帶8通道12位AD轉(zhuǎn)換器ADuC812及其應(yīng)用
作者：
時(shí)間：2012-03-16
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)
收藏
加入技術(shù)交流群
掃碼加入
和技術(shù)大咖面對(duì)面交流
海量資料庫(kù)查詢(xún)
4應(yīng) 用
基于ADuC812的諸多特點(diǎn)，如果加上必要的外部信號(hào)調(diào)理電路，就可以構(gòu)成一個(gè)完整實(shí)用的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，并且系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)非常簡(jiǎn)單。
圖1是一個(gè)由ADuC812構(gòu)成的動(dòng)平衡機(jī)測(cè)量系統(tǒng)。
轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，由于不平衡而產(chǎn)生離心力引起擺架系統(tǒng)振動(dòng)，動(dòng)平衡機(jī)通過(guò)傳感器將此機(jī)械振動(dòng)量變成電信號(hào)，然后經(jīng)平面分離、衰減和定標(biāo)調(diào)整、濾波放大等處理電路，最后由
指示儀表進(jìn)行顯示。動(dòng)平衡機(jī)在平衡轉(zhuǎn)子時(shí)，轉(zhuǎn)子的任一平面上有不平衡量，必然要在左右兩個(gè)支承上同時(shí)引起振動(dòng)，振動(dòng)的大小可以通過(guò)左、右兩個(gè)傳感器測(cè)量出來(lái)，設(shè)m1r1和m2r2為左右校正面上的不平衡量，左校正面上的單位不平衡量在左右兩端引起的振動(dòng)分別為αL1和αR1，右校正面上的單位不平衡量在左右兩端引起的振動(dòng)分別為αL2和αR2，左右兩端總的振動(dòng)為VL和VR，如圖2所示，則有，
式中，Δ＝αL1αR2－αR1αL2是方程組的系數(shù)行列式，如果通過(guò)分壓電路，將右端的振動(dòng)量取出
和左端的振動(dòng)量相減，則左端的不平衡量m1r1只與左端的振動(dòng)VL有關(guān)，
只是與左端不平衡量大小有關(guān)的一個(gè)標(biāo)量，通過(guò)定標(biāo)設(shè)定可以補(bǔ)償它們。這樣就消除了右端的不平衡量對(duì)左端的影響，同樣也可以消除左端的不平衡量對(duì)右端的影響，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路，可完成對(duì)信號(hào)的衰減控制、平面分離、信號(hào)放大以及電平的偏置，使輸出信號(hào)既包含交流的振動(dòng)信號(hào)，又包含直流的偏置電平。因A／D轉(zhuǎn)換電路是單電源器件，只能轉(zhuǎn)換0～VREF的正電壓，不能轉(zhuǎn)換負(fù)電壓，通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路后的振動(dòng)信號(hào)在經(jīng)過(guò)相敏檢波后，輸出的是正的直流電壓，滿(mǎn)足A／D轉(zhuǎn)換的要求。經(jīng)過(guò)R00和R900相敏檢波，可將右端的振動(dòng)信號(hào)VR在00和900方向上進(jìn)行分解，設(shè)分別為VR0和VR90，而經(jīng)過(guò)L00和L900相敏檢波，可將左端的振動(dòng)信號(hào)VL在00和900方向上進(jìn)行分解，設(shè)分別為VL0和VL90，則左右兩端的振動(dòng)的幅值分別為：
因此，相敏檢波后，得到了左右兩端兩個(gè)相位差為90°的分量，對(duì)它們進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換后，由MCU分別計(jì)算左右兩端的幅值和相角，振動(dòng)的幅值｜VL｜和｜VR｜反映了左右兩端振動(dòng)的大小，通過(guò)｜VL｜和｜VR｜的計(jì)算，可解算出左右兩端不平衡量的大小，而振動(dòng)的相位ΦL和ΦR反映了不平衡量所處的位置，相角的計(jì)算可求出不平衡量所在的相位，指示出重點(diǎn)或輕點(diǎn)的相位位置。
轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速由外部中斷0腳控制定時(shí)／計(jì)數(shù)器0的計(jì)時(shí)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)，由8051的定時(shí)／計(jì)數(shù)器在工作方式0和方式1的結(jié)構(gòu)可看出，當(dāng)TCON的TR0位為 1，TMOD的GATE位為1，且T0工作于定時(shí)方式時(shí)，內(nèi)部振蕩信號(hào)經(jīng)過(guò)12分頻后給T0提供時(shí)鐘信號(hào)，T0計(jì)數(shù)與否與外部中斷0的電平高低有關(guān)，如果 INT0＝0，T0不計(jì)數(shù)，如果INT0＝1，T0開(kāi)始計(jì)數(shù)，這樣就可測(cè)量脈沖寬度，通過(guò)光電頭將轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成脈沖信號(hào)后再2分頻，得到頻率為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率一半的方波信號(hào)，通過(guò)方波信號(hào)的高電平去控制T0的計(jì)數(shù)，該數(shù)值為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)周期，由轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)周期可得到轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速大小。
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速及不平衡量的計(jì)算通過(guò)外部中斷0完成，光電頭產(chǎn)生的脈沖信號(hào)經(jīng)2分頻后，得到頻率為轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)頻率一半的方波信號(hào)，該信號(hào)加到INT0上，將外部中斷0設(shè)置成邊緣觸發(fā)，在每個(gè)方波的下降沿產(chǎn)生中斷，MCU讀取TL0 和TH0寄存器值，并將TL0和TH0清零，開(kāi)始下一次計(jì)時(shí)，然后根據(jù)TL0和TH0的數(shù)值，計(jì)算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速，并根據(jù)TL0和TH0中轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)周期值的四分之一配置定時(shí)／計(jì)數(shù)器1的TL1和TH1，定時(shí)／計(jì)數(shù)器1工作于定時(shí)方式，通過(guò)定時(shí)／計(jì)數(shù)器1的中斷由兩路DAC產(chǎn)生相位差為90°兩路方波信號(hào)，用于對(duì)振動(dòng)信號(hào)的相敏檢波，MCU對(duì)ADC0～ADC3進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，計(jì)算左右兩平面的不平衡量的大小和相位，然后將轉(zhuǎn)速及不平衡量的大小和相位送8279進(jìn)行顯示。不平衡量測(cè)量的流程圖如圖3所示。該系統(tǒng)用于一臺(tái)渦輪轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡機(jī)的改造，收到了預(yù)期的效果。
參考文獻(xiàn)
1 葉能安，余汝生主編．動(dòng)平衡原理與動(dòng)平衡機(jī)．武漢：華中工學(xué)院出版社，19852 房小翠，王金鳳編著．單片機(jī)實(shí)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)．北京：國(guó)防工業(yè)出版社，1999
評(píng)論