有關(guān)信號采集功能中的信號調(diào)理的電路設(shè)計

翁盛煜

【摘要】目前在實際生活中，有許多種的物理信號是要進行深層次的檢測，這樣就可以實施計量以及掌控。本文在保持元硬件的前提下，采取一種全新的設(shè)計理念、方法，運用相關(guān)軟件來實施一些簡潔的設(shè)定，透過單片機來完成對光繼電器的控制及數(shù)字電位器的調(diào)節(jié)，從而實現(xiàn)對不同信號的采集的功能。

【關(guān)鍵詞】信號采集；單片機；信號調(diào)理電路

1.硬件設(shè)計

LTC1043CN是通過電容完成電壓的傳輸，使電壓由差分輸入變?yōu)閱味溯斎?，并起到了很好的信號隔離作無線機車信號系統(tǒng)是用無線信道方式代替軌道電路，傳輸行車信息的新型鐵路信號系統(tǒng)。它實現(xiàn)了列車與地面之間的雙向通信，列車可將其位置、速度等信息傳給車站，同時車站也可將行車信號和命令傳給列車，實現(xiàn)了對列車的閉環(huán)控制，不間斷地跟蹤、監(jiān)控列車運行，提高了列車運行的安全性。無線機車信號系統(tǒng)可分為2種類型：①列車從一個車站到另一個車站的整個運行過程中都有機車信號顯示，稱為連續(xù)式無線機車信號，用GSM-R無線傳輸方式實現(xiàn)；②列車從一個車站到另一個車站運行時，只有在臨近車站地區(qū)才有機車信號，稱為接近連續(xù)式無線機車信號，用普通數(shù)傳電臺即可實現(xiàn)。青藏鐵路就采用了接近連續(xù)式無線機車信號。用在本設(shè)計中雙電容的巧妙接法解決了熱電阻的三線制輸入問題。

放大電路由運放LT1013和數(shù)字電位器X9241M組成，放大增益由數(shù)字電位器X9241中三個數(shù)字電位器決定，使輸入信號經(jīng)過放大后均變?yōu)?～500mV的電壓信號，滿足模數(shù)轉(zhuǎn)換器允許的電壓輸入范圍。本部分電路僅完成信號輸入，是我們研制網(wǎng)絡(luò)化智能儀表的一部分，對于輸入信號模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)處理、顯示則由其它模塊完成。S4、S5、S6是控制一路輸入的光繼電器，采集該路信號時同時合上，其他電路是所有通道信號輸入的公共電路，只是根據(jù)輸入信號的不同，單片機改變其余光繼電器的狀態(tài)，形成不同的輸入電路。具體可分為以下幾種情況：

（1）采集1～5V電壓信號時：繼電器CH合上，P11、SI、P37斷開，通過電阻R2、R4實現(xiàn)分壓后變?yōu)?.25～1.25V的電壓信號加在數(shù)字電位器X9241的0號電位器V0的兩端，經(jīng)過軟件實現(xiàn)對該電位器的調(diào)節(jié)，令其滑動端的數(shù)值為25，按25J63（電位器內(nèi)共有63個電阻單元組成的陣列）這樣比例繼續(xù)分壓變?yōu)榧s100～500mV信號，加LTC1043CN的電容CS上，此時數(shù)字電位器X9241的其它3個電位器形成的放大倍數(shù)應(yīng)為1，才能保證在運放LT1013的輸出端最大電壓不超過500mV；具體如何設(shè)置這3個電位器滑動端的數(shù)值見后面軟件部分。

２．軟件設(shè)計

在設(shè)計中，電壓、電流、熱電偶、熱電阻等多種類型的輸入信號，完成了對各種輸入信號以及多種輸入范圍的高精度測量。設(shè)計中器件傳輸信號的線性度與信號高、低端的測量是關(guān)鍵，它們影響著測量的精度，在小信號測量時注意提升電位，大信號測量時注意電源的供給要留有余量。通過選擇精密的元器件，在軟件上做一些算法修正，這個信號調(diào)理電路的線性度很好，而且通過自校正算法克服了零漂。[科]

【參考文獻】

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