带8通道12位AD转换器ADuC812及其应用
4应 用
基于ADuC812的诸多特点,如果加上必要的外部信号调理电路,就可以构成一个完整实用的数据采集及控制系统,并且系统的硬件结构非常简单。
图1是一个由ADuC812构成的动平衡机测量系统。
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转子在旋转过程中,由于不平衡而产生离心力引起摆架系统振动,动平衡机通过传感器将此机械振动量变成电信号,然后经平面分离、衰减和定标调整、滤波放大等处理电路,最后由
指示仪表进行显示。动平衡机在平衡转子时,转子的任一平面上有不平衡量,必然要在左右两个支承上同时引起振动,振动的大小可以通过左、右两个传感器测量出来,设m1r1和m2r2为左右校正面上的不平衡量,左校正面上的单位不平衡量在左右两端引起的振动分别为αL1和αR1,右校正面上的单位不平衡量在左右两端引起的振动分别为αL2和αR2,左右两端总的振动为VL和VR,如图2所示,则有,
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式中,Δ=αL1αR2-αR1αL2是方程组的系数行列式,如果通过分压电路,将右端的振动量取出
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经过R00和R900相敏检波,可将右端的振动信号VR在00和900方向上进行分解,设分别为VR0和VR90,而经过L00和L900相敏检波,可将左端的振动信号VL在00和900方向上进行分解,设分别为VL0和VL90,则左右两端的振动的幅值分别为:
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因此,相敏检波后,得到了左右两端两个相位差为90°的分量,对它们进行A/D转换后,由MCU分别计算左右两端的幅值和相角,振动的幅值|VL|和|VR|反映了左右两端振动的大小,通过|VL|和|VR|的计算,可解算出左右两端不平衡量的大小,而振动的相位ΦL和ΦR反映了不平衡量所处的位置,相角的计算可求出不平衡量所在的相位,指示出重点或轻点的相位位置。
转子的转速由外部中断0脚控制定时/计数器0的计时时间来实现,由8051的定时/计数器在工作方式0和方式1的结构可看出,当TCON的TR0位为 1,TMOD的GATE位为1,且T0工作于定时方式时,内部振荡信号经过12分频后给T0提供时钟信号,T0计数与否与外部中断0的电平高低有关,如果 INT0=0,T0不计数,如果INT0=1,T0开始计数,这样就可测量脉冲宽度,通过光电头将转子的转速转换成脉冲信号后再2分频,得到频率为转子旋转频率一半的方波信号,通过方波信号的高电平去控制T0的计数,该数值为转子的旋转周期,由转子的旋转周期可得到转子的转速大小。
转子转速及不平衡量的计算通过外部中断0完成,光电头产生的脉冲信号经2分频后,得到频率为转子旋转频率一半的方波信号,该信号加到INT0上,将外部中断0设置成边缘触发,在每个方波的下降沿产生中断,MCU读取TL0 和TH0寄存器值,并将TL0和TH0清零,开始下一次计时,然后根据TL0和TH0的数值,计算转子转速,并根据TL0和TH0中转子旋转周期值的四分之一配置定时/计数器1的TL1和TH1,定时/计数器1工作于定时方式,通过定时/计数器1的中断由两路DAC产生相位差为90°两路方波信号,用于对振动信号的相敏检波,MCU对ADC0~ADC3进行A/D转换,计算左右两平面的不平衡量的大小和相位,然后将转速及不平衡量的大小和相位送8279进行显示。不平衡量测量的流程图如图3所示。该系统用于一台涡轮转子动平衡机的改造,收到了预期的效果。
参考文献
1 叶能安,余汝生主编.动平衡原理与动平衡机.武汉:华中工学院出版社,19852 房小翠,王金凤编著.单片机实用系统设计技术.北京:国防工业出版社,1999
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