基于CDC的高精度工作平台电子自动找平系统

时间:2019-02-08 06:53:13 来源:众耀新闻网 作者:匿名



介绍

在许多仪器中,通常要求某个参考工作表面始终保持“绝对”水平位置,与基座的倾斜或外部干涉无关。随着现代技术的进步,仪器的安平方法已经从传统的参考气泡发展到仪器的智能自动补偿。为了设计一种低成本,高精度的工作平台电子自动调平系统,本文采用带有精密电子气泡的电容数字化仪AD7746,将倾斜信息直接转换为数字量,并由ADuC841进行处理。单片机控制调平电机通过自身的PWM信号输出调节电平,形成闭环水平控制系统。该系统精度高,成本低,可以移植到多种应用中,确保工作平台的“绝对”水平。

1系统硬件电路

本文的电子自动调平系统采用倾角传感器监测工作面的倾斜度和方向,并使用调平电机实时校正工作面。系统的硬件电路分为两部分:水平监控和水平调整。

1.1级监控电路

该系统使用高灵敏度电子水泡作为液位监测传感器。电子气泡基于差分电容原理,平台的倾斜度可以根据其输出电容的大小来测量。当传感器处于水平位置时,传感器输出差分电容值为零。它的灵敏度为2“靠近水平位置.AD7746电容数字转换器(CDC)芯片用作传感器信号调理电路,它集成了一个芯片上电容数字转换所需的所有电路,电容数字转换到aF水平,大大降低了设计难度和成本。仪器水平监测部分的硬件电路如图1所示。两个电子水泡工作平台分别检测工作平台的X轴和Y轴方向。倾斜。选择AD7746的差分输入模式。传感器X和Y连接到两个差分输入通道.AD7746将测得的电容值转换为数字量并通过I2C总线与ADuC841通信。数据线(SDA)和串行时钟线(SCL)都需要连接到位置通过电流源或上拉电阻供电。将AD7746的RDY连接到ADuC841的INT0引脚。完成AD7746电容的转换后,RDY引脚将被置为低电平时,MCU响应中断并进入中断子程序进行数据处理。1.2电平调整电路

L298内部集成了两个桥接电路,用于驱动直流电机。每组PWM波用于控制一个电机的速度,而另外两个I/O端口可用于控制电机的正向和反向。控制简单,电路非常简单。一个芯片中有8个功率管,简化了这一过程。电路的复杂性。图2显示了电机驱动速度控制电路。直流电机由6 V供电.P2.0,P2.1控制第一电机的旋转方向,P2.6的PWM输出第一电机的速度; P2.2,P2.3控制第二电机的旋转方向,P2.7 PWM控制第二电机的速度。 P2.4和P2.5分别连接到ENA和ENB,以控制电机的停止。

2系统软件控制

系统软件流程如图3所示。首先,ADuC841微控制器用作主机发送I2C总线启动条件。设置AD7746工作于差分电容测量模式,选择单次转换,并选择电容转换通道1或2. AD7746电容数字转换完成后,MCU进入外部中断0子程序读取AD77463字节转换结果数据。最后,MCU发出I2C停止条件。在读取3个字节的数据后,MCU判断倾斜的大小和方向,并对调平电机执行PID速度控制。在读取3字节斜率数据后,MCU首先找到预设的水平参考值偏差(3个字节)。如果偏差很高且中间字节不全为零,则设置PWM信号输出比。 1时,电机全速运转。否则,使用低字节作为参数进行PID算法。在该系统中,PID控制算法采用经典的增量PID公式,即:ΔU(n)=Kp。[e(n)-e(n-1)] Ki.e(n)Kd [e(n) - 2e(n-1)e(n-2)]其中: e(n)是第n个转换结果的3字节偏差的低字节。在这个系统中,电机调速的稳态误差要求不高,只使用PD算法就可以达到更好的效果。根据不同的系统具体选择Kp和Kd的值。3系统性能测量

利用衡水伟业精密水平仪器厂的精密圆形水平仪,以2英寸/2毫米的角度和青岛奥德森电子有限公司的DEG-I水平来验证自动安平系统的水准精度,选择0.01毫米级别。/m(2“)文件。首先,使用水平仪调整要平整的平台,然后将水平仪调整为零,使得该值接近零。运行系统使其水平多次,并记录水平指标,如表1所示。

在实验中,将水平位置设置为0005.从表中可以看出,本文中自动安平系统的自动调平精度可以达到10'或更高。

4。结论

本文设计的工作平台电子自动找平系统实现了自动找平性能,成本低,精度高,稳定性高。实验证明该系统可用于水平监测,可达到至少10''安平精度。该系统可用于具有自动调平功能的仪器,以提高仪器性能并降低仪器成本。

摘录自:中国计量与测量网络

[关键词]电容数字转换器,精密电子泡,单片机,AOC官方网站,北京世纪奥克

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