AD7705在货车超偏载检测中的应用(2)

进行A/D转换,这样有利于提高转换质量。当电源电压为5V,基准电压为2.5V时,器件可直接接受从0~20mV至0~2.5V摆幅范围的单极性信号和从0~ 20mV至0~ 2.5V范围的双极性信号。必须指出:这里的负极性电压是相对AIN(-)引脚而言的,这2个引脚应偏置到恰当的正电位上。在器件的任何引脚施加相对于GND为负电压的信号是不允许的。输入的模拟信号被A/D转换器连续采样,采样频率fs由主时钟频率f

CLK

图2 列车超偏载检测系统结构

和选定的增

本系统为适应不同轨道衡台面的要求,采用总线式分布结构,由检测站计算机经CAN总线与各个超偏载数据采集盒相连接,每个称重台面对应一个超偏载数据采集盒。由图2所示1点和2点的2个磁敏位置传感器,检测来自一个方向的车轮的到达与通过,经磁敏检测放大器与超偏载数据采集盒相连,与软件配合完成对列车的检轴、判型、测速和定位。而压力传感器经滤波、放大电路后与A/D卡相连接,当列车转向架的第2个车轮经过1点后,启动称重电路,与软件配合完成对通过列车称重数据的多通道同步高速采集。

益决定。增益(16~128)是通过多重采样并利用基准电容与输入电容的比值共同得到的。

模拟信号由 调制器变换为占空比被模拟电压调制(调宽)的数字脉冲串,然后在片内使用低通数字滤波器将其解释成16位二进制数码并滤去噪声,以完成A/D转换。AD7705采用一个(sinc3)函数低通数字滤波器,其在Z域转换函数表述为:

H(Z)=

-N

N1-Z3

而在频域内可写成:H(f)=

sin(N f/fs)N sin( f/fs)

3

式中 N但器件产生的噪声源主要来自半导体噪声和量化噪声,故PGA放大量和滤波器第1陷波频率越低,则输出的半导体噪声和量化噪声越小,A/D转换器的实际分辨率越高。

为提高A/D转换质量,AD7705提供自校准和系统校准2种功能选择。当环境温度和工作电压发生变化,或者器件的工作状态改变如输入通道切换、增益或数字滤波器第1陷波频率变动、信号输入范围变化等任一项发生时,必须进行一次校准,自校准过程在器件内部一次完成。系统校准则是对整个系统增益误差和偏移误差,包括器件内部误差进行校准。在选定的增益下,先后在外部给AIN(+)端施加零标度电压和满标度电压。根据零标度和满标度的校准数据,片内微控制器计算出转换器的输入输出转换函数的偏移和增益斜率,对误差进行补偿。

3 AD7705在超偏载信号检测中的应

用

输电线路周围存在着一个50Hz的交变磁场,若轨道衡信号电缆有相当一段长度与输电线路平行,则轨道衡的电子系统与大地之间形成的闭合回路相当于一匝线圈,交变磁场就会在信号传输线上激发起一个相当量值的电动势。特别是大功率输电线路,即使远离信号电缆,也会通过电磁耦合和静电耦合的途径在轨道衡的信号线上引起干扰,造成不必要的计量误差。大容量变压器、电机会产生很大的漏磁,会影响区域内轨道衡的电子系统,产生工频感应干扰,影响称重数据的准确。对于这类干扰,可利用AD7705内置的数字低通滤波器来抑制。

超偏载数据采集盒完整的前向测试通道如图3所示,图中AD7705能将从传感器接收到的很弱的输入信号直接转换成串行数字信号输出,而不用外接信号调理电路。输出的AD值通过SPI三线接口模式发送给MCU。在超偏载数据采集盒中为满足数据采集与处理的要求,其MCU采用TI公司的数字信号处理器(DSP)TMS320VC33,TMS320VC33是TI的3X系列推出比较晚的一款,其性能可以理解为C31的改进型;设计者有1MB的片内SRAM,

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