机电一体化第三章上课讲义.ppt

《机电一体化第三章上课讲义.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机电一体化第三章上课讲义.ppt（74页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、机电一体化第三章 传传感感器器是是借借助助于于检检测测元元件件接接收收一一种种形形式式的的信信息息，并并按按一一定定规规律律将将它它转转换换成成另另一一种种信信息息的的装装置置。它它获获取取的的信信息息，可可以以是是各各种种物物理理量量、化化学学量量和和生生物物量量，而而且且转转换换后后的的信信息息也也是有各种形式。是有各种形式。其其结结构构包包括括敏敏感感元元件件、转转换换元元件件和和基基本本转换电路。转换电路。2n（1）敏感元件）敏感元件:是一种能够将被测量转换成易于测量的物理量的预变换装置,其输入、输出间具有确定的数学关系（最好为线性），如弹性敏感元件将力转换为位移或应变输出。n（2）转

2、换元件）转换元件：将敏感元件输出的非电物理量转换成电气参量（如电阻、电感、电容等）形式。n（3）基本转换电路）基本转换电路：将电气参量转换成便于测量的电量,如电压、电流、频率等。输出传感器的组成传感器的组成3本章主要内容本章主要内容第一节第一节 传感器传感器第二节第二节 位移测量传感器位移测量传感器 第三节第三节 速度、加速度传感器速度、加速度传感器 第四节第四节 位置传感器位置传感器第五节第五节 传感器前期信号处理传感器前期信号处理 第六节第六节 传感器接口技术传感器接口技术 第七节第七节 传感器非线性补偿处理传感器非线性补偿处理 第八节第八节 数字滤波数字滤波41.传感器的分类2.传感器的

3、特性5常用传感器常用传感器67第三节第三节 速度、加速度传感器速度、加速度传感器 一、直流测速机一、直流测速机 直直流流测测速速机机是是一一种种测测速速元元件件，实实际际上上它它就就是是一一台台微微型型的的直直流流发发电电机机。根根据据电电机机磁磁极极激激磁磁方方式式的的不不同同。直直流流测测速速机机可可分分为为电电磁磁式式和和永永磁磁式式两两种种。以以电电枢枢的的结结构构不不同同来来分分，有有无无槽槽电电枢枢、有有槽槽电电枢枢、空空心心杯杯电电枢枢和和圆圆盘盘电电枢枢等等。近近年年来来，又又出出现现了了永永磁磁式式直直线线测测速速机机。常常用用的的为为永永磁磁式测速机。式测速机。NSU电刷电

4、刷换向片换向片8 图图3-143-14所所示示为为永永磁磁式式测测速速机机原原理理电电路路图图。恒恒定定磁磁通通由由定定子子产产生生，当当转转子子在在磁磁场场中中旋旋转转时时，电电枢枢绕绕组组中中即即产产生生交交变变的的电电势势，经经换换向向器器和和电电刷刷转转换换成成与与转转子子速速度度成成正正比比的的直直流流电电势。势。9MU0RLI0图图3-14 3-14 永磁式测速机测量电路图永磁式测速机测量电路图 图图3-15 3-15 直流测速机直流测速机输出特性输出特性RL1Rl2RLRL1RL2理想值实测值RL直流测速机的输出特性曲线，如直流测速机的输出特性曲线，如图图3-15所示。从所示。从

5、图中可以看出，当负载电阻图中可以看出，当负载电阻RL时，其输出电时，其输出电压压V。与转速。与转速n成正比。随着负载电阻成正比。随着负载电阻RL变小，其变小，其输出电压下降，而且输出电压与转速之间并不能严输出电压下降，而且输出电压与转速之间并不能严格保持线性关系。由此可见，对于要求精度比较高格保持线性关系。由此可见，对于要求精度比较高的直流测速机，除采取其他措施外，负载电阻的直流测速机，除采取其他措施外，负载电阻RL应尽量大应尽量大。RL10n直直流流测测速速机机的的特特点点是是输输出出为为线线性性，斜斜率率大大、线线性性好好，但但由由于于有电刷和换向器，构造和维护比较复杂，摩擦转矩较大。有电

6、刷和换向器，构造和维护比较复杂，摩擦转矩较大。n直直流流测测速速机机在在机机电电控控制制系系统统中中，主主要要用用作作测测速速和和校校正正元元件件。在在使使用用中中，为为了了提提高高检检测测灵灵敏敏度度，尽尽可可能能把把它它直直接接连连接接到到电电机机轴轴上上。有有的的电电机机本本身身就就已已安安装装了了测测速速机机。测测速速电电机机输输出出的的模拟电压直接送到速度换比较器中用于速度控制。模拟电压直接送到速度换比较器中用于速度控制。11n光光源源发发生生的的光光通通过过缝缝隙隙圆圆盘盘和和指指示示缝缝隙隙照照射射到到光光电电器器件件上上。当当缝缝隙隙圆圆盘盘随随被被测测轴轴转转动动时时，由由于

7、于圆圆盘盘上上的的缝缝隙隙间间距距与与指指示示缝缝隙隙的的间间距距相相同同，因因此此圆圆盘盘每每转转一一周周，光光电电器器件件输输出出与与圆圆盘盘缝缝隙隙数数相相等等的的电电脉脉冲冲，根根据据测测量量时时间间t t内内的脉冲数的脉冲数N N，则可测出转速为，则可测出转速为n式中式中Z Z圆盘上的缝隙数；圆盘上的缝隙数；nn n转速（转速（r/minr/min）；）；nt t测量时间（测量时间（S S）。）。n利用两组缝隙间距利用两组缝隙间距W相同，位相同，位置相差（置相差（i/2+1/4）W（i为正整为正整数）的数）的指示缝隙和两个光电器件，指示缝隙和两个光电器件，则可辨别出圆盘的旋转方向。则

8、可辨别出圆盘的旋转方向。二、光电式转速传感器二、光电式转速传感器12第四节第四节 位置传感器位置传感器 位位置置传传感感器器和和位位移移传传感感器器不不一一样样，它它所所测测量量的的不不是是一一段段距距离离的的变变化化量量，而而是是通通过过检检测测，确确定定是是否否已已到到某某一一指指定定位位置置。因因此此，其其输输出出信信号号只只需需要要产生能反映某种状态的开关量就可以了。产生能反映某种状态的开关量就可以了。位位置置传传感感器器分分接接触触式式和和接接近近式式两两种种。所所谓谓接接触触式式传传感感器器就就是是能能获获取取两两个个物物体体是是否否已已接接触触的的信信息息的的一一种种传传感感器器

9、；而而接接近近式式传传感感器器是是用用来来判判别别在在某某一范围内是否有某一物体的一种传感器。一范围内是否有某一物体的一种传感器。13一、接触式位置传感器一、接触式位置传感器 这这类类传传感感器器用用微微动动开开关关之之类类的的触触点点器器件件便便可可构成，它分以下两种。构成，它分以下两种。1 1由微动开关制成的位置传感器由微动开关制成的位置传感器 它用于检测物体位置它用于检测物体位置 ，有如图，有如图3-173-17所示的几所示的几种构造和分布形式。种构造和分布形式。图图3-17 3-17 微动开关制成的位置传感器微动开关制成的位置传感器2维1维142 2二维矩阵式配置的位置传感器二维矩阵式

10、配置的位置传感器 如如图图3-183-18所所示示，它它一一般般用用于于机机器器人人手手掌掌内内侧侧。在在手手掌掌内内侧侧常常安安装装有有多多个个二二维维触触觉觉传传感感器器，用用以以检检测测自自身身与与某某物物体体的的接接触触位位置置，被被握握物物体体的的中中心心位置和倾斜度，甚至还可识别物体的大小和形状位置和倾斜度，甚至还可识别物体的大小和形状。图图3-18 3-18 二维矩阵式配置的位置传感器二维矩阵式配置的位置传感器15二、接近式位置传感器二、接近式位置传感器 接接近近式式位位置置传传感感器器按按其其工工作作原原理理主主要要分分：电电电电磁磁磁磁式式式式、光光光光电电电电式式式式、静静

11、静静电电电电容容容容式式式式，基基本本工工作作原原理理可可用用图图3-193-19表示出来。表示出来。图图3-19 3-19 接近式位置传感器工作原理接近式位置传感器工作原理161 1电磁式传感器电磁式传感器高高频频振振荡荡电电路路金金属属体体检检波波电电路路波波形形整整形形电电路路输输出出电电路路高频振荡电路在检测部分有检测线圈，检测对象高频振荡电路在检测部分有检测线圈，检测对象为金属体。当开关接近金属体时，检测线圈的电为金属体。当开关接近金属体时，检测线圈的电感量发生变化，使振荡回路停振，检测出这一停感量发生变化，使振荡回路停振，检测出这一停振变化，产生输出信号。振变化，产生输出信号。17

12、2 2电容式传感器电容式传感器 电电容容式式接接近近传传感感器器是是一一个个以以电电极极为为检检测测端端的的静静电电电电容容式式接接近近开开关关，它它由由高高频频振振荡荡电电路路、检检波波电电路路、放放大大电电路路、整整形形电电路路及及输输出出电电路路组组成成。平平时时检检测测电电极极与与大大地地之之间间存存在在一一定定的的电电容容量量，它它成成为为振振荡荡电电路路的的一一个个组组成成部部分分。当当被被检检测测物物体体接接近近检检测测电电极极时时，由由于于检检测测电电极极加加有有电电压压，检检测测物物体体就就会会受受到到静静电电感感应应而而产产生生极极化化现现象象，被被测测物物体体越越靠靠近近

13、检检测测电电极极，检检测测电电极极上上的的电电荷荷就就越越多多，由由于于检检测测电电极极的的静静电电电电容容C=QC=Q/V V，所以电荷的增多，使电容，所以电荷的增多，使电容C C随之增大，随之增大，从而有使振荡电路的从而有使振荡电路的振荡减弱，甚至停止振荡减弱，甚至停止振荡。振荡。振荡电路的振振荡电路的振荡与停振这两种状态荡与停振这两种状态被检测电路转换为开被检测电路转换为开关信号后向外输出关信号后向外输出。18高高频频振振荡荡电电路路金金属属体体检检波波电电路路波波形形整整形形电电路路输输出出电电路路电容式接近开关在检测部分采用导体电极，当电电容式接近开关在检测部分采用导体电极，当电极与

14、被测物一接近，检测部分的导体电极与被测极与被测物一接近，检测部分的导体电极与被测对象之间产生静电电容变化。利用这一现象制成对象之间产生静电电容变化。利用这一现象制成电容式接近开关，检测出这一电容量的变化，产电容式接近开关，检测出这一电容量的变化，产生输出信号。生输出信号。19电感/电容式位置传感器的特点n电感式只能检测电磁材料电磁材料，对非电磁材料无能为力；而电容材料几乎能检测所有的固体液体材料。检检测测物物体体高高频频震震荡荡电电路路检检波波电电路路整整形形电电路路输输出出电电路路电极板电极板(检测头检测头)高高频频振振荡荡电电路路金金属属体体检检波波电电路路波波形形整整形形电电路路输输出出

15、电电路路电磁电磁式传式传感器感器电容电容式传式传感器感器20 3 3光电式传感器光电式传感器 这这种种传传感感器器具具有有体体积积小小、可可靠靠性性高高、检检测测位位置置精精度度高高、响响应应速速度度快快、易易与与TTLTTL及及CMOSCMOS电路兼容等优点，它分透光型和反射型两种。电路兼容等优点，它分透光型和反射型两种。21n光电传感器工作原理光电传感器工作原理 n光电传感器是通过把光光强度的变化转换成电信号电信号的变化来实现控制的。光电传感器在一般情况下，有三部分构成，它们分为：发送器、接收器和检发送器、接收器和检测电路测电路。n n发送器对准目标发射光束，发射的光束一般来源于半导体光源

16、，发光二极管(LED)、激光二极管及红外发射二极管。接收器有光电二极管、光电三极管、光电池组成。在其后面是检测电路，它能滤出有效信号和应用该信号22在透光型光电传感器中，在透光型光电传感器中，发光器件和受光器件相发光器件和受光器件相对放置，中间留有间隙。对放置，中间留有间隙。当被测物体到达这一间当被测物体到达这一间隙时，发射光被遮住，隙时，发射光被遮住，从而接收器件（光敏元从而接收器件（光敏元件）便可检测出物体已件）便可检测出物体已经到达。这种传感器的经到达。这种传感器的接口电路如接口电路如图图3-21所示。所示。图图3-21 透光型透光型光电传感光电传感器接口电路器接口电路输出23 反反射射

17、型型光光电电传传感感器器发发出出的的光光经经被被测测物物体体反反射射后后再再落落到到检检测测器器件件上上，由由于于是是检检测测反反射射光光，所所以以得得到到的的输输出出电电流流IeIe较较小小。另另外外，对对于于不不同同的的物物体体表表面面，信信噪噪比比也也不不一一样样，因因此此，设定限幅电平就显得非常重要。设定限幅电平就显得非常重要。3-22 3-22 反射型光电传感器的应用反射型光电传感器的应用电路结构一样，不电路结构一样，不同点同点R2比透光型比透光型要大要大24光光 电电 传传 感感 器器25光电开关的应用举例光电开关的应用举例1.材料边的控制材料边的控制 262 2 高度辨别高度辨别

18、 273.3.不合格的检出不合格的检出 通过透光性284.4.仓库门警卫仓库门警卫 295.5.冲压床安全监视冲压床安全监视 307.7.物体倒置辨别物体倒置辨别(不同反光率不同反光率)318.8.自动注料（测距）自动注料（测距）3210.10.进出检测进出检测 33 接近开关应用举例接近开关应用举例1.1.料位的控制料位的控制 342.2.物体的定位物体的定位356.6.行程限位行程限位 368.8.产品计数产品计数3710.10.采用电容式开关上下限控制采用电容式开关上下限控制38n按照输出信号的性质分类按照输出信号的性质分类；可分为开关型(二值型)、模拟型和数字型：传感器的分类传感器的分

19、类 39（1）开关量（）开关量（0/1）：位置传感器）：位置传感器仓仓库库门门警警卫卫 这种“l”和“0”数字信号可直接传送到微机进行处理，使用方便。40（2）模型性传感器，如电阻应变片）模型性传感器，如电阻应变片n n模拟型传感器的输出是与输入物理量变化相对应的连续变化的电量。输入与输出可以是线性的也可以是非线性的。41n(3)数字型传感器数字型传感器n 数字型传感器有计数型和代码型两大类数字型传感器有计数型和代码型两大类。n其中计数型又称脉冲数字型计数型又称脉冲数字型,输出一般是正交脉冲信号输出一般是正交脉冲信号；传感器所发出的脉冲数与输入量成正比，加上计数器就可对输入量进行计数，如可用来

20、检测通过输送带上的产品个数，也可用来检测执行机构的位移量。这时执行机构每移动一定距离或转动一定角度就会发生一个脉冲信号，例如增量式光电码盘和光栅位移增量式光电码盘和光栅位移传感器传感器。42光栅位移传感器和光电转速传感器光栅位移传感器和光电转速传感器主光栅主光栅增量式43n 代码型传感器又称编码器代码型传感器又称编码器，它输出的信号是数字代码，每一代码相当于一个一定的输入量之值。n绝对值编码器由机械位置决定的每个位置的唯一性，它无需记忆，无需找参考点，而且不用一直计数，什么时候需要知道位置，什么时候就可以去读取它的位置。这样，编码器的抗干扰特性、数据的可靠性大大提高了 44（4）集成式数字信号

21、）集成式数字信号:模拟传感器模拟传感器+A/D转换器转换器放大及放大及AD转换转换数字信号智能压力网络智能压力网络传感器传感器45第五节第五节 模拟型传感器前期信号处理模拟型传感器前期信号处理 传感器输出的信号往往较弱，因此必须先将传感器输出的信号往往较弱，因此必须先将其放大。随着集成运算放大器性能的不断完善和其放大。随着集成运算放大器性能的不断完善和价格的不断下降，传感器的信号放大采用价格的不断下降，传感器的信号放大采用集成运集成运算放大器算放大器的越来越多的越来越多。46一、运算放大器基本电路 理想运算放大器如图示 ：n输入端1是同相输入端，输入端2是反相输入端，3是输出端。在输入端口内，

22、输入端1和输入端2之间存在的电阻称为输入电阻。n理想运算放大器有两个最重要的性质，即输入电输入电阻值无穷大和开环放大倍数无穷大阻值无穷大和开环放大倍数无穷大。47理想运算放大器的特性n因输入电阻值无穷大，所以经输入端1和输入端2的电流无穷小，进而输入端1和输入端2之间没有电压降。因此，对于理想运算放大器，有以下三个关系同时成立。n在输入一侧考虑电流关系输入一侧考虑电流关系时，反相输入端与同相输入端之间是“虚断”的，图中用叉表示。进入或流出理想运算放大器两个输入端的电流总是为零。n在输入一侧考虑电压关系输入一侧考虑电压关系时，反相输入端与同相输入端之间是“虚通”的，图中用虚线表示。理想运算放大器

23、的两个输入端之间电压总是为零。n在输出一侧输出一侧，输出电压Uo可以是电源电压范围内的任何有限值。48实际运算放大器的特性n理想运算放大器是实际运算放大器的模型。n实际的运算放大器具有很高的开环放大倍很高的开环放大倍数数（上千倍，但不是任意大），输入端口有很大的输入电阻大的输入电阻（兆欧以上，但不是无穷大）。49单端输入和双端输入n运算放大器的输入方式有单端输入和双端输入两种。n在单端输入的情况下，总是一端接输入信号，而另一端接地（或通过电阻接地）。当信号从1端输入时，输出信号与输入信号同相，称同相输入；而当信号从2端输入时，输出信号与输入信号反相，称反相输入反相输入。n在双端输入（也称为差动

24、输入）的情况下，输入信号U1和U2同时加在同相端1和反相端2上，它的输入是同相输入端电压与反相输入端电压之差。Ui=U1-U2n实际应用中，运算放大器很少开环使用，大都要加上某种反馈电路，构成一种输入-输出运算关系。50运算放大器的几种基本应用电路 n反相放大器n差动放大器 n电荷放大器 n电流-电压转换器 n比较器 n同相放大器 n电压-电流转换器 51反相放大器 n因为ia0，Ua0，a点是虚地点，而且i1=-i2 n这种情况下这个放大器成为理想电压源。如果阻抗Z1和Z2都是纯电阻，那么输出信号对于输入信号的相移为180 输入阻抗低52同相放大器n因为 于是53电压跟随器 n在这种情况下U

25、o=Ui，而放大倍数为1，即输出电压与输入电压幅值相等且极性相同，因此称之为电压跟随器。54差动放大器 n如果令R3=R1，R4=R2，则 55电荷放大器q=DF56电流-电压转换器 n很多传感器以电流方式输出信号，往往需转换成电压信号。图中所示的电流-电压转换器能够实现这种功能。由于运算放大器反相输入端的电流为零，有 is+ir=0Uo=-isR57电压-电流转换器 n有时反过来需要把电压信号转换成电流信号。如果负载置于运算放大器的反馈环路中，则负载电流为n在这种模式下工作时，必须精心选择有足够带负载能力的运算放大器。58比较器 n图中的工作方式用于两个信号U1和U2的比较。因为放大器增益很

26、高，输入信号之差只需0.1V就能使输出电压极性翻转。n实用中有专门设计的比较器集成电路芯片，具有快速响应能力且误差极小，无须再用通用运算放大器。59n二、测量放大器二、测量放大器同向放大器和跟随器：输入阻抗高，能够把传感器的输出信号都提取出来差动放大器：共模抑制比高、抗干扰能力器 在许多检测技术应用场合，传感器输出的信号往往较弱，而且在许多检测技术应用场合，传感器输出的信号往往较弱，而且其中还包含工频、静电和电磁耦合等共模干扰，对这种信号的其中还包含工频、静电和电磁耦合等共模干扰，对这种信号的放大就需要放大电路具有放大就需要放大电路具有很高的很高的共模抑制比共模抑制比以及以及高增益高增益、低噪

27、低噪声和高输入阻抗声和高输入阻抗。习惯上将具有这种特点的放大器称为。习惯上将具有这种特点的放大器称为测量放测量放大器或仪表放大器大器或仪表放大器。6061n这种电路，只要运放这种电路，只要运放A A1 1和和A A2 2性能对称（主要输入性能对称（主要输入阻抗和电压增益对称），其漂移将大大减小，具阻抗和电压增益对称），其漂移将大大减小，具有高输入阻抗，高共模抑制比，对微小的差模电有高输入阻抗，高共模抑制比，对微小的差模电压很敏感，并适用于测量远距离传输过来的信号，压很敏感，并适用于测量远距离传输过来的信号，因而十分适宜于与微小信号输出的传感器配合使因而十分适宜于与微小信号输出的传感器配合使用。

28、用。nR Rw w是用来调整放大倍数的外接电阻，最好用是用来调整放大倍数的外接电阻，最好用多圈多圈电位器电位器。62n 目前，还有许多高性能的专家测量芯片出现，目前，还有许多高性能的专家测量芯片出现，如如AD521/AD522AD521/AD522等也是一种运放，它比普通运放性等也是一种运放，它比普通运放性能优良，体积小，结构简单，成本低。能优良，体积小，结构简单，成本低。63三、程控增益放大器三、程控增益放大器 当当模模拟拟信信号号送送到到模模数数变变换换器器时时，为为减减少少转转换换误误差差，一一般般希希望望送送来来的的模模拟拟信信号号在在A/DA/D转转换换器器输输入入的的允允许许范范围

29、围内内尽尽可可能能大大，然然而而，当当被被测测参参量量变变化化范范围围较较大大时时，经经传传感感器器转转换换后后的的模模拟拟信信号号变变化化也也较较大大，A/DA/D转转换换误误差差小小。因因此此，如如果果单单纯纯只只使使用用一一个个放放大大倍倍数数的的放放大大器器，在在进进行行小小信信号号转转换换时时，就就无无法法满满足上述要求，将会引入较大的误差。足上述要求，将会引入较大的误差。根据测量范围选择放大倍数根据测量范围选择放大倍数64 为为解解决决这这个个问问题题，工工程程上上常常采采用用通通过过改改变变放放大大器器增增益益的的方方法法，来来实实现现不不同同幅幅度度信信号号的的放放大大，如如万

30、万用用表表、示示波波器器等等许许多多测测量量仪仪器器原量程变换等。原量程变换等。然然而而，在在计计算算机机自自动动测测控控系系统统中中，往往往往不不希希望望、有有时时也也不不可可能能利利用用手手动动办办法法来来实实现现增增益益变变换换，而而希希望望利利用用计计算算机机采采用用软软件件控控制制的的办办法法来来实实现现增增益益的的自自动动变变换换，具具有有这这种种功功能的放大器就叫能的放大器就叫程控增益放大器程控增益放大器。65图图3-263-26即即为为一一利利用用改改变变反反馈馈电电阻阻的的办办法法来来实实现现量量程程变变换换的的可可变变换换增增益益放放大大器器电电路路。当当开开关关K K1

31、1闭闭合合，而而其余两个开关断开时，其放大倍数为其余两个开关断开时，其放大倍数为 （3-363-36）而当而当K K2 2闭合，闭合，K K1 1和和K K3 3断开时，放大倍数为断开时，放大倍数为 （3-373-37）66 选选择择不不同同的的开开关关闭闭合合，即即可可实实现现增增益益的的变变换换，如如果果利利用用软软件件对对开开关关闭闭合合进进行行选选择择，即即可可实现程控增益变换实现程控增益变换。图图3-26 3-26 程控增益放大器原理图程控增益放大器原理图模拟开关模拟开关8086123467 利利用用程程控控增增益益放放大大器器与与A/DA/D转转换换器器组组合合，配配合合一一定定的

32、的软软件件，很很容容易易实实现现输输出出信信号号的的增增益益控控制制或或量量程程变变换换，间间接接的的提提高高输输入入信信号号的的分分辨辨率率和和灵灵敏敏度度；因因此此，程程控控增增益益放放大器目前有着极为广泛的应用大器目前有着极为广泛的应用AD521构构成的成的程控程控增益增益放大放大器器68n 有些测量放大器，其电路中已将译有些测量放大器，其电路中已将译码电路和模拟开关结合在一起，有的甚码电路和模拟开关结合在一起，有的甚至将设定增益所需的电阻也集成于同一至将设定增益所需的电阻也集成于同一组件中，为计算机控制提供了极为便利组件中，为计算机控制提供了极为便利的条件。的条件。AD524AD524

33、即是常用的一种集成可编即是常用的一种集成可编 n 程增益控制测量放大器。程增益控制测量放大器。AD52AD524 4原原理图理图69四、隔离放大器四、隔离放大器 在在有有强强电电或或强强电电磁磁干干扰扰的的环环境境中中，为为了了防防止止电电网网电电压压等等对对测测量量回回路路的的损损坏坏，其其信信号号输输入入通通道道采采用用隔隔离离技技术术，能能完完成成这这种种任任务务，具具有有这这种种功功能能的放大称为的放大称为隔离放大器隔离放大器。一般来讲，一般来讲，隔离放大器隔离放大器是指对输入、输出和电是指对输入、输出和电源彼此隔离使之没有直源彼此隔离使之没有直接电路耦合的测量放大接电路耦合的测量放大

34、器器，即信号没有公共的，即信号没有公共的接地端。由于隔离放大接地端。由于隔离放大器采用了器采用了浮离式设计浮离式设计，消除了输入、输出端之消除了输入、输出端之间的耦合，间的耦合，70目前，隔离放大器中采用的耦合主要有两种：目前，隔离放大器中采用的耦合主要有两种：变压器（电磁）变压器（电磁）耦合和光电耦合耦合和光电耦合。利用变压器耦合实现载波调制，通常具有。利用变压器耦合实现载波调制，通常具有较高的线性度和隔离性能，但是较高的线性度和隔离性能，但是带宽一般在带宽一般在1KHz以下以下。利。利用光电耦合方式实现载波调制，可获得用光电耦合方式实现载波调制，可获得10KHz带宽带宽，但其隔，但其隔离性

35、能不如变压器耦合。上述两种方法均需对差动输入级提离性能不如变压器耦合。上述两种方法均需对差动输入级提供隔离电源，以便达到预定的隔离性能。供隔离电源，以便达到预定的隔离性能。n数字电路中的光电隔离（开关装置）a)变压器耦合浮置电源输入调制放 大 器耦合变压器输出解调放 大 器输出输入b)光电耦合浮置电源光电耦合器输 入放大器输 出放大器输出输入LEDV71 1 1保保护护系系统统元元件件不不受受高高共共模模电电压压的的损损害害，防防止高压对低压信号系统的损坏。止高压对低压信号系统的损坏。2 2泄泄漏漏电电流流低低，对对于于测测量量放放大大器器的的输输入入端端无无须提供偏流返回通路。须提供偏流返回通路。3 3共共模模抑抑制制比比高高，能能对对直直流流和和低低频频信信号号（电电压或电流）进行准确、安全的测量。压或电流）进行准确、安全的测量。因此具有以下特点：因此具有以下特点：72 补充：补充：正交脉冲信号正交脉冲信号型传感器的处理电路型传感器的处理电路同样有专门的细分、辨向、计数芯片+5v接接A/BA/B脉冲脉冲73此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢