11_典型测控电路分析
整套课件：测控电路
➢典型测量放大电路 同相放大电路
R2
Kf
uo ui
1 R2 R1
Zi
KZ
' i
1 R2 /
R1
R3
注意：R3 R1 // R2
R1
-∞ +
uo
+ N1
R3 ui
常用芯片：MAX4074,MAX4075,OPA2682,OPA3682
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1.5 测控电路的发展趋势
➢优质化 ➢集成化 ➢数字化 ➢通用化、模块化 ➢测控一体化 ➢自动化与智能化
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1.6 课程的性质、内容与学习方法
目的：应用电子技术来解决测量与控制中的问题 基础：《电路》、《模拟电子技术》、《数字电路》等等 方法： 多分析、多思考 理论推导 仿真验证(再分析、思考)
合适的输入与输出阻抗
动态性能好
响应快 (实时动态测量) 动态失真小
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转ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ灵活
模数与数模转换 电量参数转换 量程转换 信号选取 信号运算
可靠性
经济性
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影响因素：
噪声与干扰★ 失调与漂移，主要是温漂★ 线性度与保真度 输入与输出阻抗的影响
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ud
u1 u2 , uc
u1 u2 2
ud 100V ,uc 0V
uo Adud Acuc 100Ad
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ud 100V ,uc 10000V
测控电路
测控电路测控技术是现代生产和高科技中的一项必不可少的基础技术。
本书主要介绍工业生产和科学研究中常用的测量与控制电路。
包括测控电路的功用和对它的主要要求、测控电路的类型与组成、信号放大电路、信号调制解调电路、信号分离电路、信号运算电路、信号转换电路、信号细分与辩向电路、逻辑控制与连续信号控制电路、测控电路中的抗干扰技术，最后通过若干典型测控电路对电路进行分析。
本教材不是一般意义上电子技术教程的深化与提高，而是着重讲清如何在电子技术与测量、控制之间架起一座桥梁，使学员熟悉怎样运用电子技术来解决测量与控制中的任务，实现测控的总体思想，围绕精、快、灵和测控任务的其他要求来选用和设计电路。
"前言第一章绪论第一节测控电路的功用第二节对测控电路的主要要求一、精度高二、响应快三、转换灵活四、可靠性与经济性第三节测控电路的输入信号与输出信号一、模拟式信号二、数字式信号第四节测控电路的类型与组成一、测量电路的基本组成二、控制电路的基本组成第五节测控电路的发展趋势第六节课程的性质、内容与学习方法思考题与习题第二章信号放大电路第一节测量放大电路一、基本要求与类型.二、稳零放大电路三、高输入阻抗放大电路四、高共模抑制比较放大电路五、电桥放大电路六、电荷放大电路七、单片集成测量放大器第二节增益调整与切换以及线性化电路一、增益调整电路二、可编程增益放大电路三、线性化电路第三节隔离放大电路一、基本原理二、通用隔离放大电路三、程控增益隔离放大电路第四节功率放大电路一、基本电路二、组合式功率放大电路三、单片集成功率放大器思考题与习题第三章信号调制解调电路第一节调制解调的功用与类型第二节调幅式测量电路一、调幅原理与方法二、包络检波电路三、相敏检波电路第三节调频式测量电路一、调频原理与方法二、鉴频电路第四节调频式测量电路一、调频原理与方法二、鉴相电路第五节脉冲调制式测量电路一、脉冲调制原理与方法二、脉冲调制信号与方法三、脉冲调制测量电路应用举例思考题与习题第四章信号分离电路第一节滤波器的基本知识一、滤波器的类型二、模拟滤波器的传递函数与频率特性三、滤波器特性的逼近第二节 RC有源滤波电路一、压控电压源型滤波电路二、无限增益多路反馈型滤波电路三、双二阶环滤波电路四、有源滤波器设计第三节集成有源滤波器一、开关电容滤波原理二、集成有源滤波芯片介绍第四节跟踪滤波器一、压控跟踪滤波器二、变频跟踪滤波器第五节数字滤波器简介一、数字系统频域分析二、数字滤波原理简介三、数字滤波器的实现思考题与习题第五章信号运算电路第一节加减运算电路一、加法运算电路二、减法运算电路第二节对数、指数及乘除运算电路一、对数运算电路二、指数运算电路三、乘除和乘方、开方运算电路第三节微分积分运算电路一、积分运算电路二、微分运算电路三、PID电路第四节常用特征值运算电路一、绝对值运算电路二、平均值运算电路三、峰值运算电路四、有效值运算电路第五节复杂运算电路一、反函数运算电路二、任意函数电路三、解微分方程运算电路思考题与习题第六章信号转换电路第一节采样保持电路一、基本原理二、模拟开关三、采样保持实用电路第二节电压比较电路一、电平比较电路二、滞回比较电路三、窗口比较电路第三节电压频率转换电路一、V/f转换器二、f/V转换器第四节电压电流转换电路一、I/V转换器二、V/I转换器第五节模拟数字转换电路一、D/A转换器二、A/D转换器思考题与习题第七章信号细分与辨向电路第一节直传式细分电路一、四细分辨向电路二、电阻链分相细分三、微型计算机细分四、只读存储器细分第二节平衡补偿式细分一、相位跟踪细分二、幅值跟踪细分三、脉冲调宽型幅值跟踪细分四、频率跟踪细分——锁相倍频细分思考题与习题第八章逻辑控制电路第一节二值可控元件驱动电路一、功率开关驱动电路二、继电器与电磁阀驱动电路三、步进电动机驱动电路第二节可编程逻辑器件一、可编程阵列逻辑PAL二、通用阵列逻辑GAL思考题与习题第九章连续信号控制电路第一节导电角控制逆变器一、120°导电角控制逆变器二、180°导电角控制逆变器第二节脉宽调制（PWM）控制电路一、脉宽调制控制电路的工作原理二、典型脉宽调制电路三、PWM功率转换电路四、同步式与异步式脉宽调制控制电路第三节变频控制电路一、基本原理和分类二、控制方式和特性三、AC-AC变频器四、AC-DC-AC变频器五、脉宽调制型变频控制电路第四节程控电源一、程控相控型电源二、程控交流稳定电源思考题与习题第十章测控电路中的抗干扰技术第一节电磁干扰一、干扰与噪声源二、干扰与噪声的耦合方式三、干扰与噪声抑制的一般措施第二节屏蔽、接地、隔离、布线与灭弧技术一、屏蔽技术二、接地技术三、隔离技术四、布线技术五、灭弧技术第三节电源干扰的抑制一、电网干扰抑制技术二、电源稳定净化技术思考题与习题第十一章典型测控电路分析第一节温度测量与控制系统一、温度、压力测控仪二、半导体激光电源的温度控制电路第二节数控机床的速度、位移测控系统一、速度控制二、位置控制思考题与习题参考文献。
典型设备电气控制线路分析
学习改变命运,知 识创造未来
2021/3/4
典型设备电气控制线路分析
• 3）刀架快速移动电动机M3的控制 • 刀架快速移动电动机M3的启动是由安装在进给操作手柄顶端的按 钮SB3控制，它与中间继电器KA2组成点动控制线路。刀架移动方向 （前、后、左、右）的改变，是由进给操作手柄配合机械装置实现的 。如需要快速移动，按下SB3即可。 • （4）照明、信号电路的分析 • 控制变压器TC二次侧分别输出24V和6V电压，作为车床照明灯 和信号灯电路的电源。EL作为车床的低压照明灯，由开关SA控制； HL为电源信号灯。它们分别由FU4和FU3作为短路保护。
典型设备电气控制线路 分析
学习改变命运,知 识创造未来
2021年3月4日星期四
• 机床电气控制系统图的分析方法及步骤： • （1）了解金属切削机床的主要技术性能，了解其中的机械、液压、电 气各部分的分工、作用及工作原理。 • （2）分析并明确机床所具有的运动，各运动执行元件的运动性质、规 律以及对这些运动属性的控制要求。 • （3）根据对运动的要求，对电气控制系统的主电路进行分析，包括用 电设备的数量、线路的连接情况、各触点及保护环节的作用与功能等。 • （4）控制线路分析时，将整个控制电路按功能不同分成若干局部控制 电路，逐一分析，分析时应注意各局部电路之间的联锁与互锁关系，然 后再统观整个电路，形成一个整体观念。
的惯性很大，实际上就保证了进给运动先停止，主轴运动后停止的要求。
• （3）6个方向的进给运动中同时只能有一种运动产生，该铣床采用了机械操
纵手柄和位置开关相配合的方式来实现6个方向的联锁。
• 4．主轴运动和进给运动采用变速盘来进行速度选择，为保证变速齿轮进入
良好啮合状态，两种运动都要求变速后作瞬时冲动。
测控电路(第7版)课件：测控电路设计实例
压控电压源性滤波电路因为引入正 反馈，所以增益不能选的太大，否则容 易引起自激振荡。同时，系统的品质因 数Q也不能选的太大，否则陷波网络不 能起到陷波效果。
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校正电路
串联校正主要有三种形式，超前校正、滞后校正、超前滞后校正。相较于滞 后校正，超前校正能够提高系统的带宽，比较适合于带宽较小的系统。
模拟乘法器
1 2
kkmU
mU
c
r
(t
)
低频信号
1 2
kkmUmUcr(t) cos 2t
载波频率二倍频信号
陷波器
输出信号：uo (t) kkmUmUcr(t) / 2
相敏解调
mt
U jz
激磁信号
R1 R3
R2
C 移相电路
选取R1=R2，移相电路的传递函数为：
A(s) 1 R3Cs 1 R3Cs
1
0
0 1
(
1 s
)
x y
(s) (s)
测控电路设计实例
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11.2.3 校正网络设计及系统仿真
频域特性分析
校正前Bode图
校正后Bode图
测控电路设计实例
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11.2.3 校正网络设计及系统仿真
时域特性分析
单位阶跃响应
测控电路设计实例
斜坡响应
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11.3 电路设计
11.3.1 预处理电路 11.3.2 校正电路 11.3.3 控制解耦网络 11.3.4 功率放大电路
Φy(s)
Vx(s) Vy(s)
测控电路设计实例
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11.2.3 校正网络设计及系统仿真
对再平衡回路的基本要求可以归纳为： 1）闭环稳定，并具有一定的幅值和相角稳定裕度。 2）满足规定的动、静态指标。静态指标是指系统在角度常值、速率和角 加速度输入信号下的稳态偏差；良好的动态指标是指系统及时跟踪角速率 变化的能力，具有足够的带宽。 3）能提供足够的加矩电流，平衡最大的输入角速度，在承受最大角加速 度时转子偏角不超过规定的范围。
典型设备电气控制电路分析
典型设备电气控制电路分析1. 引言典型设备的电气控制电路是实现设备自动控制的重要组成部分。
电气控制电路的设计与分析对保障设备正常运行和提高生产效率具有重要意义。
本文将针对典型设备的电气控制电路进行分析，探讨其工作原理、常见故障及解决方法。
2. 设备电气控制电路概述设备电气控制电路通常包括能量输入电路、信号处理电路和执行部分电路。
能量输入电路负责将电源能量引入设备，供给各个电路模块使用，信号处理电路对输入的信号进行处理，确定执行部分电路的工作状态。
执行部分电路根据信号处理电路的指令来控制设备的运行。
3. 设备电气控制电路工作原理设备电气控制电路的工作原理是通过不同的电路元件和芯片实现信号的输入、处理和输出。
以下为典型设备电气控制电路的工作原理：3.1 信号输入典型设备的电气控制电路通常通过传感器或按钮等设备接收外部信号。
传感器负责将物理量转化为电信号，按钮则通过电路连接的方式输入信号。
3.2 信号处理收到输入信号后，电气控制电路会进行信号处理。
信号处理电路通常包括滤波、放大、比较和逻辑运算等过程，以确保信号的准确性和可靠性。
3.3 控制输出经过信号处理后，电气控制电路根据信号指令控制执行部分的工作状态。
执行部分电路通常包括继电器、开关和可控硅等元件，通过它们的开关状态或电流大小来控制设备的工作。
4. 常见故障分析设备电气控制电路在长期使用过程中，可能会出现各种故障。
以下为常见故障及其分析：4.1 电路断开电气控制电路中的连接线路可能会因为松动、老化或外力作用而断开，导致设备无法正常工作。
解决方法是检查连接线路，重新固定或更换连接线。
4.2 元件故障电气控制电路中的元件，如继电器、开关、可控硅等，可能会因为长时间使用或质量问题导致故障。
解决方法是检查故障元件，修复或更换故障元件。
4.3 信号干扰设备电气控制电路中的信号可能会受到其他电源或电磁场的干扰，导致信号错误或失真。
解决方法是增加屏蔽措施以减少干扰，如增加屏蔽罩或使用抗干扰元件。
典型设备电气控制电路分析
活塞13为三位油缸，上、下两个位置为 变速位置，其变速原理同上。而中位则实，压力油同时流进上 下油腔，在压力油的作用下，上腔中的活 塞a向下顶活塞b直到活塞a被卡圈限位为 止，下腔活塞c向上移动与活塞b相遇， 因活塞c的面积小于活塞a的面积，而不 能顶回活塞b，此时，轴VI上的滑移齿轮 D处于中间脱开位置(图5—20)。
图4．6所示为z3040型摇臂钻床的摇臂与 立柱间的夹紧机构。该夹紧机构由液压缸 8、菱形块15、垫块17、夹紧杠杆3、9， 连接块2l、2、10、13等组成。摇臂22与 外立柱12配合的套筒上开有纵向切口， 因而套筒在受力后能产生弹性变形而抱紧 在立柱上。液压缸8内活塞杆7的两个台 肩间卡装着两个垫块17a及17b：在垫块 的V形槽中顶着两个菱形块15a和15b。
2021/7/11
当活塞杆7向上移动到终点时，菱形块略向上 倾斜，超过水平位置约0．5 mm左右，从而产 生自锁，以保证在摇臂夹紧后，停止供压力油， 摇臂也不会松开。当压力油进入液压缸8上腔， 活塞杆7向下移动，并带动菱形块恢复原来向 下倾斜位置，此时夹紧杠杆不再受力，摇臂套 筒依靠自身弹性而松开。摇臂夹紧力的大小可 通过螺钉1、20、14和11进行调整。活塞杆7 上端装有弹簧片19，当活塞杆向上或向下移动 到终点位置时，即摇臂处于夹紧或松开状态时， 弹簧片触动微形开关4（S3)或18(S2)，发出相 应电信号，通过电液控制系统与摇臂的升降移 动保持联锁。
2021/7/11
变速油缸均布置在滑移齿轮所在轴的上端， 在压力油的作用下，活塞在传动轴中心孔 内通过横销推动滑移齿轮移动。至于各滑 移齿轮实现不同的变速位置，则决定于各 油缸上腔油路接通状况，而它又决定于预 选阀所选定的主轴转速。
2021/7/11
典型设备电气控制电路分析(ppt 100页)
力油，实现内外立柱、主轴箱、摇臂的夹紧与放松， 故液压泵电动机要求正反转。 5、摇臂的移动严格按照“松开→移动→（移动到位） 夹紧”的程序自动进行。 6、钻削加工时，应由冷却泵电动机拖动冷却泵，供 出冷却液进行钻头冷却。 7、有必要的联锁与保护环节。 8、具有机床安全照明电路与信号指示电路。
KM3:限流电阻的接入/切除。 限流电阻
R：限流电阻。用于限制反接 R接
制动时的电流冲击，防止点动时 连续起动电流造成电动机过载。
入/切 除
KS：速度继电器，串电阻R反 主电机 接制动。
反转 冷却泵 快速电动机
1．主电路分析
(2)M2电动机主电路分析
FU2：冷却泵电动机M2短路 保护。
FR2：实现冷却泵电动机M2 过载保护。
典型设备电气控制电路 分析(ppt 100页)
2021年7月11日星期日
第一节 电气控制电路分析基础
一、电气控制分析的依据
依据：设备本身的基本结构、运行情况、加工 工艺要求以及对电力拖动自动控制要求；熟悉 了解控制对象，掌握其控制要求等。
依据来源：主要有设备说明书、电气原理图、 电气接线图、电气元件一览表等。
M1连 续运转
23)闭合 动作准备
主电动机反转由按钮SB4控制，控制过程与正转控制类同。
KM1、KM2常闭辅助触头串接在对方线圈电路中起互锁
正转 限流电阻
3）主电动机的反接制动控制
特点：正、反转停车时均
有反接制动，制动时电动
反转
机串入限流电阻。
停 止
正 转
点 动
反 转
《测控电路》PPT课件
7
-E2
S1
S2
S3
S4
S5
输出/输入
S6
S7
S8
图 6-7 CD4051 原理图
CD4051多路模拟开关
元件性能的影响和要求
存储电容
选用介质吸附效应小和泄漏电阻大的电容器，如聚苯乙烯，钽电容和聚碳酸脂 电容器等。
原因：
当电路从采样转到保持，介质的吸附效应会使电容器上的电压下降，被保 持的电压低于采样转保持瞬间的输入电压，峰值检波器复位时，电容放电， 介质吸附效应会使放电后的电容电压回升，引起小信号峰值的检波误差。
➢ 为了使所采集的信号能够正确反映输入模拟信号，除保证采 样/保持器精度要求外，还必须符合采样定理。
➢ 采样过程：当模拟信号ui=f(t)通过一个受采样脉冲信号 fs(t)控制的开关电路时，开关输出端的信号是时间离散信 号。不难看出，采样脉冲的重复周期Ts愈小，采样时间间隔 愈短，获得的离散信号亦愈多。
（3）高速S/H电路
用开环式采样/保持电路方案，选用高速元件，并通过扩增驱动电流来减小存储 电容的充电时间。
Uc
VD1
VD2 V2
V1
∞
-
ui
+
+ N1
R1
R2
V
∞
-
uo
+
+ N2
C
（3）高速S/H电路
在采样期间，Uc为正，V与V2导通，V1截止。
V1的导通将使V和C置于N1的闭环回路中，C上的电压将等于 输入电压而不受V的导通电阻的影响，另外，由于N1反相端 的偏置电流和V1的漏电流都很小，
由此可见，这个电路的速度提高是靠牺牲精度换来的。