基于雙ATmega128的安檢力學(xué)試驗機設(shè)計

圖4中，RG為增益電阻，IN1和IN2為傳感器輸出的2個差分信號，電容C1、C2以及4．02 kΩ電阻構(gòu)成射頻干擾抑制電路。其中電容C1抑制的是差動干擾信號，C2抑制的是兩輸入端的共模干擾；根據(jù)AD8221數(shù)據(jù)手冊，選用300 Ω的增益電阻將信號放大100倍左右，即將傳感器輸出信號轉(zhuǎn)換到0～2．5 V范圍內(nèi)。在本設(shè)計中，共使用3路放大電路，分別對拉／壓力傳感器和2路位移傳感器輸出信號調(diào)理。
2．3 模擬量采集電路
本系統(tǒng)對于模擬信號采集精度的要求很高，ATmega128單片機內(nèi)部10位A／D轉(zhuǎn)換器無法滿足。根據(jù)要求選用美國ADI公司的低噪聲、高分辨率和基于∑-△轉(zhuǎn)換技術(shù)的24位A／D轉(zhuǎn)換器AD7718。該器件8／10通道單端輸入，具有增益可編程。本設(shè)計中，傳感器輸出信號經(jīng)過放大濾波等處理后，可看作為差分信號，因此通過軟件配置AD7718為8通道單端輸入模式。設(shè)計時使用低溫漂和低噪聲的AD780輸出2．5 V電壓作為參考電源。此外AD7718在使用時必須將模擬地和數(shù)字地隔離開來，這樣可消除任何耦合到AD7718模擬部分的高頻噪聲，其電路如圖5所示。

2．4 變頻器控制模塊
根據(jù)不同試驗的要求，需要控制電動機的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)，本設(shè)計通過單片機控制變頻器來實現(xiàn)這些功能。設(shè)計中使用開關(guān)量輸出控制變頻器A100-3022的外部端子FWD、REV來實現(xiàn)電動機正反轉(zhuǎn)的控制，將AD5324的輸出經(jīng)電壓跟隨處理后連接到變頻器的外部輸入端子+5 V IN，利用該0～5 V之間的電壓信號控制變頻器的輸出頻率。具體實現(xiàn)框圖如圖6所示。

2．4．1 D／A轉(zhuǎn)換電路
根據(jù)不同的試驗，對電動機所帶動的升降機構(gòu)的運行速度有嚴格的要求，利用變頻器的面板的按鍵操作或者外部電位器對變頻器的頻率進行給定，這種對頻率的改變實時性較差，而且也無法實現(xiàn)自動操作。本設(shè)計選用AD5324輸出0～5 V電壓信號作為頻率調(diào)整的信號。AD5324為12位的D／A轉(zhuǎn)換器，0～REF的模擬輸出范圍。另外，在AD5324的輸出端增加一路由LM324構(gòu)成的電壓跟隨電路，用于增強負載驅(qū)動能力。
2．4．2 開關(guān)量輸入輸出電路設(shè)計
本試驗機使用機械結(jié)構(gòu)形式的限位開關(guān)ME-8104，作為升降機構(gòu)的上、下限位。設(shè)計時在限位開關(guān)與單片機端口之間增加光電隔離器，以有效地抑制尖峰脈沖，避免外部干擾噪聲進入單片機系統(tǒng)；開關(guān)量輸出主要用于控制電機正反轉(zhuǎn)。在變頻器上有2路控制端子，直接用繼電器信號輸入即可。光耦隔離的開關(guān)量輸入輸出控制電路如圖7所示。不過需要注意的是：開關(guān)量輸出在連接到變頻器之前需要做正反轉(zhuǎn)控制信號互鎖，以免出現(xiàn)邏輯控制錯誤。