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模數轉換器在稱重儀表中的應用

發布時間:2020-10-22 09:51:34 |來源:網絡轉載

1概述
衡器作為國家重點管理的計量器具產品在國內外貿易結算、大宗物料計量、冶金、重型裝備、製造業工藝控製以及交通道路安全等諸多方麵發揮了重要作用。近幾年,電子技術的高速發展,促進了衡器技術的快速發展,由稱重儀表和傳感器組成的各類電子衡器也得到了廣泛的應用,特別是稱重儀表技術,在電子技術高速發展的支持下,稱重儀表在新產品開發、設計等方麵都取得了很大的進步,使稱重儀表從單一稱重顯示局向集成化、多功能化和智能化等高端儀表方向發展。然而,隨著市場競爭的越來越激烈,許多衡器廠家都推出了相應的稱重儀表;但由於設計不同,價格差距也較大,特別是在高端稱重儀表方麵,價格更是高得離譜。實際上,高端稱重儀表除了功能以外,主要是分辨率高,當然也包括外殼采用了的材料等。
目前,許多稱重儀表采用雙積分或三積分A/D轉換器,不但功耗大,麵積也大,分辨率一般隻能做到16位到18位,抗電磁波幹擾能力較差。特別是電磁波功率增大到一定程度(如對講機)時,就會對稱重數據造成較明顯的幹擾,使得讀數不穩,從而影響正常的稱重計量。CS1242的低功耗和24位的高分辨率,特別是它不足len?的麵積和超強的抗電磁波幹擾能力,非常適合用在附近有無線發射/接收設備的場合,CS1242在稱\    重儀表上的應用,較大提高了稱重儀表的性能和工作的可靠性。下麵就CS1242型模數轉換器特性、工作原理、與單片機接口電路設計、程序設計思路做詳細的闡述。
2CS1242特性及工作原理
可編程增益放大器(1~128倍)
∆∑模數轉換器
線性誤差:小於0.0015%FS
分辨率:24位,有效精度22位
二通道差動輸入
可編程增益:1~128
三線串行接口:兼容SPI總線接口
低功耗:最小0.6mW
電源配置:2.7V-5.5V
3CS1242模數轉換原理
其原理框圖如圖]所示。
AIN0-AIN3是CS1242的模擬信號輸入端,

稱重儀表原理框圖

傳感器輸出的毫伏級信號加到CS1242的模擬輸入端,單片機通過三線串行接口(SCLK、SDLSDO)選擇CS1242的通道、增益和輸出字速率,然後啟動A/D轉換,轉換結束後,讀取A/D結果。
4CS1242與單片機接口電路設計
與單片機接口部分電路原理圖如圖2所示。

與單片機接口部分電路原理圖

讀取A/D轉換結果後,單片機經過判斷、數字濾波、標度變換和譯碼後,送顯示驅動電路,再由顯示屏顯示出相應的稱重值,同時可以通過RS232接口輸出標準串行數據,也可由RS485接口實現遠距離傳輸。
在圖2中,Rl、R2、R3、R4為傳感器中的應變計,其輸出信號接到CS1242的模擬輸入通道1,R5、C3組成模擬與數字電源之間的RC濾波器,XT1為晶振,C1為模擬電源濾波電容,CS為片選控製端,是允許訪問串行口的控製線,當CS拉低時,串行口可作為三線接口來訪問。SDI為串行數據輸入端,SDO為串行數據輸出端,當CS=1時,SDO為高阻態。SCLK為串行時鍾,是數據位移入或移出ADC串行口的控製時鍾,隻有當CS=0時,串行口時鍾才能被端口邏輯識別。
5程序設計

5.1讀/寫片內寄存器其時序電路如圖3、圖4所示。

讀/寫片內寄存器其時序電路圖

5.2程序流程框圖
如圖5。

稱重儀表程序流程框圖

6試驗結果
為了檢驗應用CS1242型模數轉換器的稱重儀表準確度,我們參照了GB/T7724-1999的檢測方法,用標準信號源進行試驗,進口七位半電壓表監測,重複測試3次,結果見表1。

稱重儀表測試數據圖

7結束語
表1的測試結果是經過標度變換後得到的顯示值(未進行非線性修正),當量精度達到了0.001%,如果要得到更高的精度,還可采用多點非線性修正的方法。在稱重儀表設計中采用高分辨率模數轉換器,的確是提高儀表準確度的一種切實可行的方法。
 

 

 文章來源於網絡轉載,侵刪

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