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磁致伸縮傳感器系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)？
1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
磁致彈性位移傳感器位移測(cè)量系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。因?yàn)榇胖聫椥晕灰苽鞲衅鬟x用契合工業(yè)控制規(guī)范的4~20 mA電流環(huán)輸出的形式，故需要先把傳感器的輸出電流信號(hào)轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào),再收集出來(lái)進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)化,然后輸出給單片機(jī)進(jìn)行信號(hào)處理以及通訊處理，終將抱負(fù)的傳感器信號(hào)以二進(jìn)制方式傳送給液晶示屏和PC機(jī)叫。傳感器的電路是由敏感元件頭、接納電路、信號(hào)整形電路、參數(shù)校對(duì)輸入電路、計(jì)算機(jī)處理電路、顯示電路、測(cè)量參數(shù)輸出電路等組成。
2、微處理電路
單片機(jī)選用ATMEL公司依據(jù)CMOS工藝的8位微處理器AT89C4051，與MCS-51產(chǎn)品系列的指令所有兼容,片內(nèi)含有4kb的Flash EPROM,它杰出的特點(diǎn)是芯片體積小，只有20個(gè)引腳,特別適合于小型化系統(tǒng)的規(guī)劃。別的, AT89C4051價(jià)格便宜，性?xún)r(jià)比較高。
3、信號(hào)整形電路
選用依據(jù)抽取被測(cè)信號(hào)特征量的滑動(dòng)數(shù)字濾波算法。如下圖所示,便是磁環(huán)在中止?fàn)顟B(tài)下,磁致彈性位移傳感器輸出的模擬信號(hào)波形。能夠看出,在測(cè)量安穩(wěn)值上疊加有一個(gè)頻率較高的攪擾信號(hào)存在，其峰值約為25mV，周期為440μs。假如直接將單次測(cè)量值采樣傳送給控制器，在高精度的測(cè)量場(chǎng)合下，隨機(jī)得到非正常測(cè)量值的幾率是比較高的,差錯(cuò)為12個(gè)LSB。因而，是對(duì)某一位移量進(jìn)行連續(xù)的多次測(cè)量，得到一組N個(gè)測(cè)量值，并使這組測(cè)量值包含一個(gè)攪擾周期，便從中獲得一個(gè)能夠代表正確值的測(cè)量值。信號(hào)整形電路的結(jié)構(gòu)包含測(cè)量運(yùn)算擴(kuò)展器、光電耦合器;功用是對(duì)測(cè)量擴(kuò)展信號(hào)整形后送計(jì)算機(jī)。89C4051是系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)字化處理的中心部分，它的主頻作業(yè)在11.0592 MHz，包含有一個(gè)外圍復(fù)位電路。主要用于完結(jié)控制A/D轉(zhuǎn)化、信號(hào)處理、向主機(jī)和LCD以串行方式發(fā)送數(shù)據(jù)等幾個(gè)方面的功用。用單片機(jī)的P3口作為A/D轉(zhuǎn)化及通訊的控制線(xiàn)。在讀取A/D轉(zhuǎn)化值時(shí)，直接用PI口分兩次讀入12位A/D轉(zhuǎn)化值。
4、參數(shù)輸入糾正電路
糾正電路是由MAX25C045、鍵盤(pán)和選擇開(kāi)關(guān)組成,功用是對(duì)磁致彈性位移傳感器的零位、滿(mǎn)量程進(jìn)行調(diào)整,并對(duì)波導(dǎo)電流脈沖傳遞速度設(shè)定和參數(shù)存儲(chǔ)。
5、測(cè)量參數(shù)輸出電路
數(shù)據(jù)輸出包含12bit 高速D/A轉(zhuǎn)化芯片MAX5302及運(yùn)算擴(kuò)展器輸出0~5V ,0~10V ,0~10 mA,4~20 mA的測(cè)量數(shù)據(jù);二進(jìn)制數(shù)據(jù)輸出包含485接口芯片MAX 1428輸出二進(jìn)制測(cè)量數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)傳遞距離可達(dá)1000m以上。
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