基于嵌入式操作系統(tǒng)的磁場測量系統(tǒng)的設(shè)計
(1)為了實現(xiàn)多路磁場傳感器的信號輸入,設(shè)計中采用片選芯片74HCl5進行通道的選擇。通過對74HCl53控制端S0,Sl輸入不同的數(shù)據(jù)組合(00,10,0l,11),輸出端lY和2Y就可實現(xiàn)不同輸入通道的選擇。
(2)在整個系統(tǒng)的電路設(shè)計中,前置放大電路的主要作用是將傳感器輸出的、和磁場強度成正比的微弱電壓信號放大。根據(jù)其要求,設(shè)計的前置放大電路采用了差動放大的方式,電路如圖3所示。它具有高共模抑制比、輸入阻抗高、輸出阻抗低、失調(diào)小、溫漂小、線性好等優(yōu)點。
(3)磁場測量系統(tǒng)對不同的測量對象進行測量時,磁場傳感器的感應(yīng)強度都會不同。要實現(xiàn)不同測量對象自適應(yīng)量程的切換,必須設(shè)計一個放大倍數(shù)可調(diào)的模塊,而且放大倍數(shù)的范圍應(yīng)較廣。現(xiàn)采用BURR-BROWN公司的PGA202/203程控儀表放大器,該芯片無需外圍芯片,而且PGA202與PGA203經(jīng)級聯(lián)可組成從l~8000倍的16種程控增益。放大范圍可滿足系統(tǒng)的需要。
(4)因磁場檢測時會受到環(huán)境中其它外部磁場的干擾而輸出偏移電壓,所以在電路設(shè)計中設(shè)有自動調(diào)零電路,在每次儀器使用前進行自動校準。實現(xiàn)方法是在輸入端增加一個開關(guān),校準時輸入直接接地,測量時輸入接傳感器。主控制器將接地時的輸出記錄在數(shù)據(jù)區(qū)中,并將此輸出作為零點而實現(xiàn)自動調(diào)零。
(5)該儀器檢測的是交變磁場,所以對磁場的頻率檢測是必需的。實現(xiàn)方法是將磁場檢測信號通過一個過零比較器變成方波,方波經(jīng)過二極管將正電壓部分送至單片機的輸入捕捉引腳進行頻率檢測。
總之,前端信號處理模塊的設(shè)計關(guān)系到系統(tǒng)測量數(shù)據(jù)是否可靠和準確。在設(shè)計的過程中,遇到信號在程控放大倍數(shù)設(shè)置為1000的時候會出現(xiàn)失真的情況,究其原因,是器件PGA202的性能問題導(dǎo)致。所以必須根據(jù)器件的性能參數(shù)選擇合適的放大倍數(shù)。
linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)
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