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基绝缘材料于RS-485总线的数据采集系统
浏览: 发布日期:2017-09-12


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1 硬件设计

  1.1 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。

   

 

  1.2 系统模块设计

  1.2.1 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&Omega酚醛垫板;,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。

  1.2.2 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-2~2V,满足A/D转换器的要求。

  1.2.3 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。

  

  1.2.4 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220V转换为直流12V,上位机的电源由自身的5V稳压模块提供,通过总电源线将12V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。无卤素层压板

  1.2.5 通信模块


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