第六章 自动检测技术应用举例..pptVIP

第6章 自动检测技术应用举例 第一节 电感式微位移测量仪 第二节 检测技术在智能楼宇中的应用 第三节 检测技术在全自动洗衣机中的应用 第四节 检测技术在环境检测中的应用 第五节 检测技术在数控机床中的应用 第六节 布匹长度自动记录与控制仪 第一节 电感式微位移测量仪 测量仪的组成 传感器及其信号处理电路 单片机及其扩展 键盘、显示与打印 数字低通滤波与插值 测量仪由电源、单片机控制板、放大板、液晶显示器、嵌入式微型打印机和键盘等组成。结构图如图6-1所示。 二、传感器及其信号处理电路 电感式传感器的任务是将被测部件几何尺寸的微小变换为电感L的变化。信号处理电路的作用是实现测量信号的变换、放大。 轴向式传感器的基本结构如图6-2所示，电感线圈呈管状，连接测杆的磁心置于线圈的中部。 当电感传感器的铁芯处于中间位置时，两线圈的阻抗相等，即, 则， ＝0，电桥处于平衡状态，无输出电压。当测杆上升时，上线圈阻抗增加，即 ,下线圈阻抗减少，即 ，则有： 当测杆下降同样位移时，上述变化相反，有： 由测量电桥输出的测量信号是一个交流电压信号，此信号经过交流放大器放大后，其幅度与传感器测杆的位移成正比，但无法判断测杆是上升还是下降，也就是无法知道被测尺寸具有正偏差还是负偏差。为了判断信号的相位（方向），在交放之后、直放之前加一级相敏检波器输出的直流缓变信号，再经一级直流放大，得到A/D转换器所需的直流电压。其原理框图如图6-4所示。 三、 单片机及其扩展 单片机内部虽然设置了一定容量的存储器和若干并行I/O口，但这远远满足不了实际需要。系统中采用74HC573作为锁存器，GAL16V8提供片选信号，扩展了程序存储器27512、外部数据存储器62256、I/O口8155、时钟芯片DS12887、模数转换器AD574及与其相联的八选一模拟开关CD4051，扩展电路如图6-5所示。 四、键盘、显示与打印 为了节省I/O口，本测量仪采用3×4的矩阵式键盘，它由行线和列线组成，按键位于行、列的交叉点上。采用函数char key(chart)实现对键盘的查询与结果的返回。 显示采用液晶图形显示器，它具有低压、微功耗、寿命长、无辐射等特点，是目前流行的显示方法。本测量仪选用香港精电公司的MGLS19264，液晶显示驱动控制套件为HD61203U、HD61202U。 打印机采用荣达MP系列微型打印机，它具有串行/并行打印接口，并口采用26线针型扁平电缆插座，与标准并行口Centyonics兼容，可直接由单片机控制。 五、数字低通滤波与插值 由于系统在使用过程中将会受到各种干扰，且在A/D转换中存在量化误差，故需将A/D转换结果进行低通滤波处理。低通滤波采用FIR系统比较简单，易于实现线性相位，即输出只对输入有一段延时，不使信号发生畸变。理想的低通滤波器如图6-6所示。 滤波器频率响应如图6-7所示。尽管测量头的测量精度很高，但是，测量头并不是线性的，它存在着一定的非线性，如果近似认为其为线性关系，那么在高精度测量中将会带来非常大的误差。所以我们先在标准仪器上按较小步长记录下AD转换器的结果，并列成表格。实践表明采用拟合的方法不能取得较好效果。所以采用查表插值的方法。 空调系统的监控 给排水系统 火灾监视与控制系统 门禁与防盗系统 电梯的运行管理 智能楼宇包括5大主要特征：楼宇自动化（BA）、防火自动化（FA）、通信自动化（CA）、办公自动化（OA）、信息管理自动化（MA）。 上述5A特征通过布线综合化来实现。综合布线系统犹如智能楼宇内的一条高速公路，人们可以在土建阶段，将连接5A的线缆综合布线到建筑物内，然后可根据用户的需要及时代的发展，安装或增设其他系统。 一、空调系统的监控 空调系统监控的目的是：既要提供温湿度适宜的环境，又要节约能源。其监控范围为制冷机、热力站、空气处理设备、送排风系统、变风量末端等，其原理框图如图6-8所示。现代空调系统均具有完整的制冷、制热、通风功能，它们都在传感器和计算机的监控下工作。 二、给排水系统 给排水系统的监控和管理也是由现场监控站和管理中心来实现，其最终目的是实现管网的合理调度。也就是说，无论用户水量怎样变化，管网中各个水泵都能及时改变其运行方式，保持适当的水压，实现泵房的最佳运行；监控系统还随时监视大楼的排水系统，并自动排水； 当系统出现异常情况或需要维护时，系统将产生报警信号，通知管理人员处理。给排水系统的监控主要包括水泵的自动启停控制、水位流量、压力的测量与调节；用水量和排水量的测量；污水处理设备运转的监视、控制、水质检测；节水程序控制；故障及异常状况的记录等，给排水系统监控的原理如图6-