基于雙ATmega128的安檢力學(xué)試驗(yàn)機(jī)設(shè)計(jì)

圖4中，RG為增益電阻，IN1和IN2為傳感器輸出的2個(gè)差分信號(hào)，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(dòng)干擾信號(hào)，C2抑制的是兩輸入端的共模干擾；根據(jù)AD8221數(shù)據(jù)手冊(cè)，選用300 Ω的增益電阻將信號(hào)放大100倍左右，即將傳感器輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換到0～2．5 V范圍內(nèi)。在本設(shè)計(jì)中，共使用3路放大電路，分別對(duì)拉／壓力傳感器和2路位移傳感器輸出信號(hào)調(diào)理。
2．3 模擬量采集電路
本系統(tǒng)對(duì)于模擬信號(hào)采集精度的要求很高，ATmega128單片機(jī)內(nèi)部10位A／D轉(zhuǎn)換器無(wú)法滿足。根據(jù)要求選用美國(guó)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(jì)中，傳感器輸出信號(hào)經(jīng)過(guò)放大濾波等處理后，可看作為差分信號(hào)，因此通過(guò)軟件配置AD7718為8通道單端輸入模式。設(shè)計(jì)時(shí)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(shí)必須將模擬地和數(shù)字地隔離開來(lái)，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(yàn)的要求，需要控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和正反轉(zhuǎn)，本設(shè)計(jì)通過(guò)單片機(jī)控制變頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)這些功能。設(shè)計(jì)中使用開關(guān)量輸出控制變頻器A100-3022的外部端子FWD、REV來(lái)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)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(hào)控制變頻器的輸出頻率。具體實(shí)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(yàn)，對(duì)電動(dòng)機(jī)所帶動(dòng)的升降機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度有嚴(yán)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(duì)變頻器的頻率進(jìn)行給定，這種對(duì)頻率的改變實(shí)時(shí)性較差，而且也無(wú)法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作。本設(shè)計(jì)選用AD5324輸出0～5 V電壓信號(hào)作為頻率調(diào)整的信號(hào)。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(qiáng)負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力。
2．4．2 開關(guān)量輸入輸出電路設(shè)計(jì)
本試驗(yàn)機(jī)使用機(jī)械結(jié)構(gòu)形式的限位開關(guān)ME-8104，作為升降機(jī)構(gòu)的上、下限位。設(shè)計(jì)時(shí)在限位開關(guān)與單片機(jī)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(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)；開關(guān)量輸出主要用于控制電機(jī)正反轉(zhuǎn)。在變頻器上有2路控制端子，直接用繼電器信號(hào)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(guò)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(hào)互鎖，以免出現(xiàn)邏輯控制錯(cuò)誤。