达、通信、航天遥测等领域， 在这些系统中，计算机往往需要采集频率在这些系统中，计算机往往需要采集频率 较高的模拟信号，也就是说，采集接口必较高的模拟信号，也就是说，采集接口必 须具有较高的采样速率。须具有较高的采样速率。 n2种高速数据采集方案种高速数据采集方案 n采用采用

23、DMA技术的高速数据采集技术的高速数据采集 n采用双端口采用双端口RAM技术的高速数据采集技术的高速数据采集 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 高速数据采集方法 CPU 数据存储器 RAM DMAC 高速 A/D 转换器 DMA 请求 数据允许输出 总线请求 总线回答 DMA数据采数据采 集示意图集示意图 A/D 转换器 双端口 RAM 计 算 机 总 线 逻辑控制模块 地址线 数据线 控制线 模 拟 信 号 双端口双端口RAM 的数据采集的数据采集 组成框图组成框图 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 讨论：采集卡构成方式 多路 开关 信 号 源 滤波 放大 A/D 接口 选通驱动 插

24、槽 只能完成低速采集只能完成低速采集 采集卡依据数据存储和计算机数据处理的特点采集卡依据数据存储和计算机数据处理的特点 可以分为：可以分为： 单点、单面、轮循三种方式单点、单面、轮循三种方式 单点采集卡 典型结构如图 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 单面采集卡 这种方式可以进行高速分段的信号测量，提高采这种方式可以进行高速分段的信号测量，提高采 样速率，典型结构如图。样速率，典型结构如图。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 单面数据采集卡设计举例 MAX12 0 IDT7204 MODE CS AIN CLKIN CONVST 采样控制 采样时钟 8MHz 时钟 模拟量输入 VDD

25、VSS AGND DGND +5V BUSY -12V D0 D8 D9 D11 W D0 D8 XI Q0 Q8 R RS FL/RT W D0 D1 D2 D10 FL/RT RS R Q0 Q1 Q2 FF +5V +5V D0 D8 D9 D10 D11 满标志 复位信号 读信号 连 接 PC 机 ISA 总 线 VCC VCC XI MAX120 IDT7204 触发启动触发启动 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 轮循采集卡 n采集过程要求时间长，大流量的数据吞吐情况采集过程要求时间长，大流量的数据吞吐情况 A/D 转 换 器 缓 冲 模 块 双端口 RAM(1) 双端口 RAM

26、(2) 数据线 控制线 地址线 模拟 输入 信号 逻辑控制、 仲裁驱动 模块 地址线 控制线 数据线 线 缓 冲 模 块 PC 机 总 线 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 高速采集卡设计实例-30MSPS采集卡 n基于基于16位位ISA总线，总线，30MSPS的双通道数据采集卡的双通道数据采集卡 如对于毫米波步进雷达，雷达发射的是周期跳频的相参脉冲如对于毫米波步进雷达，雷达发射的是周期跳频的相参脉冲 信号，要对回复信号进行采样。信号，要对回复信号进行采样。 雷达发射脉冲宽度雷达发射脉冲宽度128ns，发射频率，发射频率40KHZ，假设目标距假设目标距 离离R米，雷达发射与回波信号如图。米

27、，雷达发射与回波信号如图。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 设计要求 n每个回波信号至少采集每个回波信号至少采集4 4个数据点，采样速个数据点，采样速 度为度为4/128ns4/128ns，即，即30M30M左右，双通道并行采左右，双通道并行采 集（集（8 8位）位） n在采集过程中可周期触发重复采样在采集过程中可周期触发重复采样 n可由程序设定脉冲同步触发后的延迟和采可由程序设定脉冲同步触发后的延迟和采 样长度。样长度。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 采样卡接口框图 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 A/D接口电路 AD905 8 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.

28、2.4 隔离式数据采集接口 信号通道 信号通道 计算机 隔离 传输器 信号源 Vs Vcm 现场地 系统地 在现代测试系统中，消除测量中的干扰是设计数据在现代测试系统中，消除测量中的干扰是设计数据 采集系统必须考虑的一个重要方面。采集系统必须考虑的一个重要方面。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 隔离方式 （1）总线隔离方式）总线隔离方式 前置 放大 模拟输入通道 计 算 机 信号源 Vs Vcm 现场地 系统地 多路 开关 集中 放大 A/D 转换 隔离 传输器 光电 耦合器 或脉冲 变压器 共模干扰电压 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 （2）放大器隔离方式 输入 电路 隔离放大器

29、 模拟输入 后续电路 隔离 传输器 信号源 Vs Vcm 现场地 系统地 输出 电路 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 （3）采样隔离方式 隔离采 样开关 逻辑 控制 后续 电路 多路 模拟 转换 开关 放大 VS1 H 控制信号 隔离采 样开关 VS2 L H L 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 举例-隔离式数据采集接口 n一般带光电隔离的一般带光电隔离的A/D板设计方法板设计方法 高速光电隔离 A/D转换器 放大器 总线接口 多路 模拟 开关 多路 模拟 输入 高速光电隔离 地址译码及逻辑控制 PC机总线 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 用MAX176组成的光电隔离A/D接

30、口 nMAX176为为12位串行位串行A/D，片内含，片内含S/H，模拟输入，模拟输入 为为5V，最长转换时间，最长转换时间3.5US，引脚如图。，引脚如图。 VDD: +5V电源电源 VSS: -15V电源电源 VREF: 参考电压参考电压 AIN: 5V模拟输入模拟输入 CONVT:转换控制输入端转换控制输入端 CLOCK: 移位脉冲输入端（移位脉冲输入端（100k4M） DATA: 转换结果输出端转换结果输出端 2 1 3 4 5 6 7 8 VDD AIN VREF GND DATA CLOCK CONVT VSS 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 平时平时,CONVT,CONVT

31、为低为低, ,需要转换时需要转换时, ,只置只置CONVTCONVT为高为高, ,芯芯 片开始采样、保持片开始采样、保持, ,并进行并进行A/DA/D转换转换, 3.5us, 3.5us内内, ,转换完转换完 毕毕. .转换结果共转换结果共1313位位,D12,D12为为1,1,表示结果有效表示结果有效,D11,D11表示表示 符号符号,0,0正、正、1 1负负.D10D0.D10D0表示表示1111位转换结果。位转换结果。 启动转换和读结果的工作时序如图启动转换和读结果的工作时序如图: : 转换时序转换时序 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 接口电路 VDD +5V AIN VREF G

32、ND VSS -12V 0.1 模拟量 输入 CONVT CLOCK DATA VDD VDD VDD VCC VCC VCC MAX176 8255 PC0 PC1 PC7 连 接 PC 机 ISA 总 线 4.7k 470 4.7k 470 470 4.7k 6N137 设设8255的口地址为：的口地址为：390H393H 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.3 控制通道接口设计 2.3.1 模拟量控制接口 DAC 数字数字/模拟转换器模拟转换器 模拟量模拟量 数字量数字量 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 D/A接口设计举例 nDAC0832是典型的是典型的8位电流输出型通用位

33、电流输出型通用DAC 芯片芯片 nDAC0832的技术指标的技术指标 n分辨率分辨率8位位 n电流建立时间电流建立时间1S n线性度（在整个温度范围内）线性度（在整个温度范围内）8、9或或10位位 n增益温度系数增益温度系数00002 FS/ n低功耗低功耗20mW n单一电源单一电源+5 +15V 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 DAC0832的内部结构 LE2LE1 Rfb AGND DAC0832 Vcc ILE VREF 输入输入 寄寄 存存 器器 DGND DI0DI7 D/A 转转 换换 器器 DAC 寄寄 存存 器器 Iout2 Iout1 CS WR1 WR2 XFER

34、第2章测试系统数据采集与控制接口技术 DAC0832的工作方式：单缓冲方式 nLE11，或者，或者LE21 n两个寄存器之一始终处于直通状态两个寄存器之一始终处于直通状态 n另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态）另一个寄存器处于受控状态（缓冲状态） LE2LE1DAC0832 输入输入 寄寄 存存 器器 DI0DI7 D/A 转转 换换 器器 DAC 寄寄 存存 器器 Iout1 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 DAC0832的工作方式：双缓冲方式 n两个寄存器都处于受控（缓冲）状态两个寄存器都处于受控（缓冲）状态 n能够对一个数据进行能够对一个数据进行D/AD/A转换的同时；输入另转换的

35、同时；输入另 一个数据一个数据 LE2LE1DAC0832 输入输入 寄寄 存存 器器 DI0DI7 D/A 转转 换换 器器 DAC 寄寄 存存 器器 Iout1 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 单极性电压输出 Rfb Iout2 Iout1 Vout + _ AGND A DI VREF VoutIout1Rfb （D/28）VREF 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 双极性电压输出 R1（R） R3（2R）R2（2R） Rfb Iout2 Iout1 AGND DI VREF Vout1+ _ A1 Vout2+ _ A2 1 1OUT 2 3 2OUT 2 REF 1 R V

36、 I R V R V I I1I20 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 DAC0832与PC机的接口 设设DAC0832的端口地址为的端口地址为360H VREF Rfb IOUT1 IOUT2 AGND VOUT1 - + A1 DI7 DI0 DAC0832 +5V - + A2 VOUT2 7.5k 15k 15k VCC ILE DGND WR2 XFER WR1 地 址 译 码 器 360H CS D7 D0 AEN IOW A9 A0 7.5k 连 接 PC 机 ISA 总 线 10k 10k 1k -12V +12V 10k 0.1 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.

37、3.2 离散信号控制通道接口 n控制要求：控制要求： 必须有足够大的功率；必须有足够大的功率； 满足动作速度要求；满足动作速度要求； 不应出现第三态，使之稳定工作。不应出现第三态，使之稳定工作。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 1.1.开关量输出接口开关量输出接口 +5V +12V J M J 220V 9013 9013 470 470 470 Q0 Q1 Q2 Q3 Q7 D7 D6 D0 LE E 74LS373 D7 D6 D0 360H IOW 连 接 PC 机 ISA 总 线 LED 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2. 隔离式离散信号输出接口隔离式离散信号输出接口 Q

38、 M C B A D JC J J T1 T2 9013 9013 D +12V +5V 1k 4.7k D0 360H RESET IOW D CLK CLR 74LS74 TIL117 4.7k Motor JC JC JC 连 接 PC 机 ISA 总 线 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2.4 工程实例-封闭母线多点温度测试系统封闭母线多点温度测试系统 n随着生产和科学技术的发展，电能已成为工随着生产和科学技术的发展，电能已成为工 业、农业、国防、交通及国民经济各个部门业、农业、国防、交通及国民经济各个部门 不可缺少的动力，成为改善和提高人们物质不可缺少的动力，成为改善和提高人们

39、物质 文化的重要因素。而文化的重要因素。而母线是发电厂和变电所母线是发电厂和变电所 电能输送设备的重要组成部分，其性能关系电能输送设备的重要组成部分，其性能关系 到发电厂和变电所及整个电力系统的安全运到发电厂和变电所及整个电力系统的安全运 行，因此，行，因此，保证母线安全对电厂的安全运行保证母线安全对电厂的安全运行 就十分重要就十分重要 。 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 封闭母线 n封闭母线是连接发电机与变压器的一段特殊导线，其工作封闭母线是连接发电机与变压器的一段特殊导线，其工作 特点是低电压，高电流，电流可达数万安培。由于母线导特点是低电压，高电流，电流可达数万安培。由于母线导 体

40、存在电阻，当巨大的电流流过时会产生很大的热量，为体存在电阻，当巨大的电流流过时会产生很大的热量，为 保证母线安全运行，对封闭母线的温升要进行有效控制。保证母线安全运行，对封闭母线的温升要进行有效控制。 n国家标准规定母线导体温度不超过国家标准规定母线导体温度不超过(8590)度，外壳温度不度，外壳温度不 超过超过(6570) 度。度。 封闭母线空间布置图 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 1.设计要求 1）具有）具有8路模拟量输入（热电偶路模拟量输入（热电偶mv），测量精度），测量精度 为为0.1%，测量范围，测量范围01500C； 2）具有）具有1路模拟量输出（路模拟量输出（-5V+5V

41、）；）； 3）针对强迫风冷封闭母线的温升规律，通过控制）针对强迫风冷封闭母线的温升规律，通过控制 风机的风量来实现对封闭母线温度的控制；风机的风量来实现对封闭母线温度的控制； 4）显示多路温度测量数值。）显示多路温度测量数值。 温度传感温度传感 器的连接器的连接 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 风机在风冷系统中的安装 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 2. 设计方案 温度 传感器 放 大 器 温度 传感器 放 大 器 多 路 模 拟 开 关 A/ D 接 口 接 口 D/ A 变 频 调 速 器 电 动 机 风 机 计 算 机 系 统 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 3.硬件设

42、计 （1）传感器）传感器 热电偶结构简单，制造方便，测量范围广精度高，惯性热电偶结构简单，制造方便，测量范围广精度高，惯性 小，输出信号便于远传，测量时不需外加电源，由于这些小，输出信号便于远传，测量时不需外加电源，由于这些 优点，这里选用优点，这里选用K型热电偶采集信号。型热电偶采集信号。 热电偶原理热电偶原理 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 （2）前置放大器 n由于热电偶的输出是一个毫伏信号，十分微弱，必由于热电偶的输出是一个毫伏信号，十分微弱，必 须加以放大。本次设计中选择自稳零型运算放大器须加以放大。本次设计中选择自稳零型运算放大器 ICL7650。 内部结构内部结构同相放大同相放大 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 （3）多路模拟开关 n在本次设计中选用八选一模拟开关在本次设计中选用八选一模拟开关CD4051。 内部结构内部结构 外部引脚外部引脚 第2章测试系统数据采集与控制接口技术 （4）A/D转换器 n在本次设计中选用在本次设计中选用3 位双积分式位双积分式A/D转换器转换器 MC14