自整角機—數(shù)字轉換器及其應用
在新一代的儀器系統(tǒng)中,計算機軟件和測試儀器更加緊密地結合在一起,儀器系統(tǒng)的硬件設備將更少,傳統(tǒng)儀器的許多硬件以至整個儀器都被計算機軟件代替,只需使用A/D轉換器將待處理的信息轉化為計算機接口數(shù)據(jù),利用軟件實現(xiàn)各種功能。自整角機—數(shù)字轉換器將模擬的角度信號轉變成數(shù)字信號,直接與計算機相連,實現(xiàn)儀器的智能化。
自整角機—數(shù)字轉換器采用跟蹤轉換技術和模塊化結構,屬于跟蹤式模數(shù)轉換器。其輸出為與TTL電平兼容的并行自然二進制碼,進行角度或位移量的模數(shù)轉換。
自整角機—數(shù)字轉換器 (ZSZ)工作原理
12位自整角機—數(shù)字轉換器(12SDC)的引腳圖如圖1所示。
VEL為速度電壓輸出端,輸出信號是一個跟輸入軸角角速度成比例的直流模擬信號,其極性跟輸入軸角的轉向有關。S3、S2、S1為信號輸入端,信號電壓的允許波動范圍是+10%。RL、RH為參考信號輸入端,參考信號的電壓允許波動范圍是+20%,頻率波動范圍是+10%。直流電源包括±15V、±5V,對電源要求允許波動范圍不超過±10%,更不允許電源加反,否則會燒壞內部電路,造成轉換器損壞。建議在三種電源與地之間分別并聯(lián)0.1mF和10mF的濾波電容。為禁止信號輸入端,它使輸出數(shù)據(jù)穩(wěn)定在其加入并延遲3ms的時刻。同時它將切斷轉換器內部跟蹤環(huán),使轉換器處于非跟蹤狀態(tài)。當取消該信號后,轉換器需要一定的時間再次跟蹤。如果不用該端,由于內部接有上拉電阻,因此可以懸空。BUSY為忙信號輸入端,其用于計算機檢測轉換器狀態(tài),當輸入模擬信號變化一個轉換器最低有效位對應的電量時,就輸出一個約2.5ms寬的脈沖。若它為高電平,則表明轉換器內部電路正在工作,輸出數(shù)值不穩(wěn)定,該值無效;只有當它為低電平時,數(shù)字輸出端的數(shù)據(jù)有效,計算機可直接讀取,如圖2所示。DATA1~DATA12為數(shù)據(jù)輸出端,采用二進制,DATA1為最高位,以此類推。
對于型號確定的轉換器,可以通過在輸入信號電壓端加一定的電阻,實現(xiàn)自己所需要的信號電壓。具體計算方法如下:若信號電壓增加1V,就需在S1、S2、S3三端分別串聯(lián)1.11KΩ電阻;若參考電壓增加1V,只需在RH端串聯(lián)2.2KΩ電阻。
圖1 12位轉換器引腳圖
圖2 轉換器的工作狀態(tài)
圖3 自整角機—數(shù)字轉換器設計框圖
圖4 電路原理圖
圖5 程序流程圖
典型應用
按輸出位數(shù)自整角機—數(shù)字轉換器可分為10位、12位、14位等,這里采用的是12位的自整角機—數(shù)字轉換器,精度已達到5.3分;信號電壓輸入為11.8V、參考輸入電壓為115V、400Hz。某自整角機的信號輸出最大電壓為17V,激磁為115V、400Hz。為了通過計算機對輸出角度及定位性能進行檢測,就必須通過自整角機—數(shù)字轉換器將模擬的角度信號轉換為計算機可處理的數(shù)字信號。其設計框圖如圖3所示。
單穩(wěn)態(tài)電路采用74LS123,實現(xiàn)延遲,使鎖存器中的內容不受輸入信號的變化而變化,并且轉換器的內部跟蹤環(huán)路不受影響。由于輸出數(shù)據(jù)端是12位,則三態(tài)鎖存器用兩個74LS373(或一個74LS373和一個74LS173 )。74LS123 的RC回路延遲時間必須大于BUSY信號的2.5ms ,因為只有當BUSY信號為低電平時,轉換器輸出的數(shù)字量才有效;一般取電阻R為10K,電容C取2200pF。信號電壓為17V,因此需在每個信號的輸入端加(17-11.8)×1.11=5.7KW電阻。圖4為電路原理圖。
軟件設計
程序流程圖如圖5所示。如果到計算機的數(shù)據(jù)較多,可加數(shù)字I/O板,進行擴展,計算機對三態(tài)鎖存器輸出的數(shù)據(jù)讀取比較簡單。首先,對輸出數(shù)據(jù)進行地址分配,然后按照二—十進制轉換:,即可從計算機上讀出角度?!?/P>
參考文獻
1 金鈺等編.伺服系統(tǒng)設計指導.北京理工大學出版社.2000.2
2 刁節(jié)濤等編.《數(shù)字電路與邏輯設計》.國防科技大學出版社.2000.4
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