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陶瓷过滤机系统中模数与数模转换电路的设计

2020-12-16

  在陶瓷过滤机的控制中,采集到或是输出作为控制量之信号有两类∶一种是电压或电流模拟信号;另一种是开关量的数字信号。在该过滤机控制器中,为采集与输出模拟信号,硬件使用SPI总线接口对A/D量与D/A量进行转换,提供六路模拟量输入,检测三路液位传感器、两路压力传感器和一路核辐射密度监测仪的电流信号(4~20mA),提供两路可编程模拟量输出(0~10V以及4~20mA)。

  一、SPT总线设计:

  SPI是一全双工串行的接口,它们设计成可以处理在一个给定总线方面多个互连的主机和从机。在一些数据输送过程中,接口上只能有一个主机和一个从机能够通信。在单次数据输送中,主机总是向从机发送一个字节数据,而从机也总是向主机发送一个字节数据。

  8位传输起始和停止时间的定义取决于器件为主机还是从机,以及CPHA变量的设定,在器件作为主机之时,传输的起始是由包含了发送数据字节的主机进行指示。这时,主机可以激发时钟并且开始传输。在传输的末后一个时钟周期结束之时,传输便结束。在器件是为从机且CPHA=0时,传输于SSEL信号激发之时开始,并且在SSEL转变成为高电之时结束。在器件是为从机且CPHA=1时,如果该器件被选择,传输从头一个时钟沿开始,并在数据采样的末后一个时钟沿结束。

  二、A/D转换模块电路设计:

  陶瓷过滤机系统采用16位AD芯片AD7706作为检测液位传感器信号。AD7706是检测低频率电压信号中应用广泛的模拟转换芯片,采用一个(sinNxr/sinx)函数低通滤波器。

  该芯片可以直接与传感器直接相连,它可以达到16位的精度,输入信号脚与芯片内的可编程放大器相连,通过软件编程,可以将信号选择发大1-128倍,并且可以选择使芯片对放大后的信号采用可调节的数字滤波。AD7706工作电压稳定在4.75v~5.25v之间。

  为了与LPC2292兼容,陶瓷过滤机系统采用5v的工作电压,2.5v的参考电压由输出电压精度较高的MC1403提供。将压力、液位仪表变送器输出信号为0~20mA的电流信号接到X7上,通过串250欧姆的将电流信号转换为0~2.5v的电压信号,将该电压信号直接连接芯片的一路放大引脚,选择2倍的放大系数。

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