帶8通道12位AD轉換器ADuC812及其應用
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4應 用
基于ADuC812的諸多特點，如果加上必要的外部信號調理電路，就可以構成一個完整實用的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)，并且系統(tǒng)的硬件結構非常簡單。
圖1是一個由ADuC812構成的動平衡機測量系統(tǒng)。
轉子在旋轉過程中，由于不平衡而產生離心力引起擺架系統(tǒng)振動，動平衡機通過傳感器將此機械振動量變成電信號，然后經平面分離、衰減和定標調整、濾波放大等處理電路，最后由
指示儀表進行顯示。動平衡機在平衡轉子時，轉子的任一平面上有不平衡量，必然要在左右兩個支承上同時引起振動，振動的大小可以通過左、右兩個傳感器測量出來，設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分別為αL2和αR2，左右兩端總的振動為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，如果通過分壓電路，將右端的振動量取出
和左端的振動量相減，則左端的不平衡量m1r1只與左端的振動VL有關，
只是與左端不平衡量大小有關的一個標量，通過定標設定可以補償它們。這樣就消除了右端的不平衡量對左端的影響，同樣也可以消除左端的不平衡量對右端的影響，通過信號調理電路，可完成對信號的衰減控制、平面分離、信號放大以及電平的偏置，使輸出信號既包含交流的振動信號，又包含直流的偏置電平。因A／D轉換電路是單電源器件，只能轉換0～VREF的正電壓，不能轉換負電壓，通過信號調理電路后的振動信號在經過相敏檢波后，輸出的是正的直流電壓，滿足A／D轉換的要求。經過R00和R900相敏檢波，可將右端的振動信號VR在00和900方向上進行分解，設分別為VR0和VR90，而經過L00和L900相敏檢波，可將左端的振動信號VL在00和900方向上進行分解，設分別為VL0和VL90，則左右兩端的振動的幅值分別為：
因此，相敏檢波后，得到了左右兩端兩個相位差為90°的分量，對它們進行A／D轉換后，由MCU分別計算左右兩端的幅值和相角，振動的幅值｜VL｜和｜VR｜反映了左右兩端振動的大小，通過｜VL｜和｜VR｜的計算，可解算出左右兩端不平衡量的大小，而振動的相位ΦL和ΦR反映了不平衡量所處的位置，相角的計算可求出不平衡量所在的相位，指示出重點或輕點的相位位置。
轉子的轉速由外部中斷0腳控制定時／計數(shù)器0的計時時間來實現(xiàn)，由8051的定時／計數(shù)器在工作方式0和方式1的結構可看出，當TCON的TR0位為 1，TMOD的GATE位為1，且T0工作于定時方式時，內部振蕩信號經過12分頻后給T0提供時鐘信號，T0計數(shù)與否與外部中斷0的電平高低有關，如果 INT0＝0，T0不計數(shù)，如果INT0＝1，T0開始計數(shù)，這樣就可測量脈沖寬度，通過光電頭將轉子的轉速轉換成脈沖信號后再2分頻，得到頻率為轉子旋轉頻率一半的方波信號，通過方波信號的高電平去控制T0的計數(shù)，該數(shù)值為轉子的旋轉周期，由轉子的旋轉周期可得到轉子的轉速大小。
轉子轉速及不平衡量的計算通過外部中斷0完成，光電頭產生的脈沖信號經2分頻后，得到頻率為轉子旋轉頻率一半的方波信號，該信號加到INT0上，將外部中斷0設置成邊緣觸發(fā)，在每個方波的下降沿產生中斷，MCU讀取TL0 和TH0寄存器值，并將TL0和TH0清零，開始下一次計時，然后根據(jù)TL0和TH0的數(shù)值，計算轉子轉速，并根據(jù)TL0和TH0中轉子旋轉周期值的四分之一配置定時／計數(shù)器1的TL1和TH1，定時／計數(shù)器1工作于定時方式，通過定時／計數(shù)器1的中斷由兩路DAC產生相位差為90°兩路方波信號，用于對振動信號的相敏檢波，MCU對ADC0～ADC3進行A／D轉換，計算左右兩平面的不平衡量的大小和相位，然后將轉速及不平衡量的大小和相位送8279進行顯示。不平衡量測量的流程圖如圖3所示。該系統(tǒng)用于一臺渦輪轉子動平衡機的改造，收到了預期的效果。
參考文獻
1 葉能安，余汝生主編．動平衡原理與動平衡機．武漢：華中工學院出版社，19852 房小翠，王金鳳編著．單片機實用系統(tǒng)設計技術．北京：國防工業(yè)出版社，1999
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