摘要：利用電容稱重傳感器測(cè)量載荷時(shí)，真實(shí)載荷信號(hào)非常微弱，如果不進(jìn)行有效的濾波處理，會(huì)導(dǎo)致稱重結(jié)果的不準(zhǔn)確。文章對(duì)傳感器輸出電壓進(jìn)行了分析研究，用MATLAB仿真軟件分析了濾波算法的性能，提出了基于數(shù)字處理芯片TMS320VC5416的濾波方案。試驗(yàn)結(jié)果表明：系統(tǒng)設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)期的要求。
關(guān)鍵詞：電容傳感器；車輛；稱重；濾波器；DSP

用電容稱重裝置測(cè)量載荷，由于工作環(huán)境惡劣，會(huì)使電容稱重傳感器的輸出結(jié)果存在很多干擾，而電容稱重傳感器的真實(shí)載荷信號(hào)非常微弱，這樣會(huì)使真實(shí)的載荷信號(hào)淹沒(méi)在于擾信號(hào)中，如果不進(jìn)行有效的濾波處理，就會(huì)導(dǎo)致稱重結(jié)果的不準(zhǔn)確。因此，濾波器設(shè)計(jì)是車輛電容稱重裝置中的關(guān)鍵技術(shù)之一，它直接關(guān)系到測(cè)量的精度。通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡將信號(hào)調(diào)理電路的模擬電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中，利用MATLAB仿真軟件對(duì)濾波算法的性能進(jìn)行分析，并將數(shù)字濾波算法程序下載到DSP芯片TMS320VC5416中，配合整個(gè)電容稱重裝置對(duì)車輛載荷稱重的分析。

1 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
文中采用了以DSP芯片TMS320VC5416為核心的系統(tǒng)方案。測(cè)試系統(tǒng)如圖1所示。從結(jié)構(gòu)上說(shuō)系統(tǒng)包括4部分：電容稱重傳感器、信號(hào)調(diào)理電路、USB數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)處理電路。

電容稱重傳感器可以將車輛前后軸重量的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙萘康淖兓?。信?hào)調(diào)理電路選用了具有消除雜散電容影響能力的四相檢測(cè)電荷轉(zhuǎn)移式微電容測(cè)量線路。通過(guò)數(shù)據(jù)采集卡可以把信號(hào)凋理電路的模擬電壓值轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字量，通過(guò)USB數(shù)據(jù)總線與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信，將采集到的含有電壓信息的數(shù)字量信息存儲(chǔ)到計(jì)算機(jī)中，借助于計(jì)算機(jī)中面向?qū)ο蟮臄?shù)據(jù)采集軟件和文中的數(shù)字濾波器，可以將結(jié)果進(jìn)行分析、計(jì)算、曲線擬合和繪圖。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)以DSP為核心，組成一個(gè)集信號(hào)采集、處理為一身的電容稱重系統(tǒng)。系統(tǒng)硬件電路由模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路、復(fù)位電路、電源電路等組成。如圖2所示。

模／數(shù)轉(zhuǎn)換電路將采集到的實(shí)時(shí)信號(hào)變?yōu)閿?shù)字信號(hào)以供濾波器進(jìn)行處理。電源模塊提供系統(tǒng)工作所需的各種電壓，如I／O電壓、內(nèi)核電壓等等。本系統(tǒng)中采用了較低工作頻率的DSP復(fù)位時(shí)鐘模式。JTAG接口供數(shù)字信號(hào)處理芯片下載程序以進(jìn)行調(diào)試。