嵌入式雷達(dá)發(fā)射機(jī)故障監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研制
3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)接口電路設(shè)計(jì)
嵌入式系統(tǒng)中單片機(jī)系統(tǒng)已為成熟技術(shù),解決單片機(jī)監(jiān)測(cè)端口的激勵(lì)方法即接口電路設(shè)計(jì)的成為關(guān)鍵技術(shù)。接口電路又稱(chēng)信號(hào)調(diào)理電路,調(diào)理就是放大、緩沖或定標(biāo)模擬信號(hào)等,使其適合于模/數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的輸入,可總結(jié)為放大、衰減、隔離、多路復(fù)用、過(guò)濾、激勵(lì)、冷端補(bǔ)償幾個(gè)方面。根據(jù)表1和表2知:監(jiān)測(cè)點(diǎn)主要有電壓、電流、頻率、脈沖、開(kāi)關(guān)等類(lèi)型,下面對(duì)主要的電壓和電流監(jiān)測(cè)點(diǎn)的接口電路舉例說(shuō)明。
3.1 直流高電監(jiān)測(cè)點(diǎn)的調(diào)理電路
為使監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)入模數(shù)轉(zhuǎn)換之前的電壓符合A/D轉(zhuǎn)換器的要求,選用了衰減、過(guò)濾、隔離等電路環(huán)節(jié)。如圖1所示。本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/148935.htm
圖1中R1和R2組成衰減網(wǎng)絡(luò),其阻值比大約等于直流高壓與4.5 V的比值,即衰減網(wǎng)絡(luò)輸出的電壓為4.5 V,以便于匹配A/D通道的要求。R1和R2取MΩ級(jí)1 W電阻,以控制衰減網(wǎng)絡(luò)的分流電流小于200μA。C1和C2與同軸電纜組成過(guò)濾網(wǎng)絡(luò),以過(guò)濾高壓電源上的紋波及發(fā)射機(jī)內(nèi)的各種脈沖干擾。運(yùn)放op07構(gòu)成射極跟隨器,使衰減網(wǎng)絡(luò)與A/D通道的阻抗匹配,也就是隔離網(wǎng)絡(luò)。
3.2 電流監(jiān)測(cè)點(diǎn)的調(diào)理電路
1)微波功率測(cè)量
發(fā)射機(jī)內(nèi)微波功率測(cè)量的原理是在波導(dǎo)中預(yù)置熱電偶,熱電偶直接輸出到指針式微安表。由此可知所謂微波功率測(cè)量只不過(guò)是對(duì)發(fā)射機(jī)狀態(tài)的一種低精度監(jiān)測(cè)罷了。因此該調(diào)理電路仍舊采用圖1所示調(diào)理電路,只不過(guò)R1和R2之和約等于指針表頭的內(nèi)阻即可,一般為1 KΩ,調(diào)試時(shí)采用軟件補(bǔ)償?shù)霓k法。
2)磁控管燈絲電流測(cè)量
磁控管燈絲電流是在磁控管燈絲變壓器的副邊增加了一個(gè)繞組,該繞組輸出經(jīng)簡(jiǎn)單的二極管整流和電容濾波后,輸送到指針式微安表顯示。正常情況下,該電流值是一直波動(dòng)的,只要不超過(guò)允許的范圍即可。因?yàn)闇y(cè)量精度要求很低,所以還是采用圖3所示的調(diào)理電路。R1和R2之和約等于1kΩ。
3.3 其他監(jiān)測(cè)點(diǎn)的調(diào)理電路
1)脈寬和周期測(cè)量
脈寬和周期是同一個(gè)數(shù)字電路輸出的,其電平與單片機(jī)電平一致,可直接相連。實(shí)際電路中橋接一個(gè)微分電路,使輸出的較寬脈沖變換成窄脈沖,以利于定時(shí)器的捕獲與分辨。
2)交流電頻率測(cè)量
利用互感器后的輸出電壓是幅值為100 mV的交流電,經(jīng)半波整流后調(diào)理為0~5 V的半波直流脈動(dòng)電壓。一般是對(duì)該電壓進(jìn)行高速采集計(jì)算出頻率,這樣會(huì)嚴(yán)重浪費(fèi)單片機(jī)的資源,加重運(yùn)算負(fù)擔(dān),本方案采用如圖2所示調(diào)理電路。
R1和R2之間的電位為0 V~5 V~0 V~5 V循環(huán)變化(半個(gè)正弦波),R3和R4之間的電位調(diào)整為2.5 V,LM324接成電壓比較器。交流電一個(gè)周期內(nèi),在正半波上升段穿過(guò)比較電平時(shí),比較器輸出高電平,在正半波下降段穿過(guò)比較電平時(shí),比較器輸出低電平,在負(fù)半波內(nèi),比較器保持低電平。這樣交流電一個(gè)周期內(nèi)輸出一個(gè)寬脈沖,經(jīng)微分電路后一正一負(fù)兩個(gè)窄脈沖,其中負(fù)向窄脈沖被二極管V2過(guò)濾,送到A/D的只有一個(gè)正脈沖,通過(guò)計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)即可得到交流電的頻率值。如圖3所示。
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