|
|
基于C8051F单片机的红外轴温探测器零点校正技术 在数据采集系统中，前级放大器的零点漂移是探测误差的主要来源，特别是在环境恶劣的条件下。例如，用于铁路轴温检测的红外探头，要在环境温度—40℃至+55℃的范围内可靠的工作，其零点的温漂范围很大，是很难采用简单的软件修正和硬件补偿技术完全解决的。本文介绍利用c8051f007单片机，在进行温度数据采集和处理的同时，通过片上dac对前级放大器进行零点自动调整，采用“软硬兼施”的闭环调整方法，补偿了系统的零点漂移。 根据本课题的特点，由于环境温度变化的速度十分缓慢，当采集时间相对环境温度变化较短时，可以认为在采集过程中零点的漂移量是相对固定的。那么，当传感器差动放大器的输入端上产生零点漂移时，我们可以在非数据采集时间内动态地调整放大器的输出参考点，抵消掉零点漂移带来的影响。 传感器输出电压vs由零点电压vz和信号电压vr组成， 为了只将vr进行放大采集，我们将另行提供一个补偿电压vn，并且使vn=vz，将vs和vn输入到一个差模放大器的两输入端。设放大器的增益为g，则放大器输出为(vz+vr-vn)g。如果vn=vz，则输出为vrg，直接得到我们需要的电压。但实际中，vz会随时间缓慢变化，我们无法时刻做到vn=vz。而一旦vn≠vz，输出就会产生零点误差(vz-vn)g，尤其是在g很大的时候，误差会十分明显。 根据探测现场的实际情况，平时无列车通过，探头暂停采集的时候，我们可以利用adc不停地捕捉零点漂移，并通过dac输出补偿电压vn，随时去掉零点误差。而当列车通过探头的时间内，单片机停止校正并锁存dac调零输出，探头以此刻dac调整的输出状态作为探测零点开始进行工作。 主要器件介绍 仪表放大器ad620 ad620的输入端有着高达109ω的输入阻抗；输入失调电压30uv，输出失调电压400uv。输入偏置电流很低，通常在0.5na最高不超过2na；增益为100时，增益误差0.15%；增益100时的共模抑制比高达130db；输入噪声，输出噪声。除此以外，ad620的温度稳定性也十分优异：增益大于1时，增益的温度系数为-50ppm，输入失调电压和输出失调电压的平均温度系数分别为0.3uv/℃和5.0uv/℃。 与通用运放不同的是，通用运放大多用连接在输入与输出间的外部电阻控制自身闭环增益，而仪表放大器采用内部反馈网络，它的增益控制电阻是不与输入、输出端连接在一起的，有专门用来连接增益设置电阻的引脚。ad620通过接在1、8脚之间的电阻来设置增益大小，增益g与增益设置电阻之间的关系如公式1。
c8051f007单片机 本设计方案需要用到高速mcu和高精度adc、dac，silicon laboratories公司的高性能单片机c8051f007正好满足这一需要。该单片机集成了8051内核，但时钟频率更高，处理能力更强。片上集成8通道12位adc和2个12位dac，除了完成采集和处理任务之外，还有足够的模拟部件进行零漂调整。比用分离元件既提高了可靠性，又简化了电路，也降低了成本。 ·片上集成dac 在本应用中，bit2到bit0设置成“000”，也就是12位转换数值的msb到lsb存在dac0h的bit3到dac0l的bit0。 |
|
|
|
|
|
|
|
学习单片机的必经之路——单片机之路,永久域名：www.mcuway.com
|
