基于DSP的焊接電流檢測系統設計

檢測系統硬件由傳感器模塊、信號調理電路、A/D轉換電路、DSP模塊、鍵盤(pán)/LCD模塊組成。系統的信號處理電路包含兩個(gè)模塊。模塊1先對傳感信號進(jìn)行積分、信號調理后，通過(guò)微分和過(guò)零比較電路，用于電流信號的檢測；模塊2將傳感器送來(lái)的信號進(jìn)行積分、信號調理后，送到12位A/D轉換器MAX191中，最后由DSP進(jìn)行逐點(diǎn)積分檢測計算，獲得電流的有效值，因此模塊2的主要作用是檢測和處理電流數值，計算的結果送到LCD液晶顯示屏顯示。
在本系統中，A/D轉換器的轉換位數、分辨率、轉換速度對檢測系統的系統精度很重要。以往用單片機利用逐點(diǎn)積分法進(jìn)行電阻焊焊接電流的檢測時(shí)，模數轉換大多采用8位數字輸出的ADC0809模數轉換器，它的分辨率僅為0.390 6%，轉換時(shí)間約為100 μs，A/D轉換誤差和漏采誤差都較大，造成測量精度低。為了節約轉換時(shí)間、提高檢測精度，擬采用12位逐次逼近式A/D轉換器MAX191，它的分辨率為0.024 4%，其轉換時(shí)間為7.5 μs，比ADC0809快大約13倍。用它進(jìn)行模數轉換，可提高分辨率，減小A/D轉換誤差，同時(shí)可以通過(guò)增加A/D采樣次數來(lái)縮小采樣間隔，減少漏采誤差，可以保證高精度控制的要求。
系統采用霍爾傳感器進(jìn)行電流檢測，霍爾傳感器可以檢測交直流電、電流瞬態(tài)峰值，可以隔離測量且可以應用在通信電源、電化學(xué)、電源電池監測、電焊機、電動(dòng)機監測等場(chǎng)合[4-5]，具有良好的通用性。但由于霍爾元件為磁感應元件，容易受環(huán)境溫度影響，本系統通過(guò)在檢測電路中添加一個(gè)溫度傳感器(圖1)進(jìn)行溫度補償，系統在檢測前進(jìn)行標定，通過(guò)測量環(huán)境溫度，得到不同溫度下霍爾元件的溫度特性，則在檢測時(shí)，DSP就能夠根據不同的溫度進(jìn)行軟件補償，從而提高檢測準確度。
2 系統軟件設計
2.1 電流檢測程序設計
由系統硬件設計可知，當檢測系統的信號處理線(xiàn)路檢測到有電流信號的時(shí)候，會(huì )向DSP的INT1發(fā)送一個(gè)觸發(fā)信號，使DSP產(chǎn)生中斷并調用中斷服務(wù)程序(如圖2)。中斷服務(wù)程序先使積分電路的13腳控制端為低電平，使積分線(xiàn)路進(jìn)行積分；將用于數據處理的寄存器清零；然后對A/D轉換器進(jìn)行數據采集；采集數據后進(jìn)行溫度補償和電流值計算；再判斷檢測電流是否小于5H，如果小于，則認為電流此時(shí)為0，記錄去零電流值用于初值補償；如果不小于，則保存電流參數并繼續檢測。