MSCl210在微位移傳感器系統的應用
可編程增益放大器(PGA)的增益可設置為1,2,4,8,16,32,64或128。利用PGA可大大提高ADC的有效分辨率。當然增益設置要合理,否則噪聲也隨之放大。實(shí)驗中微位移傳感器的增益設置為64(準確地說(shuō),應該是MSCl210 ADC的PGA的增益)。
MSC1210數字濾波器有快速建立、sinc2或sinc3三種,還有一個(gè)自動(dòng)模式。在輸入信道或PGA改變后,自動(dòng)模式可把sinc濾波器修改到最佳的可用選項。在切換到新的信道后,它可把快速建立濾波器用于下兩次轉換,其中的第一次轉換應被拋棄。然后,使用sinc2、隨后使用sinc3濾波器來(lái)提高噪聲性能。這種操作可以同時(shí)融合sinc3濾波器的低噪聲優(yōu)勢和快速恢復時(shí)間濾波器的快速響應。數字濾波器中的sinc是數字濾波器中FIR濾波器的一種,常用在△一∑的ADC。當輸入信道突然變化時(shí),輸出需要一定時(shí)間來(lái)正確表示新的輸入。所需要的時(shí)間取決于所采用的濾波器的類(lèi)型。sinc2通常代表需要2個(gè)周期的數據輸出時(shí)間,sinc3代表需要3個(gè)周期的數據輸出時(shí)間,其他需要1個(gè)周期的數據輸出時(shí)間。通俗地說(shuō),若采用sinc3濾波器,則當輸入信道改變后,最先采樣輸出的3個(gè)數據不能使用,應該拋棄;只有第4個(gè)輸出數據是可使用的。這一點(diǎn)至關(guān)重要。
MSC1210既可以采用內部參考電壓,也可以采用外部參考電壓。參考電壓的開(kāi)機配置是內部2.5 V。通過(guò)ADCON0寄存器可以選擇參考電壓。實(shí)驗中啟用了內部參考電壓,通過(guò)設置ADCON0.4(VREFH)選擇為1.25 v。需要注意的是,啟用內部VREF并不會(huì )消除外部連接需要。REFOUT引腳必須仍連接到VREF+,而VREF-必須仍連接到AGND,以便內部VREF能夠正常操作。由于篇幅限制,MSC1210 ADC的其他功能在此不做介紹。
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2 傳感器的硬件組成
由于MSC1210 ADC的高度集成化,硬件系統構成很簡(jiǎn)潔。圖2是微位移傳感器的部分效果圖。應變電阻片通過(guò)特殊的工藝,并且按照特定的方向被粘貼到E型膜片的表面上,連接組成兩組自動(dòng)解耦的惠斯通全橋電路,作為原始的力信息的模擬輸出。小巧的電路板被放置于圓形的孔徑之中。
圖3為實(shí)驗系統的電路結構示意圖。實(shí)驗系統主要由傳感器本體(輸出原始的模擬信號),MSC1210核心,串口通信電路和PC機組成。如前所述,微位移傳感器一組橋路輸出分別接MSC1210 ADC的AIN0與AIN1,作為一路差分輸入;另一組橋路輸出分別接MSC1210 ADC的AIN2與AIN3,作為第二路差分輸入。MSC1210通過(guò)RS 232與PC機通信,實(shí)現信息的顯示和對MSC1210的控制。
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