一種單片機(jī)控制的特斯拉計的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及智能控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單片機(jī)控制的特斯拉計。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，霍爾傳感器已經(jīng)應(yīng)用到各個行業(yè)。由于利用霍爾傳感器測量磁場的靈敏度高、適應(yīng)范圍寬，既可測量恒定磁場，又可測量交變磁場，故此它的使用越來越廣泛。但是在使用霍爾傳感器測量過程中，它容易由于人為因素而造成損壞，這樣就需要重新安裝新的探頭。但是不同探頭的靈敏度和不等位電勢不同，因此，需要重新標(biāo)定，而標(biāo)定過程比較復(fù)雜，需要較高精度的專業(yè)定標(biāo)設(shè)備，一般用戶不具備這樣的條件。目前國內(nèi)的同類產(chǎn)品是在用戶使用前已經(jīng)完成定標(biāo)，如果探頭損壞就只能返廠重新定標(biāo)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型旨在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種單片機(jī)控制的特斯拉計，該裝置通過對標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下探頭的信息進(jìn)行采集，將采集的信息放在存儲器中，當(dāng)需要對新探頭進(jìn)行校準(zhǔn)時，與采集到的標(biāo)準(zhǔn)信息進(jìn)行對比，從而實(shí)現(xiàn)對探頭的定標(biāo)和調(diào)零；實(shí)現(xiàn)了在更換探頭后自動進(jìn)行定標(biāo)和調(diào)零，且具有較高測量精度和較大測量范圍。
[0004]本實(shí)用新型的一種單片機(jī)控制的特斯拉計，是由CPU、存儲器、鍵盤顯示電路、光電隔離器、串行通訊接口、上位機(jī)、待測磁場、霍爾探頭和采樣與峰值測量電路構(gòu)成，所述的光電隔離器、存儲器和鍵盤顯示電路均與CPU聯(lián)接，上位機(jī)通過串行通訊口與CPU聯(lián)接，待測磁場、霍爾探頭、信號預(yù)處理電路、信號放大電路、數(shù)字調(diào)零電路、采樣與峰值測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器和光電隔離器依次電路連接，光電隔離器與D/A轉(zhuǎn)換器、壓控恒流源和霍爾探頭依次電路連接，D/A轉(zhuǎn)換器、數(shù)字調(diào)零電路和A/D轉(zhuǎn)換器依次連接。
[0005]作為本實(shí)用新型的進(jìn)一步改進(jìn)，光電隔離器與信號放大電路線路連接，數(shù)字調(diào)零電路、頻率測量電路和光電隔離器依次線路連接。
[0006]本實(shí)用新型的一種單片機(jī)控制的特斯拉計，通過對探頭工作電流的控制和標(biāo)準(zhǔn)特斯拉計對霍爾探頭進(jìn)行標(biāo)定，利用單片機(jī)對霍爾探頭進(jìn)行相關(guān)參數(shù)的讀取和控制，且具有較高測量精度和較大測量范圍，從而實(shí)現(xiàn)對探頭的自動標(biāo)定和調(diào)零，免去了繁瑣的定標(biāo)工作和所產(chǎn)生的誤差，實(shí)現(xiàn)了特斯拉計的高效率高精度測量、測量準(zhǔn)確、誤差小、對探頭的自動定標(biāo)和調(diào)零，免去繁瑣的定標(biāo)工作和在定標(biāo)是產(chǎn)生的誤差，實(shí)現(xiàn)了特斯拉計的高效率高精度測量。
【附圖說明】
[0007]圖1是本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)框圖；
[0008]圖2是本實(shí)用新型MAX541接口電路圖；
[0009]圖3是本實(shí)用新型0P07程控放大電路圖；
[0010]圖4是本實(shí)用新型數(shù)字調(diào)零電路圖；
[0011]圖5是本實(shí)用新型峰值檢測保持電路圖；
[0012]圖6是本實(shí)用新型MAXllO工作原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖1至附圖6對本實(shí)用新型的一種單片機(jī)控制的特斯拉計，作進(jìn)一步說明。
[0014]本實(shí)用新型的一種單片機(jī)控制的特斯拉計，是由CPU、存儲器、鍵盤顯示電路、光電隔離器、串行通訊接口、上位機(jī)、待測磁場、霍爾探頭和采樣與峰值測量電路構(gòu)成，所述的光電隔離器、存儲器和鍵盤顯示電路均與CPU聯(lián)接，上位機(jī)通過串行通訊口與CPU聯(lián)接，待測磁場、霍爾探頭、信號預(yù)處理電路、信號放大電路、數(shù)字調(diào)零電路、采樣與峰值測量電路、A/D轉(zhuǎn)換器和光電隔離器依次電路連接，光電隔離器與D/A轉(zhuǎn)換器、壓控恒流源和霍爾探頭依次電路連接，D/A轉(zhuǎn)換器、數(shù)字調(diào)零電路和A/D轉(zhuǎn)換器依次連接。光電隔離器與信號放大電路線路連接，數(shù)字調(diào)零電路、頻率測量電路和光電隔離器依次線路連接。
[0015]本技術(shù)方案中，其實(shí)是以單片機(jī)AT89C52為核心，還包括一個雙通道雙極性的A/D轉(zhuǎn)換器MAX110、串行十六位D/A轉(zhuǎn)換器MAX541、一個定標(biāo)參數(shù)表格存儲器X24128、用1602IXD組成的顯示電路以及與微機(jī)通訊的RS232串行通訊接口，信號放大電路為0P07程控放大電路，光電隔離器為TLP521。
[0016]本實(shí)用新型的一種單片機(jī)控制的特斯拉計其磁場測量主要由霍爾探頭、壓控恒流源、信號放大電路、A/D轉(zhuǎn)換器組成。所有與模擬電路有關(guān)的低頻接口控制線都采用光電耦合器TLP521進(jìn)行隔離。串行通信接口電路選用低功耗的MAX232完成TTL一RS232電平的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與上位機(jī)間的通信。定標(biāo)參數(shù)存儲在串行存儲器X24128中，從而實(shí)現(xiàn)自動定標(biāo)操作。顯示電路采用芯片1602實(shí)現(xiàn)，用LCD來顯示主機(jī)的實(shí)時測量數(shù)據(jù)，按鍵采用中斷方式響應(yīng)。特斯拉計對于測量永磁品表面磁場強(qiáng)度，主要是對永磁產(chǎn)品的質(zhì)量及充磁后性能一致性的評估有十分重要的意義。
[0017]用AT89C52單片機(jī)對特斯拉計的定標(biāo)和調(diào)零進(jìn)行控制；CPU輸出的控制信號經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換，控制壓控恒流源。當(dāng)磁場強(qiáng)度小于1.0T時，霍爾探頭輸出與線圈測得的實(shí)際場強(qiáng)一致，呈良好線性。這時，可通過改變探頭的工作電流I，使霍爾電壓VH與測量線圈獲得的磁感應(yīng)強(qiáng)度B成一定的比例關(guān)系，完成線性區(qū)的標(biāo)定。當(dāng)磁場強(qiáng)度于1.2T時，霍爾探頭輸出呈非線性，A/D轉(zhuǎn)換的結(jié)果必須進(jìn)行修正才能得到被測磁場的準(zhǔn)確值。這時只要單片機(jī)讀取與特斯拉計接口處所封裝的E2PR0M中相應(yīng)的值，經(jīng)過插值運(yùn)算即可得到磁場的值。
[0018]MAX541接口電路，如圖2所示，是美國MAXM公司生產(chǎn)的D/A轉(zhuǎn)換芯片，它是低功耗(1.5mW)，無緩沖電壓輸出，用單+5V電源工作的串行16位數(shù)模轉(zhuǎn)換器。其轉(zhuǎn)換時間為I μ s，輸出電壓變換范圍為OV?Vkef。模擬輸出電壓VOUT的輸出范圍由輸入不同的數(shù)字代碼來規(guī)律的控制，當(dāng)輸入的16位數(shù)字代碼全為O時，輸出電壓為O。當(dāng)輸入的16位數(shù)字代碼全為I時，輸出電壓為VREF即2.5V。輸出電壓的變化規(guī)律是，16位數(shù)字代碼從O開始，每次加I, 一直到全為I,對應(yīng)的輸出電壓一直從O開始每次增加。
[0019]0Ρ07程控放大電路，如圖3所示，由一組開關(guān)及電阻網(wǎng)絡(luò)和一個集成運(yùn)算放大器組成的程控放大電路，通過單片機(jī)控制可控模擬開關(guān)選擇性接通就可以得到不同的放大倍數(shù)，來滿足測量需求。由于采集的信號較弱，由于被測信號很小，需要選用性能優(yōu)良的放大器才有可能實(shí)現(xiàn)對這種弱信號的準(zhǔn)確放大。因此在器件選擇上應(yīng)選用高精度、低漂移、高穩(wěn)定度的運(yùn)放0P07。模擬開關(guān)的A、B腳與單片機(jī)Pl.6、P1.7控制，通過檢驗(yàn)測量數(shù)值的大小，選擇合適的放大系數(shù)，達(dá)到程控的目的。
[0020]數(shù)字調(diào)零電路，如圖4所示，對各種探頭不同的量程進(jìn)行調(diào)零，并將對應(yīng)的補(bǔ)償電壓數(shù)值存在E2PROM中；測量過程中量程轉(zhuǎn)換或手動選擇量程后，可直接查詢相應(yīng)的數(shù)值，由D/A轉(zhuǎn)換器輸出補(bǔ)償電壓給數(shù)字調(diào)零電路，進(jìn)行調(diào)零。由于采用了高精度的A/D和D/A轉(zhuǎn)換器，調(diào)零后的不等位電勢小于0.lmV。可以保證較精確的測量。
[0021]采樣與峰值測量電路與保持電路，如圖5所示，LF398是采樣保持專用的芯片。LF398是美國國家半導(dǎo)體公司研制的集成采樣保持器。它只需外接一個保持電容就能完成采樣保持功能，其采樣保持控制端可直接接于TTL、CMOS邏輯電平，輸入偏移調(diào)節(jié)由單腳執(zhí)行。電源電壓Vcc為(+5?+18 )V;Vee為(-5?-18 )V，額定功耗為500mW，工作溫度為O?70°C，輸入電壓彡電源電壓，保持電容短路時間為10秒。將AP1.2、AP2.0、AP2.1、AP1.3、AP2.2、AP2.3與單片機(jī)的Pl.2、P2.0、P2.1、Pl.3、P2.2、P2.3連接，經(jīng)同相光電隔離后的控制信號，分別用來控制正、負(fù)峰值的檢測與保持。
[0022]A/D轉(zhuǎn)換電路，如圖6所示。由于MAXl 10精度高，速度快而廣泛應(yīng)用于醫(yī)用信號采集、便攜式儀表、壓力、溫度測量系統(tǒng)。MAXllO模數(shù)轉(zhuǎn)換器采用內(nèi)部自動校準(zhǔn)技術(shù)，無須借助外部電路就可達(dá)到土 14位的分辨率，并能指出超量程位。工作電源電流僅550 μ Α,使其能理想地應(yīng)用于高分辨率檢測的場合，采用±5V電源供電，可對-3V至+3V范圍內(nèi)的差分模擬信號進(jìn)行變換。
【主權(quán)項】
1.一種單片機(jī)控制的特斯拉計，是由CPU、存儲器、鍵盤顯示電路、光電隔離器、串行通訊接口、上位機(jī)、待測磁場、霍爾探頭和采樣與峰值測量電路構(gòu)成，其特征在于光電隔離器、存儲器和鍵盤顯示電路均與CPU聯(lián)接，上位機(jī)通過串行通訊口與CPU聯(lián)接，待測磁場、霍爾探頭、信號預(yù)處理電路、信號放大電路、數(shù)字調(diào)零電路、采樣與峰值測量電路、A/d轉(zhuǎn)換器和光電隔離器依次電路連接，光電隔離器與D/A轉(zhuǎn)換器、壓控恒流源和霍爾探頭依次電路連接，D/A轉(zhuǎn)換器、數(shù)字調(diào)零電路和A/D轉(zhuǎn)換器依次連接。
2.如權(quán)利要求1所述的一種單片機(jī)控制的特斯拉計，其特征在于光電隔離器與信號放大電路線路連接，數(shù)字調(diào)零電路、頻率測量電路和光電隔離器依次線路連接。
【專利摘要】本實(shí)用新型的一種單片機(jī)控制的特斯拉計涉及智能控制技術(shù)領(lǐng)域，是由CPU、存儲器、鍵盤顯示、上位機(jī)和光電隔離器構(gòu)成，光電隔離器、存儲器和鍵盤顯示均與CPU聯(lián)接，上位機(jī)通過串行通訊口與CPU聯(lián)接，待測磁場、霍爾探頭、信號預(yù)處理、信號放大、數(shù)字調(diào)零、采樣與峰值測量、A/D轉(zhuǎn)換器和光電隔離器依次電路連接，光電隔離器與D/A轉(zhuǎn)換器、壓控恒流源和霍爾探頭依次電路連接，D/A轉(zhuǎn)換器、數(shù)字調(diào)零和A/D轉(zhuǎn)換器依次連接。本實(shí)用新型的一種單片機(jī)控制的特斯拉計，具有較高測量精度和較大測量范圍，從而實(shí)現(xiàn)對探頭的自動標(biāo)定和調(diào)零，免去了繁瑣的定標(biāo)工作和所產(chǎn)生的誤差，實(shí)現(xiàn)了特斯拉計的高效率高精度測量、測量準(zhǔn)確、誤差小、對探頭的自動定標(biāo)和調(diào)零。
【IPC分類】G05B19-042, G01R35-00, G01R33-07
【公開號】CN204302480
【申請?zhí)枴緾N201520004099
【發(fā)明人】史中達(dá), 林雨晴, 孔德健, 趙旭, 郭向東, 劉冬洋
【申請人】東北石油大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月6日