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基于RS485总线的数据采集系统

发布时间:2020-07-21 17:26:32 阅读: 来源:挖掘机滤芯厂家

1 硬件设计

系统整体框图系统实质上是一个集散控制系统,更准确地说是一个远程数据采集系统,系统概念设计图如图1 所示,系统整体框架图如图2 所示。

1.1 系统模块设计

1.1.1 信号获取模块

系统采集大坝坝内各个方位的形变,这种形变反映出各个方位的压力值。选用NZS - 25 系列差阻式应变计,它是一种大量程大应变计,适用于大坝及其他混凝土建筑物内部、钢结构等的应变量测量。它与一般压力传感器的结构不同,是通过测量比值而得到压力值,其基本结构如图3 所示。

图3 中, R1 、R2为敏感电阻,其基准电阻值为40 Ω ,在其没有受压时,2 个电阻的阻值都不会发生变化,但是当受到外界作用的压力时, R1的电阻值会随着受到压力的不同而发生变化阻值保持不变,这样R1和R2上的压降不同,通过2 次测量分别得到R1 、R2上的压降, 再通过程序计算出它们的比值,就可以反映压力的变化。

1.1.2 信号放大模块

系统采用的压力传感器输出的电压信号为mV 级,电压信号过小,不能直接进行A/ D 转换,因此要对其进行放大,以达到转换器的要求。选用专用仪表放大器AD620 芯片。此芯片内部采用差动输入,共模抑制比高,差模输入阻抗大,增益高,精度也非常好,且外部接口简单。AD620 放大器向A/ D 转换器提供的模拟输入电压为- 2~2 V ,满足A/ D 转换器的要求。

1.1.3 A/ D 转换模块

转换模块选用ICL7135 芯片,其典型配置如图4 所示。

ICL7135的时钟由下位单片机的ALE 端提供,因为下位机在P0、P2 口没有扩展外围程序存储器和数据存储器,因此端提供的时钟频率为系统时钟频率的1/ 12 ;此外,由于前级放大部分采用AD620 ,它是双电源供电,所以ICL7135 也是双电源供电,且他们的电源要求相同。ICL7135 和下位单片机的连接采用串行连接,如图5 所示。

1.1.4 电源模块

由于系统下位机位于大坝现场,电源无法从现场取得,必须由上位机提供,因此电源解决方案如图6 所示。

在主节点部分,通过总电源处理模块,将交流220 V 转换为直流12 V ,上位机的电源由自身的5 V 稳压模块提供,通过总电源线将12 V 直流输送到下位机,下位机及其外围器件所需的电源都由下位机的电源模块提供,个别器件所需的特殊电压,由专用模块获得。

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