帶8通道12位AD轉換器ADuC812及其應用
加入技術(shù)交流群
4應 用
基于ADuC812的諸多特點(diǎn)，如果加上必要的外部信號調理電路，就可以構成一個(gè)完整實(shí)用的數據采集及控制系統，并且系統的硬件結構非常簡(jiǎn)單。
圖1是一個(gè)由ADuC812構成的動(dòng)平衡機測量系統。
轉子在旋轉過(guò)程中，由于不平衡而產(chǎn)生離心力引起擺架系統振動(dòng)，動(dòng)平衡機通過(guò)傳感器將此機械振動(dòng)量變成電信號，然后經(jīng)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(jìn)行顯示。動(dòng)平衡機在平衡轉子時(shí)，轉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)傳感器測量出來(lái)，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(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)標量，通過(guò)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(guò)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(dòng)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(guò)信號調理電路后的振動(dòng)信號在經(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VR在00和900方向上進(jìn)行分解，設分別為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VL在00和900方向上進(jìn)行分解，設分別為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，對它們進(jìn)行A／D轉換后，由MCU分別計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。
轉子的轉速由外部中斷0腳控制定時(shí)／計數器0的計時(shí)時(shí)間來(lái)實(shí)現，由8051的定時(shí)／計數器在工作方式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(shí)方式時(shí)，內部振蕩信號經(jīng)過(guò)12分頻后給T0提供時(shí)鐘信號，T0計數與否與外部中斷0的電平高低有關(guān)，如果 INT0＝0，T0不計數，如果INT0＝1，T0開(kāi)始計數，這樣就可測量脈沖寬度，通過(guò)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(guò)方波信號的高電平去控制T0的計數，該數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(guò)外部中斷0完成，光電頭產(chǎn)生的脈沖信號經(jīng)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(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)始下一次計時(shí)，然后根據TL0和TH0的數值，計算轉子轉速，并根據TL0和TH0中轉子旋轉周期值的四分之一配置定時(shí)／計數器1的TL1和TH1，定時(shí)／計數器1工作于定時(shí)方式，通過(guò)定時(shí)／計數器1的中斷由兩路DAC產(chǎn)生相位差為90°兩路方波信號，用于對振動(dòng)信號的相敏檢波，MCU對ADC0～ADC3進(jìn)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(jìn)行顯示。不平衡量測量的流程圖如圖3所示。該系統用于一臺渦輪轉子動(dòng)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(dòng)平衡原理與動(dòng)平衡機．武漢：華中工學(xué)院出版社，19852 房小翠，王金鳳編著(zhù)．單片機實(shí)用系統設計技術(shù)．北京：國防工業(yè)出版社，1999
評論