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多信号采集功能的信号调理电路设计

2019-07-05 10:47 作者:信游娱乐
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[]在没有硬件改变的情况下,采用新的设计方法,软件用于简单设置,单片机完成光继电器的控制和数字电位器的调整,从而实现收集不同信号的功能。

关键词:单片机;数字电位器;信号调理电路

在实际生产中,通常需要检测各种物理信号以实现计量和控制。不同信号通常需要不同的采集电路,这在设计和调试鲲时有许多不便之处。本文介绍了一种可以采集多个信号的通用信号调理电路。如果将该电路应用于仪器,则无需打开盒子,只需通过软件设置接收工业领域中常见的各种信号,并可同时采样和记录模拟量的八个通道,每个通道是完全孤立的。

1鲲硬件设计

信号调理电路具有单输入硬件结构,包括信号输入鲲放大鲲单片机控制等。信号输入电路由精密基准电源max872鲲光继电器aqw212e鲲运算放大器4502和精密仪器开关电容模块ltc1043组成。精密基准电源的使用一方面增强了输入信号的潜力,另一方面避免了低电位测量中的干扰误差。另一方面,作为检测电路,测量结果可以校正其他电路的检测结果,实现系统的在线自校正。 max872具有宽电压输入范围(2.7至20v),输出精度为2.500v±0.2%。 Ltc1043cn是一款双精度仪表开关电容,外接电容,用于精密仪表放大电路鲲电压变频电路和采样保持电路。当内部开关频率设置为额定值300hz时,ltc1043cn具有最高的传输精度,电容器cs和ch均为1μf。 Ltc1043cn和运算放大器lt1013形成差分单端放大器,使用ltc1043cn作为差分输入的电压样本,电压保持在电容器cs上并发送到接地参考电容器ch,并且ch的电压被发送到非反相输入lt1013放大。 Ltc1043cn通过电容完成电压传输,使电压从差分输入变为单端输入,并起到良好的信号隔离作用。在这种设计中,双电容器的巧妙连接解决了热电阻的三线输入问题。

放大电路由运算放大器lt1013和数字电位器x9241m组成。放大增益由数字电位器x9241中的三个数字电位器决定,因此输入信号被放大为0-500 mv的电压信号,满足允许的模数转换器。电压输入范围。该部分电路仅完成信号输入。它是网络智能电表的发展的一部分。对于输入信号模数转换,鲲数据处理鲲显示由其他模块完成。 S4鲲s5鲲s6是一个控制一个输入的光继电器。收集信号后,它会同时关闭。其他电路是用于输入所有通道信号的公共电路。但是,根据输入信号,MCU会改变剩余光继电器的状态,以形成不同的输入。电路。具体可以分为以下几种情况:(1)当收集1~5v电压信号时,:继电器ch闭合,p11鲲si鲲p37断开,电阻分压器加电压信号0.25~1.25v后电阻器r2鲲r4加到数字电位器0号电位器上x9241在v0的两端,用软件调节电位器,使滑动端的值为25,根据25j63的比例将电压分成约100-500 mv(63个电阻单元的阵列)电位器)。添加ltc1043cn电容cs。此时,数字电位器x9241的其他三个电位器应形成1的放大倍数,以确保运算放大器lt1013输出端的最大电压不超过500mv;如何设置这三个电位屏蔽端的值显示在下面的软件部分中。

(2)当收集热阻信号时:继电器si鲲p11闭合,ch鲲p37断开。热阻采用三线连接方式,消除了长距离传输过程中传输线电阻引起的误差。收集的电阻值连接到in1鲲in2的两端,in2鲲in3通过三线连接方法短路。 2.5v参考电压加到热阻上,r8鲲r9加到毫伏级电压信号输入端。当输入390.26ω作为pt100时,它被转换为约290mv的电压输出。

(3)在获取每个通道信号之前还收集两个不同的参考电压,以实现测量中仪表的自校正功能。电路中精密基准电源max872的2.5v电压输出除以精密电阻r1(66kω)鲲r3(192kω),并且在x9241的0924电位器上增加约640mv。此时,继电器s4鲲s5鲲s6断开,继电器p37闭合。

2鲲软件设计

软件部分的工作是控制每个光电继电器的状态,并在数字电位器x9241中设置每个数字电位器滑动端的位置。该模块采用单片机控制,可与其他模块MCU或主机通信。也可以通过扫描键盘或ic卡来设置信号类型。确定每个通道的信号类型后,对应不同的输入信号,数字电位器x9241内的四个电位器滑动端的值不同,电位器的值n1,n2,n3为rw1,rw2,确定放大系数的rw3可用。获得以下计算方法,使得当信号输入处于上限时,在lt1013的输出处获得约500mv的输出电压。该算法是n1=63vih500,n2=n1 + 1,电阻器rw3两端的电压为v3=500h63(mv)从vi=(v3h63)n3 +(500h63)n1,获得n3=(63×63h500)·vi-63n1,其中vi是信号输入上限值时的对应lt1013输出电压值。如果收集了8个通道,则24字节数据的电位计rw1,rw2和rw3的值n1,n2和n3被顺序存储在该模块中,并且还保存了8个字。

多信号采集功能的信号调理电路设计

部分的通道信号类型。在巡视中收集0到7个通道时,根据不同的通道编号,一方面,x9241滑动端的相应值从eeprom中取出,并通过总线写入x9241数据寄存器。数据寄存器的内容可以传送到滑动计数寄存器wcr。设置滑动端的位置;另一方面,从eeprom中取出通道的信号类型,根据信号类型控制每个光继电器aqw212e的开启和关闭状态,并将x9241的电位器rw设置为适当的值以达到正确的值信号。输入和调节。

多信号采集功能的信号调理电路设计

3鲲实验和总结

在设计中,电压鲲电流为鲲热电偶鲲热电阻和其他类型的输入信号,完成各种输入信号和各种输入范围的高精度测量。器件在设计中传输的信号线性度和信号高度是低端测量鲲的关键。它们会影响测量的准确性。测量小信号时要注意提升电位。在留下大信号时要注意电源供应。通过选择精密元件并对软件进行一些算法校正,该信号调理电路的线性度非常好,并且自校正算法克服了零漂移。

引用

[1]乔伟,杜爱玲,陈春,叶玉生。高速数据采集系统信号调理电路设计[J]电子技术,2003,(04)

[2]应秀华,徐冰。浅谈光电编码器数字滤波电路误计数的原因[j]机床与液压,2002,(04)



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