物联网控制期末复习

第3章  物联网控制系统的过程通道设计

3.1 模拟量输出通道

3.1.1单模拟量输出通道的构成

计算机控制系统的模拟量输出通道将计算机产生的数字控制信号转换为模拟信号（电压或电流）作用于执行机构，以实现对被控对象的控制。

• 多D/A结构：多个输出通道独立设置D/A转换器的结构的优点是转换速度快，工作可靠，可实现故障隔离，当多个通道要求同时输出指令时，这种方案较为有利。其缺点是，如输出通道数多时，将使用较多D/A，成本提高，但随大规模集成电路的发展，这个缺点逐渐得到克服。
• 共享D/A转换器：结构复杂，可靠性差，设计也比较复杂。

3.1.2  D/A转换器

（1）D/A转换器工作原理    

D/A转换器是将数字量转换为电压量或电流量的装置，可以表示为

U0为模拟输出电压;UREF为参考电压; K为比例因子;D为输入的数字量。

D由数字代码按位组合而成，每一位数字代码对应一定大小的模拟量。为了将输入的数字量转换成模拟量，应将每一位数字代码都转换成相应的模拟量，然后求和得到与输入数字量成正比的模拟量。这就是一般D/A转换器的转换原理。

（2）D/A转换器的主要性能

①精度。反映了实际输出与理想数学模型输出信号接近的程度。

②分辨率。定义为当输入数字量发生单位数码变化时输出模拟量的变化量。

③转换时间。最小有效位常以LSB表示，故转换时间定义为D/A转换器中的输入代码有满刻度值的变化时，其输出模拟信号达到满刻度值±l/2时所需要的时间。一般为几十纳秒到几微秒。

④输出电平。不同型号的D/A转换器的输出电平相差较大。一般为5-10伏，高压输出型的输出电平可达24〜30 V。还有一些电流输出型，低的有20 mA，高的可达3A。

⑤输入代码形式。D/A转换器单极性输出时，有二进制码、BCD码。当双极性输出时，有原码、补码、偏移二进制码等。

（3）例题

3.2 模拟量输入通道设计

3.2.1模拟量输入通道的构成

计算机控制系统通过检测通道获取被测信号，模拟量输入通道的任务就是将检测得到的模拟信号转换为二进制数字信号经接口送入计算机。模拟量输入通道通常有下述两种结构形式。

(1)单通道的模拟量输入

(2)多路巡回模拟量输入