主流仪表放大器芯片学习详解(1):AD620 六

2012-11-01 17:16:38来源: 互联网

1.5 A/D转换的实现

  前面提到STC12C5A60S2是一款具有A/D转换功能的单片机,具有使用方便、简单、功能多等特点,其A/D转换最快只需90个时钟周期(和其工作频率有关),本系统采用其实现A/D转换。

  STC12C5A60S2 将P1口作为8路A/D转换输入接口,在使用时只需将其设置为模拟接口,通过设置相应寄存器,便可完成A/D转换,不使用的管脚还仍可当普通管脚使用。本系统实现一路输入信号的A/D转换,因此只需设置一路即可,在本系统中使用P1.0口作为信号输入口。本系统实现A/D转换的原理如图5所示。

  

  1. 6 后续工作

  在AD完成后,还需进行数据分析,一般可以通过通信口(一般采用串口)发送给上位机,通过上位机对数据进行处理。根据具体系统的不同特点,数据处理方法也不尽相同,在此不做详细讨论。

  本系统对不同大小的信号进行A/D转换后,获取到了一系列实际数据和理论数据,如表1所示。

  

        通过Excel对A/D数据进行曲线绘制,发现系统A/D转换器具有较好的线性度。如图6所示。

  

  2 实际应用

  上文较详细的讨论了小信号的调理,A/D转换,及其处理方法,下面通过实例介绍其具体应用。

  电阻应变片作为一种传感元件,常用来监测物体形变,一般将应变片贴在构件侧点上,构件受力后由于测点发生应变,电阻发生变化,产生微弱的电压变化,通过检测微弱的电压变化,可计算得到构件形变程度,从而达到监测构件状况的目的,指导相关工程人员进行处理。

  本系统可应用在电桥产生的电压,一个电桥示意图如图7所示,图中R4、R3、R1、R2,为电桥4臂,R4、R3为阻抗大小固定电阻,R1、R2中一个为受力后阻值发生变化的电阻,R4、R3阻值大小相同,R1、R2未受力时阻值大小也相同。在未受力情况下,电桥3、4两点等电位,即电势差为0,如果将其作为AD620输入,则认为输入信号为0,称此时的电桥平衡。当R1或R2受力大小发生变化时,变化结果反映在其阻值上,通过欧姆定律可得,3、4两点电位不一样,即有电势差产生,此时电桥失衡,但此时的信号很微弱,不能直接采集,因此通过文中提到的信号调理电路,进行信号放大,即将电桥中3、4两点接入 AD620的2、3脚,通过放大后,然后进行A/D采集。

  

  本系统在仿真时,使用自己搭建的简易电桥,如图8所示。

  通过调节图中R2,产生不同的微弱信号,将简易电桥1,2端接入信号调理电路,后经A/D转换,即可实现微弱信号采集。简易电桥中1,2端对应图中3,4端。在此次模拟时,调节R2,使1,2两端产生约5.35 mV,调节信号调理电路中的外接电阻至160.7Ω,计算可得放大倍数约为308.4倍,A/D参考电压为4.256 V,通过测量AD620输出可得,电压大小为1.645 V,计算可得放大倍数G=1.647 V/5.35mV≈308,可知,放大效果良好(去除放大效果后,误差只有nV级)。通过多次A/D转换.返回结果均在0x018B左右,证明系统具有较高可信度(在实际系统中已有运用)。

  3 结论

  从芯片选型,电路设计等方便详细说明了小信号的采集系统的设计与实现:8位单片机STC12C5A60S2作为控制器和 A/D转换器;以AD620作为信号调理电路主芯片;以ICL7660S芯片为负电压产生芯片;电桥原理等。通过测试,很好地实现了功能,在实际系统中出色地完成了预期目标,具有一定实用价值。

关键字:仪表  放大器  AD620

编辑:神话 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/mndz/2012/1101/article_17370.html
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