data[i]=inpw(0x210);/*读数*/
以上程序是对第“3”号通道采样,长度为“10000”,周期为100*0.2=20US,50KHZ
2.PC-746212位8路独立光电隔离D/A转换板
PC-7462是面向工业过程而设计的12位8路光电隔离独立模拟量输出接口板,符合PC总线标准(ISA),适合于所有PC机。
本板采用光电隔离技术,使被控对象同计算机之间完全电气隔离。
可在恶劣环境下的工业现场工作。
供电方式为电源隔离模块供电(电流输出方式可选择外供电*)。
D/A转换芯片选用BB公司高性能的7625,每片集成4路D/A转换器。
(打*为出厂方式)
PC-746212位8路光电隔离模拟量输出接口板具有适用范围广、电压输出量程多、操作使用简单、抗干扰能力强等特点,用户可根据控制对象的需要,选择电压或电流输出方式输出。
输出信号由XS137D型孔头接出。
PC-7462板上占用10条地址线(A0~A9),操作I/O地址范围000H~3F0H,出厂时定为300H~307H*。
PC-7462具有很高的性价比,深受用户欢迎。
本板出厂时提供DOS、Win95下测试程序和动态链接库(DLL)及其调用格式。
性能特点:
(1).输出通道数:
8路(前四路与后四路可同时或分别输出)
(2).输出信号范围:
·电压方式:
0~5V;0~10V*;±5V;±10V;
·电流方式:
4~20mA
(3).输出阻抗:
≤2Ω
(4).D/A转换器件:
DAC7625
(5).D/A转换分辨率:
12位
(6).I/O地址:
在0~3F0H之间任选4个,出厂为:
300~307H*
(7).D/A转换码制:
·二进制原码(单极性)
·二进制偏移码(双极性)
(8).D/A转换建立时间:
≤5uS(不含隔离传输延迟时间)
(9).D/A转换综合误差:
·电压方式:
≤0.2﹪FSR
·电流方式:
≤1﹪FSR
(10).电压输出方式负载能力:
5mA/每路
(11).电流输出方式负载电阻范围:
≤400
(12).隔离方式:
总线高速光电隔离型器件
(13).隔离电压:
≥500V
(14).电源功耗:
·全电压输出方式:
4W*
·全电流输出方式:
5W
(15).使用环境要求:
·工作温度:
0℃~50℃
·存储温度:
-55℃~+85℃
(16).外型尺寸:
185mm(长)×108mm(宽)
原理框图(见下图):
基地址设置
PC-7462板上占用10条系统地址线(A0~A9),A3~A9参与LS688地址译码,由SW七位拨码开关选择。
首址称为基地址(BASE),余下的地址由GAL编程分配,SW其1~7号位置对应选择地址A3~A9,地址按二进制方式排列。
定义如下:
SW:
1234567
ON
ON
ON
ON
ON
OFF
OFF
A3A4A5A6A7A8A9
说明:
“OFF”表示跳线器为1“ON”表示跳线器短路为0
*出厂时设定为300H~307H,见上图。
I/O端口地址功能说明:
端口地址
写操作
读操作
BASE+00H
写D/A低8位数据
启动第一路D/A
BASE+01H
写D/A高4位数据
启动第二路D/A
BASE+02H
启动第三路D/A
BASE+03H
启动第四路D/A
BASE+04H
启动第五路D/A
BASE+05H
启动第六路D/A
BASE+06H
启动第七路D/A
BASE+07H
启动第八路D/A
附例程序:
TubroC3.0语言
功能:
使第一路~第八路分别输出1.25V(0x1ff)、2.5V(0x3ff)、3.75V(0x5ff)、5V(0x7ff)、6.25V(0x9ff)、7.5V(0xbff)、8.75V(0xdff)、10V(0xfff);
#include
#include
#include
voidmain()
{
inti,j;
intBaseAddress=0x300;//定义基地址
intda[8];
clrscr();//清屏
for(i=1;i<9;i++)//1—8路循环
{
outportb(BaseAddress,0xff);//送低8位数据
for(j=0;j<2000;j++);//延时
outportb(BaseAddress+1,i*0x02-0x01);//送高4位
for(j=0;j<2000;j++);
da[i-1]=inportb(BaseAddress+i-1);//启动D/A
for(j=0;j<2000;j++);
}
printf(“D/ACHANGEOVER!
”);
}
3.实验框图
本实验首先通过信号发生器产生一个正弦波,经PC7429板卡AD采样后,再经PC7462板卡DA输出,输出波形用示波器来观察。
为了和信号发生器的输出波形相比较,把信号发生器的输出波形和示波器的通道一相连。
同时,把PC7462板卡的输出波形与示波器的通道二相连,两波形相比较。
本实验的硬件连接图如图1所示。
图1实验框图
在具体的编程中,需要注意以下两个方面:
a.PC7429基地址:
210H;PC7462基地址:
200H;
b.A/D采样长度选1;
四实验步骤
1.参照图1完成电路连接;
2.分别进行A/D、D/A的初调试,确保A/D、D/A的正确连通;
3.键入事先编好的程序,进行调试,观察示波器上两通道的波形,直到D/A通道输出较光滑的波形,并与A/D通道的波形趋势一致;
五参考程序
1.A/D程序片段
clrscr();
outp(0x213,0x04);/*setmode*/
outp(0x21f,0xb4);/*timer*/
outp(0x21e,100);/*low8byte*/
outp(0x21e,0);/*high8byte*/
outp(0x21f,0x32);
outp(0x21c,0x01);/*low8byte*/
outp(0x21c,0x00);/*high8byte*/
outp(0x212,0);/*channelnumber*/
outp(0x216,0);
outp(0x215,0);
do
i=inp(0x212)&1;
while(i!
=0);
2.D/A程序片段
while
(1)
{
for(i=0;i<50;i++)
{
data0[i]=sin(2.00*3.1415926/50.00*(float)i)*2048+2047;
hb=data0[i]/256;
lb=data0[i]-hb*256;
outportb(Address,lb);
for(j=0;j<2000;j++);
outportb(Address+1,hb);
for(j=0;j<2000;j++)
data0[i]=inportb(Address);
for(j=0;j<2000;j++);
}
}
1.1.2总结与收获
在做这个实验之前,我对A/D、D/A板卡知之甚少。
只知道A代表Analog,模拟量,D代表Digital,数字量。
只知道A/D板卡可以将连续变化的模拟信号转化为数字信号,以便计算机进行处理,是微型机应用系统中的一种重要接口,常用于数据采集系统;
而D/A板卡可以将数字量转化为相应的模拟量,用以驱动执行机构,常用于死循环控制系统和信号发生器。
至于它们的工作原理和工作方式,则完全不了解。
做了这个实验之后,我对它们的工作原理和工作方式有了一定的了解,但由于实验时间有限,对很多低层的原理还是丈二和尚——摸不着头脑。
这个问题直至我学习了《微机原理与接口技术》这一课程的相关章节后才得以解决。
这个实验对于我而言最大的价值便是,让我了解了A/D、D/A板卡的使用场合和使用方法。
在以后的学习、工作过程中,当我需要对一个工业过程进行自动控制时,我可以用传感器将工业现场的非电物理量转换成电信号,经变送器传至信号处理环节,再经多路转换开关、采样保持电路传至A/D转换器,将模拟信号转换成计算机能够识别的数字信号。
计算机处理完这信号后,为保持数字量的稳定,加一级锁存器,然后将信号给D/A转换器,产生相应的模拟量,再经整形滤波、驱动放大传至执行器件,从而实现对工业现场实行控制。
1.2电涡流位移传感器实验
电涡流传感器能静态和动态地非接触、高线性度、高分辨力地测量被测金属导体距探头表面距离。
它是一种非接触的线性化计量工具。
电涡流传感器能准确测量被测体(必须是金属导体)与探头端面之间静态和动态的相对位移变化。
在高速旋转机械和往复式运动机械状态分析,振动研究、分析测量中,对非接触的高精度振动、位移信号,能连续准确地采集到转子振动状态的多种参数。
如轴的径向振动、振幅以及轴向位置。
电涡流传感器以其长期工作可靠性好、测量范围宽、灵敏度高、分辨率高等优点,在大型旋转机械状态的在线监测与故障诊断中得到广泛应用。
1.2.1电涡流位移传感器实验流程
一实验目的
1.了解TR81系列电涡流位移传感器工作原理;
2.熟悉实验仪器,搭建传感器使用电路,掌握传感器使用过程中的注意事项;
二实验设备
电源(输出电压15V~18V)、数字万用表、探头、Φ11mm延伸电缆、、02前置器、DZ-30位移静校仪、百分表
三实验原理
1.电涡流效应
图3传感器原理框图
图2电涡流作用原理
传感器的系统工作机理是电涡流效应。
当接通传感器系统电源时,在前置器内会产生一个高频电流信号,该信号通过电缆送到探头的头部,在头部周围产生交变磁场H1。
如果在磁场H1的范围内没有金属导体材料接近,则发射出去的交变磁场的能量会全部释放;反之,如果有金属导体材料靠近探头头部,则交变磁场H1将在导体的表面产生电涡流场,该电涡流场也会产生一个方向与H1相反的交变磁场H2。
由于H2的反作用,就会改变探头头部线圈高频电流的幅度和相位,即改变了线圈的有效阻抗。
这种变化既与电涡流效应有关,又与静磁学有关,即与金属导体的电导率、磁导率、几何形状、线圈几何参数、激励电流频率以及线圈到金属导体的距离参数有关。
假定金属导体是均质的,其性能是线性和各向同性的,则线圈─金属导体系统的物理性质通常可由金属导体的磁导率μ、电导率σ、尺寸因子r、线圈与金属导体的距离δ,线圈激励电流强度I和频率ω等参数来描述。
因此线圈的阻抗可用函数Z=F(μ,σ,r,δ,I,ω)来表示。
如果控制μ,σ,r,I,ω恒定不变,那么阻抗Z就成为距离δ的单值函数,由麦克斯韦尔公式可以求得此函数为一非线性函数,其曲线为“S”形曲线,在一定范围内可以近似为一线性函数。
图4传感器输出特性曲线
在实际应用中,通常是将线圈密封在探头中,线圈阻抗的变化通过封装在前置器中的电子线路处理转换成电压或电流输出。
这个电子线路并不是直接测量线圈的阻抗,而是采用并联諧振法,见图2,即在前置器中将一个固定电容和探头线圈LX并联并与晶体管T一起构成一个振荡器,振荡器的振幅UX与线圈阻抗成正比,因此振荡器的振幅UX会随探头与被测间距δ的改变而改变。
UX经检波、滤波、放大、非线性修正后输出电压UO,UO与δ的关系曲线如图3所示,可以看出该曲线呈“S”形,即在线性区中点δO处(对应输出电压UO)线性最好,其斜率(即灵敏度)较大,在线性区两端,斜率(即灵敏度)逐渐下降,线性变差。
(δ1,U1)为线性起点,δ2,U2)为线性末点。
2.TR81系列电涡流位移传感器
图5电涡流位移传感器
系统主要包括探头、延伸电缆(用户可以根据需要选择)、前置器和附件。
前置器有三种安装方式(称为:
01前置器、02前置器、03前置器,参见附录)。
以01前置器为例,系统组成见图4。
(1)探头
探头对正被测体表面,它能精确地探测出被测体表面相对于探头端面间隙的变化。
通常探头由线圈、头部、壳体、高频电缆、高频接头组成,其典型结构见图5所示。
图6探头典型结构
线圈是探头的核心,它是传感器系统的敏感元件,线圈的物理尺寸和电气参数决定传感器系统的线性量程以及探头的电气参数稳定性。
探头头部体采用耐高温PPS工程塑料,通过“二次注朔”成型将线圈密封其中。
这项技术增强了探头头部的强度和密封性,在恶劣的环境中可以保护头部线圈能可靠工作。
头部直径取决于其内部线圈直径,由于线圈直径决定传感器系统的基本性能─线性量程,因此我们通常用头部直径来分类和表征各型号探头,一般情况下传感器系统的线性量程大致是探头头部直径的1/2~1/4倍。
我们为TR81系列传感器设计了ф3、ф5、ф8、ф11、ф14、ф18、ф25、ф35、ф36、ф50、ф60共11种直径的头部。
探头壳体用于支撑探头头部,并作为探头安装时的装夹结构。
壳体采用不锈钢制成,一般上面刻有标准螺纹,并备有锁紧螺母。
为了能适应不同的应用和安装场合,探头壳体具有不同的形式和不同的螺纹及尺寸规格。
高频电缆是用于联接探头头部到前置器(有时中间带有延伸电缆转接),这种电缆是用聚四氟乙烯绝缘的射频同轴电缆,通常电缆长度有0.5m、1m、5m、9m四种选择(见附录A)。
当选0.5m和1m时必须用延伸电缆以保证系统的总电缆长度为5m或9m;至于选择5m还是9m应该是考虑能满足将前置器安装在设备机组的同一侧来决定。
根据探头的应用场合和安装环境,探头所带电缆可以配有不锈钢软管铠装(可选择),以保护电缆不易被损坏,对于现场安装探头电缆无管道布置的情况,应该选择铠装。
探头电缆接头是军用标准高频接头。
探头整体各部件通过机械变形联接,在恶劣环境中可以保证探头的稳定性和可靠性。
(2)延伸电缆
作为系统的一个组成部分,延伸电缆(如图6所示)用来联接和延长探头与前置器之间的距离,您可以对延伸电缆长度和是否需要带铠装进行选择(详见附录),选择延伸电缆的
长度应该使延伸电缆长度加探头电缆长度与配前置器所要求的长度一致(5米或9米)。
铠装选择的情况同探头电缆。
图7延伸电缆
采用延伸电缆的目的是为了减短探头所带电缆长度,对于用螺纹安装探头时,需转动探头,过长的电缆不便于使电缆随探头转动,容易折断电缆。
这种情形在探头安装部分有进一步说明。
延伸电缆的两端接头不同,带阳螺纹的接头(转接头)与探头联接,带阴螺纹的接头与前置器联接。
四实验步骤
图8实验框图
1.连接电路如图7;
2.装好探头、百分表、千分表或光栅;(安装探头时注意不要只转探头,以免折断线缆)
3.将直流稳压电源的供电电压调到传感器系