工業(yè)上稱重傳感器的模擬量一般都是標(biāo)準(zhǔn)的0~10V、0~5V、0~20ma、4~20ma，模塊采集模擬量以后會(huì)對(duì)應(yīng)一個(gè)數(shù)字量，比如0~10V對(duì)應(yīng)0~65535，那就可以根據(jù)這個(gè)數(shù)字量的大小值來(lái)判斷外面這個(gè)模擬量的大小了，模擬量輸出正好反過(guò)來(lái)，在PLC里面給出一個(gè)數(shù)字量，然后在模塊的端子上輸出一個(gè)模擬量。

我們傳感器本身是mV信號(hào)輸出，舉個(gè)例子,

假定某稱重傳感器標(biāo)定輸出靈敏度為2.0mV/V

(當(dāng)傳感器受力為額定值時(shí)，其輸出電壓與激勵(lì)電壓的比值)

激勵(lì)電壓為10V

輸入電阻為500Ω

輸出電阻為500Ω

量程為1000N

在使用過(guò)程中我們測(cè)得其輸出為10mV，此時(shí)計(jì)算其輸出電流應(yīng)該是0.02mA

作為模擬量輸出來(lái)說(shuō)，10mV電壓信號(hào)或0.02mA電流信號(hào)，并不能被我們的工控系統(tǒng)直接用來(lái)作為輸入信號(hào)來(lái)控制后端設(shè)備。

所以，我們?cè)谶x用傳感器作為一個(gè)反饋控制部件時(shí)，要考慮后期設(shè)備對(duì)輸入信號(hào)的要求，即——傳感器輸出是否要經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路，將信號(hào)放大或經(jīng)過(guò)壓頻轉(zhuǎn)換成為0~10V或0~5V、0~20ma或4~20ma，或其他頻率信號(hào)等能被工控系統(tǒng)讀取的模擬量。

放大器，或變送器能解決這一問(wèn)題。

模數(shù)轉(zhuǎn)換的過(guò)程

對(duì)于電腦及其他數(shù)據(jù)采集板卡或數(shù)顯儀表，要讀取從放大器輸出來(lái)的信號(hào)或是直接讀取傳感器輸出信號(hào)來(lái)顯示成數(shù)字量，那么必須要經(jīng)過(guò)的就是模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，還有電腦在控制繼電器或其他開(kāi)關(guān)量輸入的器件過(guò)程中數(shù)字信號(hào)要經(jīng)過(guò)解碼轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，即一下兩個(gè)過(guò)程。

1. 數(shù)模轉(zhuǎn)換器

是將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)的系統(tǒng)，一般用低通濾波即可以實(shí)現(xiàn)。數(shù)字信號(hào)先進(jìn)行解碼，即把數(shù)字碼轉(zhuǎn)換成與之對(duì)應(yīng)的電平，形成階梯狀信號(hào)，然后進(jìn)行低通濾波。

根據(jù)信號(hào)與系統(tǒng)的理論，數(shù)字階梯狀信號(hào)可以看作理想沖激采樣信號(hào)和矩形脈沖信號(hào)的卷積，那么由卷積定理，數(shù)字信號(hào)的頻譜就是沖激采樣信號(hào)的頻譜與矩形脈沖頻譜（即Sa函數(shù)）的乘積。這樣，用Sa函數(shù)的倒數(shù)作為頻譜特性補(bǔ)償，由數(shù)字信號(hào)便可恢復(fù)為采樣信號(hào)。由采樣定理，采樣信號(hào)的頻譜經(jīng)理想低通濾波便得到原來(lái)模擬信號(hào)的頻譜。

一般實(shí)現(xiàn)時(shí)，不是直接依據(jù)這些原理，因?yàn)榧怃J的采樣信號(hào)很難獲得，因此，這兩次濾波（Sa函數(shù)和理想低通）可以合并（級(jí)聯(lián)），并且由于這各系統(tǒng)的濾波特性是物理不可實(shí)現(xiàn)的，所以在真實(shí)的系統(tǒng)中只能近似完成。

2. 模數(shù)轉(zhuǎn)換器

是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的系統(tǒng)，是一個(gè)濾波、采樣保持和編碼的過(guò)程。

模擬信號(hào)經(jīng)帶限濾波，采樣保持電路，變?yōu)殡A梯形狀信號(hào)，然后通過(guò)編碼器， 使得階梯狀信號(hào)中的各個(gè)電平變?yōu)槎M(jìn)制碼。

上海耐創(chuàng)測(cè)試技術(shù)有限公司

2023年8月28日