基于DSP的焊接電流檢測系統(tǒng)設(shè)計
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要對焊接質(zhì)量進行精確控制的關(guān)鍵是焊接電流及其狀態(tài)電流參數(shù)的在線檢測。目前國內(nèi)外測量電阻焊焊接電流有效值的方法有兩大類，即模擬法和數(shù)字法。其中數(shù)字法中的逐點積分法檢測精度高，得到了廣泛的應(yīng)用[2]。該方法會占用大量的CPU時間[3]，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，各種高速高性能處理芯片不斷出現(xiàn)，因此本文設(shè)計了基于DSP的電流檢測系統(tǒng)，它可以實現(xiàn)電流的快速準確檢測。
1 系統(tǒng)硬件設(shè)計
電流檢測系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖1，本系統(tǒng)中采用了美國德州儀器公司(TI)的TMS320LF2812DSP 作為主控芯片，該處理器是目前國際上最先進、功能最強大的32位定點DSP芯片之一，它既具有數(shù)字信號的處理能力，又具有強大的事件管理能力和嵌入式控制能力。
檢測系統(tǒng)硬件由傳感器模塊、信號調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、DSP模塊、鍵盤/LCD模塊組成。系統(tǒng)的信號處理電路包含兩個模塊。模塊1先對傳感信號進行積分、信號調(diào)理后，通過微分和過零比較電路，用于電流信號的檢測；模塊2將傳感器送來的信號進行積分、信號調(diào)理后，送到12位A/D轉(zhuǎn)換器MAX191中，最后由DSP進行逐點積分檢測計算，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(shù)值，計算的結(jié)果送到LCD液晶顯示屏顯示。
在本系統(tǒng)中，A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換位數(shù)、分辨率、轉(zhuǎn)換速度對檢測系統(tǒng)的系統(tǒng)精度很重要。以往用單片機利用逐點積分法進行電阻焊焊接電流的檢測時，模數(shù)轉(zhuǎn)換大多采用8位數(shù)字輸出的ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器，它的分辨率僅為0.390 6%，轉(zhuǎn)換時間約為100 μs，A/D轉(zhuǎn)換誤差和漏采誤差都較大，造成測量精度低。為了節(jié)約轉(zhuǎn)換時間、提高檢測精度，擬采用12位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器MAX191，它的分辨率為0.024 4%，其轉(zhuǎn)換時間為7.5 μs，比ADC0809快大約13倍。用它進行模數(shù)轉(zhuǎn)換，可提高分辨率，減小A/D轉(zhuǎn)換誤差，同時可以通過增加A/D采樣次數(shù)來縮小采樣間隔，減少漏采誤差，可以保證高精度控制的要求。
系統(tǒng)采用霍爾傳感器進行電流檢測，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(yīng)用在通信電源、電化學、電源電池監(jiān)測、電焊機、電動機監(jiān)測等場合[4-5]，具有良好的通用性。但由于霍爾元件為磁感應(yīng)元件，容易受環(huán)境溫度影響，本系統(tǒng)通過在檢測電路中添加一個溫度傳感器(圖1)進行溫度補償，系統(tǒng)在檢測前進行標定，通過測量環(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，DSP就能夠根據(jù)不同的溫度進行軟件補償，從而提高檢測準確度。
2 系統(tǒng)軟件設(shè)計
2.1 電流檢測程序設(shè)計
由系統(tǒng)硬件設(shè)計可知，當檢測系統(tǒng)的信號處理線路檢測到有電流信號的時候，會向DSP的INT1發(fā)送一個觸發(fā)信號，使DSP產(chǎn)生中斷并調(diào)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，使積分線路進行積分；將用于數(shù)據(jù)處理的寄存器清零；然后對A/D轉(zhuǎn)換器進行數(shù)據(jù)采集；采集數(shù)據(jù)后進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(shù)并繼續(xù)檢測。
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