第六章自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用舉例

1、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)第第6章章 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用舉例自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用舉例n第一節(jié)第一節(jié) 電感式微位移測(cè)量?jī)x電感式微位移測(cè)量?jī)xn第二節(jié)第二節(jié) 檢測(cè)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用n第三節(jié)第三節(jié) 檢測(cè)技術(shù)在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用n第四節(jié)第四節(jié) 檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用n第五節(jié)第五節(jié) 檢測(cè)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用檢測(cè)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用n第六節(jié)第六節(jié) 布匹長(zhǎng)度自動(dòng)記錄與控制儀布匹長(zhǎng)度自動(dòng)記錄與控制儀自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)第一節(jié)第一節(jié) 電感式微位移測(cè)量?jī)x電感式微位移測(cè)量?jī)xn測(cè)量?jī)x的組成測(cè)量?jī)x的組成n傳感器及其信號(hào)處理電路傳感

2、器及其信號(hào)處理電路n單片機(jī)及其擴(kuò)展單片機(jī)及其擴(kuò)展n鍵盤、顯示與打印鍵盤、顯示與打印n數(shù)字低通濾波與插值數(shù)字低通濾波與插值自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n測(cè)量?jī)x由電源、單片機(jī)控制板、放大板、液晶顯示器、嵌入式微型打印機(jī)和鍵盤等組成。結(jié)構(gòu)圖如圖6-1所示。圖6-1 測(cè)量?jī)x結(jié)構(gòu)圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)二、傳感器及其信號(hào)處理電路n電感式傳感器的任務(wù)是將被測(cè)部件幾何尺寸的微小變換為電感L的變化。信號(hào)處理電路的作用是實(shí)現(xiàn)測(cè)量信號(hào)的變換、放大。n軸向式傳感器的基本結(jié)構(gòu)如圖6-2所示，電感線圈呈管狀，連接測(cè)桿的磁心置于線圈的中部。圖6-2 軸向式電感傳感器自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)當(dāng)測(cè)桿接觸被測(cè)部件時(shí)，部件位置的變

3、化使磁芯在線圈內(nèi)發(fā)生微小位移，此位移引起線圈電感量的變化。電感量變化的表達(dá)式為：式中： , , , 均為與線圈和磁芯幾何、物理參數(shù)有關(guān)的常數(shù)； 為磁芯在線圈內(nèi)初始伸入深度； 為初始電感量。由此可見，線圈電感量的變化 正比于測(cè)桿位移量的變化量 ，也就正比于被測(cè)部件位置的變化量。020022201111turRthtLtruhuLrrhRr0u0t0LLt 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)圖6-3 轉(zhuǎn)換電路原理圖為了對(duì)傳感器給出的電感信號(hào)進(jìn)行放大、處理和顯示，需將電感量的變化 轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)。該測(cè)量?jī)x采用交流測(cè)量電橋完成這一任務(wù)，其原理如圖6-3所示。L電橋的兩臂 和 為電感傳感器中兩個(gè)線圈的阻抗（線圈電

4、感L與電阻r的等效阻抗），另外兩臂為電源變壓器次級(jí)線圈的兩半繞組（每半繞組的電勢(shì)為u）。輸出電壓 為：1Z2ZscuuZZZZusc2121自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n當(dāng)電感傳感器的鐵芯處于中間位置時(shí)，兩線圈的阻抗相等，即, 則， 0，電橋處于平衡狀態(tài)，無輸出電壓。當(dāng)測(cè)桿上升時(shí)，上線圈阻抗增加，即 ,下線圈阻抗減少，即 ，則有：n當(dāng)測(cè)桿下降同樣位移時(shí)，上述變化相反，有：uZZusc21ZZ scuZZZ1ZZZ2uZZusc自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n由測(cè)量電橋輸出的測(cè)量信號(hào)是一個(gè)交流電壓信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)過交流放大器放大后，其幅度與傳感器測(cè)桿的位移成正比，但無法判斷測(cè)桿是上升還是下降，也就是無法知道

5、被測(cè)尺寸具有正偏差還是負(fù)偏差。為了判斷信號(hào)的相位（方向），在交放之后、直放之前加一級(jí)相敏檢波器輸出的直流緩變信號(hào)，再經(jīng)一級(jí)直流放大，得到A/D轉(zhuǎn)換器所需的直流電壓。其原理框圖如圖6-4所示。圖6-4 信號(hào)電路框圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)三、 單片機(jī)及其擴(kuò)展n單片機(jī)內(nèi)部雖然設(shè)置了一定容量的存儲(chǔ)器和若干并行I/O口，但這遠(yuǎn)遠(yuǎn)滿足不了實(shí)際需要。系統(tǒng)中采用74HC573作為鎖存器，GAL16V8提供片選信號(hào)，擴(kuò)展了程序存儲(chǔ)器27512、外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器62256、I/O口8155、時(shí)鐘芯片DS12887、模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD574及與其相聯(lián)的八選一模擬開關(guān)CD4051，擴(kuò)展電路如圖6-5所示。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)

6、檢測(cè)技術(shù)四、鍵盤、顯示與打印n為了節(jié)省I/O口，本測(cè)量?jī)x采用34的矩陣式鍵盤，它由行線和列線組成，按鍵位于行、列的交叉點(diǎn)上。采用函數(shù)char key(chart)實(shí)現(xiàn)對(duì)鍵盤的查詢與結(jié)果的返回。n顯示采用液晶圖形顯示器，它具有低壓、微功耗、壽命長(zhǎng)、無輻射等特點(diǎn)，是目前流行的顯示方法。本測(cè)量?jī)x選用香港精電公司的MGLS19264，液晶顯示驅(qū)動(dòng)控制套件為HD61203U、HD61202U。n打印機(jī)采用榮達(dá)MP系列微型打印機(jī)，它具有串行/并行打印接口，并口采用26線針型扁平電纜插座，與標(biāo)準(zhǔn)并行口Centyonics兼容，可直接由單片機(jī)控制。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)五、數(shù)字低通濾波與插值n由于系統(tǒng)在使用

7、過程中將會(huì)受到各種干擾，且在A/D轉(zhuǎn)換中存在量化誤差，故需將A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行低通濾波處理。低通濾波采用FIR系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)線性相位，即輸出只對(duì)輸入有一段延時(shí)，不使信號(hào)發(fā)生畸變。理想的低通濾波器如圖6-6所示。圖6-6 理想低通濾波器自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n濾波器頻率響應(yīng)如圖6-7所示。盡管測(cè)量頭的測(cè)量精度很高，但是，測(cè)量頭并不是線性的，它存在著一定的非線性，如果近似認(rèn)為其為線性關(guān)系，那么在高精度測(cè)量中將會(huì)帶來非常大的誤差。所以我們先在標(biāo)準(zhǔn)儀器上按較小步長(zhǎng)記錄下AD轉(zhuǎn)換器的結(jié)果，并列成表格。實(shí)踐表明采用擬合的方法不能取得較好效果。所以采用查表插值的方法。 圖6-7 濾波器頻率響應(yīng)圖自

8、動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控n給排水系統(tǒng)n火災(zāi)監(jiān)視與控制系統(tǒng)n門禁與防盜系統(tǒng)n電梯的運(yùn)行管理第二節(jié) 檢測(cè)技術(shù)在智能樓宇中的應(yīng)用自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n智能樓宇包括5大主要特征：樓宇自動(dòng)化（BA）、防火自動(dòng)化（FA）、通信自動(dòng)化（CA）、辦公自動(dòng)化（OA）、信息管理自動(dòng)化（MA）。n上述5A特征通過布線綜合化來實(shí)現(xiàn)。綜合布線系統(tǒng)猶如智能樓宇內(nèi)的一條高速公路，人們可以在土建階段，將連接5A的線纜綜合布線到建筑物內(nèi)，然后可根據(jù)用戶的需要及時(shí)代的發(fā)展，安裝或增設(shè)其他系統(tǒng)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)一、空調(diào)系統(tǒng)的監(jiān)控n空調(diào)系統(tǒng)監(jiān)控的目的是：既要提供溫濕度適宜的環(huán)境，又要節(jié)約能源。其監(jiān)控范圍為制

9、冷機(jī)、熱力站、空氣處理設(shè)備、送排風(fēng)系統(tǒng)、變風(fēng)量末端等，其原理框圖如圖6-8所示?，F(xiàn)代空調(diào)系統(tǒng)均具有完整的制冷、制熱、通風(fēng)功能，它們都在傳感器和計(jì)算機(jī)的監(jiān)控下工作。圖9-2 虛擬電子秤系統(tǒng)構(gòu)成自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)二、給排水系統(tǒng)n給排水系統(tǒng)的監(jiān)控和管理也是由現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站和管理中心來實(shí)現(xiàn)，其最終目的是實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)的合理調(diào)度。也就是說，無論用戶水量怎樣變化，管網(wǎng)中各個(gè)水泵都能及時(shí)改變其運(yùn)行方式，保持適當(dāng)?shù)乃畨海瑢?shí)現(xiàn)泵房的最佳運(yùn)行；監(jiān)控系統(tǒng)還隨時(shí)監(jiān)視大樓的排水系統(tǒng)，并自動(dòng)排水； 當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況或需要維護(hù)時(shí)，系統(tǒng)將產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)，通知管理人員處理。給排水系統(tǒng)的監(jiān)控主要包括水泵的自動(dòng)啟?？刂啤⑺涣髁?、壓力

10、的測(cè)量與調(diào)節(jié)；用水量和排水量的測(cè)量；污水處理設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)視、控制、水質(zhì)檢測(cè)；節(jié)水程序控制；故障及異常狀況的記錄等，給排水系統(tǒng)監(jiān)控的原理如圖6-9所示?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控站內(nèi)的控制器按預(yù)先編制的軟件程序來滿足自動(dòng)控制的要求，即根據(jù)水箱和水池的高、低水位信號(hào)來控制水泵的啟、停及進(jìn)水控制閥的開關(guān)，并且進(jìn)行溢水和停水的預(yù)警等。當(dāng)水泵出現(xiàn)故障時(shí)，備用水泵自動(dòng)投入工作，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)圖6-9 給排水系統(tǒng)監(jiān)控原理框圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)三、火災(zāi)監(jiān)視與控制系統(tǒng)三、火災(zāi)監(jiān)視與控制系統(tǒng)n火情、火災(zāi)報(bào)警傳感器主要有感煙傳感器、感溫傳感器以及此外線火焰?zhèn)鞲衅?。從物理作用上區(qū)分，可分為離子型、光電

11、型；從信號(hào)方式區(qū)分，可分為開關(guān)型，模擬型及智能型。在重點(diǎn)區(qū)域必須設(shè)置多種傳感器，同時(shí)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)火情加以監(jiān)測(cè)，以防誤報(bào)警，還應(yīng)及時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)經(jīng)控制網(wǎng)絡(luò)向控制系統(tǒng)匯總。獲得火情后，系統(tǒng)就會(huì)采取必要的措施，經(jīng)通信網(wǎng)絡(luò)向有關(guān)職能部門報(bào)告火情，并對(duì)樓宇內(nèi)的防火卷簾門、電梯、滅火器、噴水頭、消防水泵、電動(dòng)門等聯(lián)動(dòng)設(shè)備下達(dá)起動(dòng)或關(guān)閉命令，以使火災(zāi)得到及時(shí)控制，還應(yīng)起動(dòng)公共廣播系統(tǒng)，引導(dǎo)人員疏散。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)四、門禁與防盜系統(tǒng)四、門禁與防盜系統(tǒng)n出入口控制系統(tǒng)又叫門禁管理系統(tǒng)，是對(duì)樓宇內(nèi)外的出入通道進(jìn)行智能管理的系統(tǒng)，門禁系統(tǒng)屬公共管理系統(tǒng)范疇。在樓宇內(nèi)的主要管理區(qū)、出入口、電梯廳、主要設(shè)備控制中心機(jī)

12、房、貴重物品的庫(kù)房等重要部位的通道口，安裝門禁控制裝置，由中心控制室監(jiān)控。n各門禁控制單元一般由門禁讀卡模塊、智能卡讀卡器、指紋識(shí)別器、電控鎖或電動(dòng)閘門、開門按鈕等系統(tǒng)部件組成。人員通過受控制的門或通道時(shí)，必須在門禁讀卡器前出示代表其合法身分的授權(quán)卡、密碼后才能通行。n樓宇中應(yīng)設(shè)置緊急按鈕或腳動(dòng)開關(guān)報(bào)警裝置。當(dāng)出現(xiàn)緊急情況，如當(dāng)發(fā)生強(qiáng)行開門、非善意闖入、突發(fā)急病、遭遇持械匪徒威脅時(shí)，可實(shí)現(xiàn)緊急報(bào)警。當(dāng)發(fā)生火警時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)取消全部的門禁控制，并打開緊急疏散通道門。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)五、電梯的運(yùn)行管理 電梯是智能樓宇的重要設(shè)備。電梯的使用對(duì)象是人，因此必須確保萬無一失。在電梯運(yùn)行管理中，傳感

13、器起到十分重要的作用，下面簡(jiǎn)要介紹傳感器在電梯中的應(yīng)用。n電梯是機(jī)械、電氣緊密結(jié)合的產(chǎn)品，有垂直升降式和自動(dòng)扶梯兩大類。n在電梯中，有很多檢測(cè)裝置用于電梯控制，如電梯的平層控制、選層控制、門系統(tǒng)控制等。下面就傳感器在電梯門入口處的安全保護(hù)和選層控制作簡(jiǎn)單介紹。 電梯門有層門和轎門之分，層門設(shè)在每層的入口處，在層門旁有指示往上、往下的按鈕，轎門設(shè)在轎廂靠近層門的一側(cè)，供乘客或貨物進(jìn)出。開門電動(dòng)機(jī)通過帶輪和曲柄搖桿機(jī)構(gòu)推動(dòng)左右兩扇轎門完成開門行程。當(dāng)電梯在預(yù)定的樓層平層?？繒r(shí)，轎門通過門刀、門鎖等裝置帶動(dòng)層門運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)轎門和層門的同步開關(guān)。層門和轎門的開啟和關(guān)閉是同步進(jìn)行的，為保證乘客或貨物的

14、安全，在電梯門的入口處都帶有安全保護(hù)裝置。1.入口安全保護(hù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n(1)光電式保護(hù)裝置 光電式保護(hù)裝置是在轎門邊上安裝兩道水平光電裝置，選用對(duì)射式紅外光電并關(guān)，對(duì)整個(gè)開門寬度進(jìn)行檢側(cè)，如圖6-10所示在轎門關(guān)閉的過程只要遮斷任一道光路，門都會(huì)重新開啟，待乘客進(jìn)人或離開轎廂后才繼續(xù)完成關(guān)閉動(dòng)作。 圖6-10 光電式保護(hù)裝置自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n (2)防夾條 當(dāng)發(fā)生乘客的手或腳還未完全進(jìn)入轎廂，光電、超聲傳感器未起作用時(shí)，手或腳就有被轎門夾住的危險(xiǎn)，這時(shí)必須立即重新打開轎門。在兩扇轎門的邊沿，各安裝了一根防夾條。防夾條內(nèi)部是有兩根距離很近帥金屬條，其長(zhǎng)度與轎門相等，外面用柔

15、軟的橡膠包裹。 當(dāng)乘客被夾時(shí)，兩根金屬條發(fā)生短路，向電梯的控制系統(tǒng)發(fā)出報(bào)警信號(hào)，轎門和層門立即微開一段距離，待報(bào)警消除后再重新關(guān)閉。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)2選層控制n乘客進(jìn)入轎廂后，就要在控制面板上鍵入所要到達(dá)樓層的數(shù)字，控制電梯的電腦必須知道電梯所在的位置，才能正確指層，選擇減速點(diǎn)，正確平層。目前不少電梯采光電脈沖編碼器來實(shí)現(xiàn)測(cè)距，如圖6-11所示。圖6-11 安裝在曳引電動(dòng)機(jī)上的光電編碼器 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)第三節(jié) 檢測(cè)技術(shù)在全自動(dòng)洗衣機(jī)中的應(yīng)用n全自動(dòng)洗衣機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)邏輯機(jī)構(gòu)n模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊推理n洗衣機(jī)物理量檢測(cè)n控制軟件自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)一、全自動(dòng)洗衣機(jī)單片機(jī)

16、控制系統(tǒng)邏輯機(jī)構(gòu)n單片機(jī)MC6805R3對(duì)洗衣機(jī)的控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)如圖6-12所示。這個(gè)系統(tǒng)中包括電源電路、洗衣機(jī)狀態(tài)檢測(cè)電路、顯示電路和輸出控制電路。 圖6-12 控制系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n電源電路由變壓器TF、橋式整流器、濾波電容和集成穩(wěn)壓電路7805組成。電源電路中還有二極管D1，它用于隔離濾波電容與橋式整流電路，使之進(jìn)行過零檢測(cè)。7805輸出的士5V電壓和交流電源的一端相接，以組成雙向晶閘管的直接觸發(fā)電路。1電源電路2.洗衣機(jī)狀態(tài)檢測(cè)電路 狀態(tài)檢測(cè)電路一共有7個(gè)。它們分別是內(nèi)桶平衡檢測(cè)電路、過零檢測(cè)電路、電源電壓檢測(cè)電路、溫度檢測(cè)電路、水位檢測(cè)

17、電路和渾濁度檢測(cè)電路。 (1)內(nèi)桶平衡電路 由平衡開關(guān)K和電阻R35組成，它用于檢測(cè)內(nèi)桶運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)是否平衡穩(wěn)定。 (2)衣質(zhì)、衣量檢測(cè)電路 由電動(dòng)機(jī)，二極管D3, D4.電阻R21.光敏三極管Tr5,電阻Rl9和反相器7404組成，其中D4是發(fā)光二極管，它和Tr組成光電藕合管，用于隔離交直流信號(hào)以及產(chǎn)生衣質(zhì)和衣量信號(hào)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n (3)過零檢測(cè)電路 由電阻R1， R2.晶體管Tr1和反相器7404組成。當(dāng)橋式整流器產(chǎn)生全波整流信號(hào)輸出時(shí)，馬上通過R1送到晶體管Tr1的基極，當(dāng)整流信號(hào)為正時(shí)，Tr1導(dǎo)通，整流信號(hào)為0時(shí)，Tr1截止；Tr1輸出的信號(hào)再由7404反相之后送到單片機(jī)

18、MC6805R3的INT端。很明顯，只要電源過零就會(huì)產(chǎn)生中斷請(qǐng)求信號(hào)。n（4）電源電壓檢測(cè)電路 由整流二極管D2、濾波電容C5和調(diào)整電位器W1組成。由于D2只是進(jìn)行半波整流，所以當(dāng)電源下降時(shí)，電位器W1的抽頭也會(huì)較靈敏地反映出電源下降的情況。電源電壓的變化情況由MC6805R3的AN0端進(jìn)行檢測(cè)。n（5）水位檢測(cè)電路 由電位器W3和相應(yīng)的機(jī)械部件組成，當(dāng)水位變化時(shí)會(huì)使W3的中心抽頭產(chǎn)生位移。故送入到MCh805R3的AN2端的信號(hào)大小也產(chǎn)生變化。n（6）渾濁度檢測(cè)器電路 由紅外發(fā)光管D3、紅外接收管Tr3和有關(guān)電阻組成。被檢測(cè)的水從D3和Tr3之間流過，由于不同渾濁度的水從中流過，使紅外信號(hào)的

19、強(qiáng)弱變化不同，故送到MC6805RC的AN3端的信號(hào)大小反映了衣物的骯臟程度。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n（7）溫度檢測(cè)電路 由MTS102、LN358和有關(guān)電阻、電容組成。其中MTS102是水溫檢測(cè)器。第一級(jí)LM358用作阻抗隔離器，第二級(jí)LM358用作放大器，檢查結(jié)果送入到MC6805R3的AN1端。 3 顯示電路 顯示電路由晶體管Tr10，Tr11，Tr12，Tr13，發(fā)光二極管D6D7，7段發(fā)光二極管顯示器LED1，LED2，LED3和相應(yīng)的電阻組成。其中晶體管Tr10 Tr13是作為掃描開關(guān)管，用于選擇D6D7, LEDl, LED2或LED3；而LED1LED3用于顯示定時(shí)時(shí)間；D6

20、D7用于顯示洗衣機(jī)的現(xiàn)行工作狀態(tài)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n輸出控制電路由觸發(fā)電路和相應(yīng)的雙向晶閘管組成，控制電路共有五路。L1是進(jìn)水電磁閥，L2是排水電磁閥，M1是自動(dòng)洗滌劑投入電機(jī)，M2是主電機(jī)。其中雙向晶閘管TAB，TA10用于控制主電機(jī)M2的正反轉(zhuǎn)；T A6用于控制洗滌劑投入電機(jī)；T A4從用于控制進(jìn)水電磁閥；T A1用于控制排水電磁閥。所有的雙向晶閘管都采用第II，象限觸發(fā)。 除了上述電路以外，還有工作起停和狀態(tài)設(shè)定電路。N 1是洗衣機(jī)全自動(dòng)工作的起停按鍵；N 2是功能選擇按鍵，它可以設(shè)定洗衣機(jī)從某個(gè)程序開始進(jìn)行工作。n 所有的電路都在單片機(jī)MC6805R3控制下工作。由于MC680

21、5R3有較多的1/0端口，對(duì)洗衣機(jī)這種需要檢測(cè)和控制功能較多的家用電器是十分合適的，它可以使系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)達(dá)到十分簡(jiǎn)潔的形式。4.輸出控制電路自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)二、模糊全自動(dòng)洗衣機(jī)的模糊推理 圖6-13 邏輯推理框圖在模糊推理中，需要考慮推理的前件和后件，也就是推理的輸人條件和愉出結(jié)果。在模糊洗衣機(jī)中，主要是考慮布質(zhì)、布量、水溫和骯臟程度這幾個(gè)條件，從這些條件求取水位、洗滌時(shí)間、水流漂洗方式和脫水時(shí)間等。模糊洗衣機(jī)的推理如圖6-13所示。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n考慮到洗衣過程中的兩種情況，一種是靜態(tài)的，即洗滌劑濃度；另一種是動(dòng)態(tài)的，即洗衣水流及時(shí)間，故推理分兩大部分，也就是洗滌劑濃度推

22、理和洗衣推理。n 洗滌劑濃度推理規(guī)則如下：n 如果渾濁度高，則洗滌劑投入量大；n 如果渾蝕度偏高，則洗滌劑投入量偏大；n 如果渾濁度低，則洗滌劑投入量小。 洗衣推理規(guī)則如下：如果布量少，布質(zhì)以化纖偏多，而且水溫高，則水流為特弱，洗滌時(shí)間特短；如果布量、布質(zhì)以棉布偏多，而且水溫低，則把水流定為特強(qiáng)，洗滌時(shí)間定為特長(zhǎng)；自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)三、洗衣機(jī)物理量檢測(cè)三、洗衣機(jī)物理量檢測(cè)n1 1渾濁度的檢測(cè)渾濁度的檢測(cè)n 衣物的骯臟程度、骯臟性質(zhì)和洗凈程度等都需要檢測(cè)，以便進(jìn)行工作過程的整定和控制，渾濁度的檢測(cè)是采用紅外光電傳感器完成的。利用紅外線在水中的透光和時(shí)間的關(guān)系，通過模糊推理，以得出檢測(cè)結(jié)果，

23、而這個(gè)結(jié)果就可以用于控制推理。n渾濁度檢測(cè)器的結(jié)構(gòu)安裝情況如圖6-15所示。紅外發(fā)射管和紅外接收管分別安裝在排水管的兩側(cè)，在紅外發(fā)射管中能以恒定電流使紅外線以一定的強(qiáng)度發(fā)射，紅外接收管中接收到的紅外線強(qiáng)度，反映了水的渾濁程度。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)圖6-15 渾濁度檢測(cè)器結(jié)構(gòu)與安裝自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n根據(jù)紅外接收管所接收到的紅外線強(qiáng)度，就可以得出水的渾濁度。通過實(shí)驗(yàn)，可知在洗滌過程中紅外線透光率的變化情況，以及有關(guān)因素的關(guān)系，這種關(guān)系如圖6-16所示。 圖 6-16 洗滌過程透光率變化曲線自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n布量和布質(zhì)的檢測(cè)是在洗滌之前進(jìn)行的。在水位為一定的時(shí)候，布量和布質(zhì)的不同

24、就會(huì)產(chǎn)生不同的布阻抗。通過給定一定的水位，然后在這個(gè)給定水位和條件下使主電機(jī)進(jìn)行間斷旋轉(zhuǎn)，則不同布阻抗就會(huì)使主電機(jī)制動(dòng)的性能不同利用主電機(jī)在不同布阻抗時(shí)的制動(dòng)特性，就可以推斷出布質(zhì)和布量。不同布質(zhì)和布量的布阻抗如圖6-17所示。從圖中可知，硬質(zhì)布的布阻抗較高，軟質(zhì)布的布阻抗較低，但兩者有同樣布阻抗區(qū)間。 2布質(zhì)和布量的檢測(cè)布質(zhì)和布量的檢測(cè)圖6-17 布阻抗曲線自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n 水溫檢側(cè)由溫度傳感器MTS102執(zhí)行。由于MTS102有線性度好、對(duì)溫度敏感等特點(diǎn)故采用它對(duì)常溫檢測(cè)有較大的優(yōu)點(diǎn)。在電路中，采用兩個(gè)運(yùn)算放大器對(duì)MTS102的輸出信號(hào)進(jìn)行處理，一個(gè)用于隔離阻抗，一個(gè)用于放大信號(hào)

25、。這個(gè)電路結(jié)構(gòu)如圖6-12的AN；端所接的電路。水溫一般為4一40，在一些特殊的洗衣機(jī)中，有時(shí)會(huì)加入熱水，則水溫較高但水溫一般不會(huì)超過60，因?yàn)樗疁靥邔?duì)衣服有損壞。 3.水溫檢側(cè)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)四、控制軟件n 控制軟件由主程序、各種子程序和中斷服務(wù)程序組成。主控程序如圖6-18所示。所有模糊推理在洗滌之前都基本執(zhí)行完畢，所以在程序判別出是起動(dòng)之后，就開始進(jìn)行一系列的檢測(cè)工作和推理工作。在推理工作完成之后，開始進(jìn)行洗滌工作。在洗滌過程中若產(chǎn)生故障，則系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)報(bào)警。 圖6-18 主控程序框圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)第四節(jié) 檢測(cè)技術(shù)在環(huán)境檢測(cè)中的應(yīng)用n檢測(cè)電路nA/D模板n系統(tǒng)標(biāo)定及數(shù)據(jù)

26、處理自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)圖6-19主程序面板圖 根據(jù)前面有關(guān)氣敏傳感器內(nèi)容，可以構(gòu)成圖619所示的CO及碳?xì)浠衔锖康挠?jì)算機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)框圖。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n測(cè)CO氣體含量可用UL-281傳感器，對(duì)CO氣體有較高的靈敏度。測(cè)量電路可用圖620所示電路。測(cè)碳?xì)浠衔餁怏w的含量可用接觸燃燒氣敏傳感器UL207，其測(cè)量電路如圖621所示。圖621(a)為2.2V串聯(lián)負(fù)反饋型穩(wěn)壓電源，調(diào)整RP1，使其穩(wěn)壓輸出為2.2V。圖5-21(b)為傳感器構(gòu)成的電橋及放大電路(即測(cè)量電路)，傳感器的輸出信號(hào)經(jīng)增益為l的差動(dòng)放大器A1后，由放大器A2進(jìn)行放大輸出。調(diào)整RP3可調(diào)整輸出。RP2為調(diào)零電位器

27、。一、 檢測(cè)電路自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)圖6-20 一氧化碳傳感器應(yīng)用電路自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)圖6-21 碳?xì)浠衔餃y(cè)量電路自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)二、A/D模板n傳感器輸出信號(hào)經(jīng)放大后，輸入AD模板，轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后輸入PC進(jìn)行處理。模板采用12位AD574模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片構(gòu)成具有8通道的基于PC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換板，直接插入PC機(jī)中的PC總線插槽中，使用方便可靠，如圖622所示。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)圖6-22 A/D模板原理圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n 1模擬開關(guān)及采樣保持器n 圖中AD7503是八選一模擬開關(guān)，根據(jù)數(shù)據(jù)總線D0、D1、D2的編碼，當(dāng)EN1時(shí)，選擇八個(gè)開關(guān)中的一個(gè)接通；當(dāng)EN

28、0時(shí)，禁止所有開關(guān)接通。上面兩種傳感器的輸出信號(hào)可按其中任兩通道，如CHl、CH2。n 考慮到A/D模板的通用性，設(shè)有放大器CA741，調(diào)整其中10k可變電阻，可調(diào)整其增益。當(dāng)進(jìn)入A/D板的信號(hào)量程已調(diào)整好，可使其增益調(diào)為1。n LF398為采樣保持器，腳6上接保持電容，腳8為采樣保持控制端，低電平時(shí)為保持狀態(tài)，高電平時(shí)為采樣狀態(tài)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n 2A/D轉(zhuǎn)換器n AD574是美國(guó)AD公司生產(chǎn)的可直接與8位或16位數(shù)據(jù)總線的微處理器接口的12位A/D轉(zhuǎn)換器。芯片內(nèi)部帶基準(zhǔn)電源和時(shí)鐘，轉(zhuǎn)換時(shí)間為25s，供電電源+5V，12V/15V，功耗為390mW，28腳雙列直插式封裝。芯片管腳及

29、原理如圖523所示。它由模擬與數(shù)字兩部分組成。模擬部分包括高性能的12位D/A轉(zhuǎn)換器AD565和參考電源，數(shù)字部分包括控制邏輯、時(shí)鐘、逐位逼近寄存器SAR、比較器和三態(tài)輸出緩沖器。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)圖6-23 AD574芯片管腳及原理圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)nAD574有兩種模擬量輸入方式，每一種方式又有兩種電壓等級(jí)。n一種是單極性輸入。當(dāng)芯片雙極性偏移端BIPOFF接地時(shí)，AD574為單級(jí)性輸入方式， 若將REFOUTl0V基準(zhǔn)電壓接到REFIN，單極性輸入信號(hào)范圍，則10VIN端為010V，20IN端為020V。 圖624為單極性輸入方式的典型應(yīng)用電路。 圖6-24 單極性輸入方式

30、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n另一種是雙極性輸入。雙極性偏移端BIPOFF接到基準(zhǔn)電壓REFOUT，將使輸入電壓發(fā)生偏移，10VIN端輸入范圍變成-5+5V，20VIN端輸入范圍變成-10+10V。對(duì)信號(hào)10VIN輸入來說，-5V輸入將轉(zhuǎn)換成000H，+5V輸入將轉(zhuǎn)換成FFFH，因此雙極性輸入方式屬偏移二進(jìn)制編碼方式。典型應(yīng)用如圖625所示。 圖6-25 雙極性輸入方式自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)3、 A/D板端口及操作nA/D模板使用了PC總線的A0A11地址總線，D0D7數(shù)據(jù)總線，以及AEN、控制信號(hào)?？偩€緩沖與地址譯碼由三片集電極開路異或門74LSl36完成板選(即高付地址譯碼)。由一片74AL

31、Sl38實(shí)現(xiàn)板內(nèi)端口(即低位地址譯碼)，由74ALS245實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)緩沖，此外還有一些與非門配合工作。圖626為模板地址譯碼電路，它采用集電極開路異或門和微型開關(guān)構(gòu)成由用戶預(yù)置地址的譯碼電路。 圖6-26 模板地址譯碼自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)三、系統(tǒng)標(biāo)定及數(shù)據(jù)處理n上述系統(tǒng)設(shè)計(jì)好后，尚不能用來檢測(cè)，還需要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行標(biāo)定，確定被測(cè)氣體濃度與輸出之間的關(guān)系；同時(shí)還要進(jìn)行零偏調(diào)整，當(dāng)被測(cè)氣體濃度為零時(shí)，輸出量應(yīng)盡可能小，當(dāng)然為零最好：n PC機(jī)從A/D轉(zhuǎn)換器讀出的為數(shù)字量需要進(jìn)行標(biāo)度變換，轉(zhuǎn)化成數(shù)字量所對(duì)應(yīng)的氣體濃度。同時(shí)還有必要進(jìn)行數(shù)字濾波處理等?？傊鶕?jù)需要，利用高級(jí)語言，這些都很容易做到，

32、而且可以具有良好的人機(jī)交互界面。 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)第五節(jié) 檢測(cè)技術(shù)在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用n各傳感器在加工過程中的作用n系統(tǒng)的報(bào)警、故障自診功能自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)一、各種傳感器在加工過程中的作用n(1)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角的檢測(cè)與控制n 從圖627中可以看到汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子毛坯正被工件托架支撐著，工件重幾十噸，沿軸向按一定規(guī)律分布著近二十個(gè)平行的葉輪，每個(gè)葉輪上要銑出幾十甚至一百多個(gè)葉根槽，用于鑲嵌葉片。圖628中示出了葉根槽的剖面圖。下面通過介紹汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子葉根槽的加工過程來說明各傳感器的作用。 自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù) (2)工件夾緊與托起的檢測(cè) n該銑床允許工件的最大質(zhì)量為8

33、0t。加工前，先用吊車將工件準(zhǔn)確地放置在托架上，壓力油從圖627中的上夾具壓力油孔15壓入，上夾具在油壓的作用下往下夾緊工件，夾緊力由“壓力傳感器”檢測(cè)。當(dāng)壓力等于設(shè)定值時(shí)，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令停止增壓，并讓x、y、z軸解鎖，允許刀具加工工件。當(dāng)發(fā)生故障，油壓小于設(shè)定值導(dǎo)致夾緊力不足時(shí)，工件可能松動(dòng)，影響銑削幅度，這時(shí)計(jì)算機(jī)格發(fā)出報(bào)警信號(hào)。x、y、z方向停止走刀。n 當(dāng)加工好一條槽后，計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，夾具減壓、松開工件。接著，液壓油轉(zhuǎn)而從圖627中的下托架壓力油孔3壓入，使工件與托架間形成約0.01mm厚的油膜，工件被托起，處于懸浮狀態(tài)，所以只需要轉(zhuǎn)動(dòng)力矩較小的交流伺服電動(dòng)機(jī)(力矩電動(dòng)機(jī))就能轉(zhuǎn)動(dòng)沉

34、重的工件。壓力傳感器檢測(cè)壓力油的壓力，只有確認(rèn)工件處于懸浮狀態(tài)后才能啟動(dòng)交流伺服電機(jī)。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)(3)刀具位置的檢測(cè)與控制 n刀具除了自旋外，還具有x、y、z三個(gè)方向的自由度，在走刀系統(tǒng)中裝有三個(gè)對(duì)應(yīng)的直線型磁柵傳感器，它們的精度優(yōu)于1m。刀具的運(yùn)動(dòng)是在磁柵傳感器監(jiān)視下進(jìn)行的，磁柵傳感器把代表刀具位置的信號(hào)傳送給計(jì)算機(jī)，該數(shù)值一方面在CRT上顯示出來，另一方面不斷地與設(shè)定值作比較，當(dāng)?shù)毒叩竭_(dá)設(shè)定值時(shí)停止走刀。床鞍用于完成水平方向大行程的移動(dòng)，它的位置由光電角編碼器通過蝸輪蝸桿來測(cè)定。n (4)溫度檢測(cè)n 整個(gè)系統(tǒng)有幾十個(gè)測(cè)溫點(diǎn)，主要是監(jiān)視一些重要的軸溫、壓力油溫、潤(rùn)滑油溫、冷卻空

35、氣的溫度、各個(gè)電動(dòng)機(jī)繞組溫度等。多數(shù)測(cè)溫點(diǎn)采用銅熱電阻，少數(shù)采用熱電偶，這是因?yàn)闊犭娮璨恍枰涠搜a(bǔ)償、成本較低的緣故。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)二、系統(tǒng)的報(bào)警、故障自珍功能n所謂報(bào)警，就是當(dāng)被測(cè)量超過設(shè)定值的上下限時(shí)，微機(jī)向操作者提示聲、光信號(hào)以便操作者及時(shí)排除故障。n該銑床有很強(qiáng)的報(bào)警、自診功能。由于顯示終端配有CRT，所以不但可作一般的屏幕報(bào)警，還可作故障診斷用。以溫度故障為例，由于測(cè)溫點(diǎn)太多，所以多數(shù)測(cè)溫點(diǎn)只向微機(jī)提供超限信號(hào)，而不是具體的溫度值。微機(jī)收到這些超限信號(hào)后，在CRT的特定位置上顯示出超溫標(biāo)志及設(shè)備編號(hào)，操作者要想進(jìn)一步了解故障原因，就要進(jìn)行人機(jī)對(duì)話。例如，由于某種原因，x軸無

36、法走刀，CRT可能會(huì)給操作者提示“A軸故障”的標(biāo)志。操作者通過鍵盤輸入指令，CRT將進(jìn)一步提示“伺服系統(tǒng)故障”的標(biāo)志，進(jìn)一步查詢，CRT可能會(huì)顯示“晶閘管故障”的標(biāo)志。這樣一步步查詢就可以找到較確切的故障位置，大大縮減了排除故障的時(shí)間，所以可以說，微機(jī)的報(bào)警及故障自診功能是數(shù)控機(jī)床智能化的標(biāo)志之一。自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)第六節(jié) 布匹長(zhǎng)度自動(dòng)記錄與控制儀n測(cè)量原理n系統(tǒng)功能n軟件結(jié)構(gòu)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n布匹長(zhǎng)度自動(dòng)記錄與控制儀（簡(jiǎn)稱“記錄儀”）能準(zhǔn)確測(cè)量并實(shí)時(shí)地記錄各生產(chǎn)班組的生產(chǎn)狀況，為企業(yè)提高生產(chǎn)效率和管理水平發(fā)揮了積極作用。系統(tǒng)包括測(cè)量傳感器與記錄儀兩部分，傳感器與滾動(dòng)輪同軸相聯(lián)，其輸出信號(hào)經(jīng)四芯電纜與記錄儀相連，控制輸出信號(hào)為一常開/常閉接點(diǎn)。如圖6-30所示。圖6-30 記錄儀安裝示意圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)一、測(cè)量原理n測(cè)量傳感器一側(cè)采用兩支霍爾元件，按照一定間隔固定在柱形槽內(nèi)，其引腳（+5V、GND、 A/B ）通過軟線引至輸出插座；另一側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)盤與轉(zhuǎn)軸通過軸承固定在圓柱外殼的軸線上。如圖6-31所示。 圖6-31 傳感器結(jié)構(gòu)示意圖自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)n轉(zhuǎn)動(dòng)盤圓周上均勻嵌上4個(gè)圓形磁鋼。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)軸帶著轉(zhuǎn)動(dòng)盤順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，A