2 检测系统电路设计
检测系统电路包括信号调理板、单片机电路、滤波放大电路、A/D转换电路、显示电路等,如图1所示。单片机是系统的核心,它控制A/D转换器采样经滤波放大后的压力、差压信号并转换成数字量,按照一定的算法规则处理后,得到代表列车管贯通状态的具体值并送显示电路。
2.1 滤波放大电路
装置检测盒送出的压力P是0mA~20mA信号,差压。DP是10±10mA信号,这种电流源信号对激励电压的变化不敏感,长导线传输也不会因电压降或感应噪声产生误差。由于列车运行时现场条件恶劣且干扰严重,加之扩散硅压阻传感器本身对声压及其它杂散干扰较为敏感,传感器送给主机的两个信号分别经过两个低通滤波器,使信号质量得到提高,该低通滤波器采用MAX291,它是一个8级巴特沃斯低通滤波器,为了防止信号过载使滤波器失效和损坏,两输入信号均加有硬件过载保护电路。放大部分由LMl24及外围元件组成,它将P和DP分别放大到10V和5V+5V,供A/D转换使用。图2是压力P信号的虑波放大电路原理图,可调比较电平是在定压5kg和6kg二种情况下,为截取信号的有用变化分量进行充分放大而设置的。
2.2 A/D转换电路
A/D转换过程中,每隔时间T对输入的连续信号进行采样,采样后的数据在时间上是离散的,然后经过量化(即编码)将模拟信号转化成数字信号。在A/D转换器中,采用四舍五入的取整量化方式。毫无疑问,量化会使信号失真,给系统带来量化误差,影响系统的精度和过程平滑。为了减少量化误差对系统精度和平滑性的影响,应该正确地选用A/D转换器。
当监测列车管中气体的压力、差压变化时,需要同时对两个信号进行实时采集并将其转换成数字量,为了提高系统的动态性能和测量精度,采用了12位高速A/D转换器MAXl96来进行模数转换,并用MAX624l做基准。经前向处理后的P和DP信号分别送到MAXl96的CH0和CHl,在89C5l的控制下完成A/D转换。图3为A/D转换电路连接图。