基于AVR和振弦式渗压计的大坝监测系统设计

防雷击电路由玻璃放电管(防雷管)、双向瞬变二极管和热敏电阻组成。当强电流(高于玻璃放电管的放电电压)来时，放电管两端会产生弧光放电，气体电离放电后，两端电压以10-9秒量级的速度迅速降低，从而保护电路。在有可能出现续流的地方，为防止玻璃放电管击穿后长时间导通而损坏，电路中串联热敏电阻。双向TVS(导通电压定位6 V>5 V)，在这里起到备用通路的作用。它可在正反两个方向将其工作阻抗立即降至很低的导通值，并将电压钳制到预定水平，从而提高了防雷电路的可靠性。
3．2 激振检测电路
作为整个系统的主体部分，首先给出总的电路图，如图5所示。

3．2．1 激振电路
目前，振弦式传感器激励方式主要有高压拨弦和低压扫频激振两种。由于系统运行在低压状态，故采用低压扫频激振。根据传感器的固有频率选择合适的频率段，对传感器施加频率逐渐变大的扫频脉冲串信号，当激振信号的频率和钢弦的固有频率相近时，钢弦能快速达到共振状态，此时产生感应电动势且振幅最大，传感器输出的频率信号信噪比较高且便于测量。
本系统选用的传感器振弦的固有频率为450～5 000 Hz，故可以充分利用AVR微处理器。运用软件设计，设置ATmega128单片机的引脚PB44输出PWM信号进行激振，激振输出的信号经过光电隔离放大整形电路，进入单片机的ADC接口(PF0)，完成对感应电动势的采集。通过程序设计，将最大感应电压信号对应的频率保存在片内存储器中，从而完成对渗压计的激振。对于以后的激振将一直采用此频率，从而确保系统能获得高精度的测量结果，流程图如6所示。

3．2．2 信号调理检测电路
对传感器进行扫频激励后，传感器将返回幅度不断衰减的正弦信号，由于信号幅度较小，在1 mV左右，因此需要对信号进行放大。本系统选用INA326精密仪表放大器，其适用于单电源、低功耗和精密测量的应用场合，并可保持良好的线性。如图5，INA326的增益它的增益可通过与输入信号隔离的外部增益电阻来设置，而且工作性能稳定。电路中分别由R1、R2、R5、R6设置，增益G1=2R2／R1，G2=2 R6／R5。外接电阻除与增益有关外，也直接影响到稳定性及温度漂移，因此要求精度高时要采用低温度系数的精密电阻。为尽量减少在脚1与脚8的杂散电容量，而且将脚4与脚7直接用电容相连接。