專利名稱：焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具體地說是一種焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術：
隨著我國科學技術水平的不斷提高，國內(nèi)焊機行業(yè)也開始了全面的技術革新，其中一個主要的特征就是不斷研制開發(fā)全數(shù)字焊機，用以替代老的模擬焊機。全數(shù)字焊機能夠取代模擬焊機是有其自身固有的優(yōu)越性的，主要表現(xiàn)為采用嵌入式系統(tǒng)控制，可以實現(xiàn)數(shù)字式精確控制、智能化控制，使焊機在焊接質(zhì)量、適用范圍、人機交互等方面都有的質(zhì)的飛躍。數(shù)字式嵌入式焊機控制系統(tǒng)之所以能夠正常的工作，第一步就是要準確、及時的實現(xiàn)對焊機各項參數(shù)的檢測，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量供嵌入式MCU使用。但是，焊機是一種干擾性很強的設備，很難穩(wěn)定、精確的測量所需要的量，而且還很有可能在測量過程中造成干擾竄入系統(tǒng)，造成軟件運行紊亂，不能正常工作，甚至會造成嵌入式系統(tǒng)的硬件永久性的破壞。因此，開發(fā)一種高抗干擾、高精度高穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對全數(shù)字焊機的開發(fā)具有極其重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種高抗干擾、高穩(wěn)定性、高精度、可擴展的焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術存在的上述缺陷。
發(fā)明解決技術問題的技術方案如下
一種焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括模擬信號采集電路模塊、嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊以及單片開關電源模塊；所述模擬信號采集電路模塊的輸出端與嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，用于將各種模擬信號經(jīng)過濾波、分壓電路，然后經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換電路選擇后，再次進行濾波，作為比較穩(wěn)定的輸入信號送給A/D轉(zhuǎn)換電路；所述嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊內(nèi)帶有A/D轉(zhuǎn)換電路，其用于模擬信號的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)存入RAM，以備使用；所述單片開關電源模塊可以生成其它兩個模塊所需要的電源，是另外兩個模塊能夠穩(wěn)定運行的基礎。
由以上公開的技術方案可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下優(yōu)點(1)、模擬信號采集模塊具有很好的抗干擾能力，以及很好的穩(wěn)定性。
(2)、嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊具有很好的抗干擾能力，高速、高精度的A/D轉(zhuǎn)換能力，以及數(shù)據(jù)處理能力。
(3)、單片開關電源模塊具有很高的抗干擾能力。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)框圖；圖2是本發(fā)明模擬信號采集電路原理圖；圖3是本發(fā)明嵌入式MCU控制系統(tǒng)電路原理圖；圖4是本發(fā)明單片開關電源電路原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明的具體實施例。
如圖1本發(fā)明系統(tǒng)框圖所示，本發(fā)明焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括模擬信號采集電路模塊、嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊以及單片開關電源模塊；
所述模擬信號采集電路模塊的輸出端與嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，用于將各種模擬信號經(jīng)過濾波、分壓電路，然后經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換電路選擇后，再次進行濾波，作為比較穩(wěn)定的輸入信號送給A/D轉(zhuǎn)換電路；所述嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊內(nèi)帶有A/D轉(zhuǎn)換電路，其用于模擬信號的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)存入RAM，以備使用；所述單片開關電源模塊可以生成其它兩個模塊所需要的電源，是另外兩個模塊能夠穩(wěn)定運行的基礎。
以下分別說明本發(fā)明各模塊組成以及功能。
1.模擬信號采集模塊如圖2電路原理圖所示，外部模擬信號要想進入到MCU，首先要經(jīng)過兩個電容和一個電感組成的П型濾波電路，這個電路對高頻干擾有很好的過濾作用，可過濾掉大部分干擾信號。接著又是一個電容與一個電阻組成的RC濾波電路，可以起到輔助濾波抗干擾的作用，被前級濾波電路過濾完的信號再經(jīng)過這個電路基本上較大的干擾都被過濾掉了。但是，如果有瞬間可以認為無窮大的干擾信號進來時，前兩級濾波電路由于對能量的過濾與存儲有一定的限度，故不能將瞬間視為無窮大的信號過濾掉，這時接下來就是一個穩(wěn)壓管，專門用于這樣的瞬間打干擾信號的濾波。如果干擾信號的幅值大于了穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，穩(wěn)壓管就會導通，將這里的電壓幅值限制在穩(wěn)壓值附近，可以避免后面的電子元件被損壞。接下來信號還要經(jīng)過R400(10K)和R407(100)組成的分壓電路，可以將信號幅值進行進一步的限幅。然后，多路經(jīng)過濾波的信號就進入了多路模擬轉(zhuǎn)換開關CD4051，根據(jù)需要，可以將任意一路信號送給后級的A/D轉(zhuǎn)換電路。經(jīng)過多路模擬轉(zhuǎn)換開關轉(zhuǎn)換的信號并沒有直接送給A/D轉(zhuǎn)換電路，而是又經(jīng)過了一個跟隨器的濾波電路。經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換開關出來的信號經(jīng)檢測可以看出，在干擾信號很強烈的時候，還是在一定的范圍內(nèi)波動的。所以在此又加了一個R414和C414組成的RC濾波電路，然后經(jīng)過跟隨器后送給A/D轉(zhuǎn)換電路。在這里跟隨器不但起到濾波的作用，而且萬一有瞬間大的干擾信號進來的時候，還可以避免使嵌入式MCU的A/D轉(zhuǎn)換部分損壞。到這里，A/D轉(zhuǎn)換信號前的硬件濾波電路才算結(jié)束，雖然電路很多，但是實踐證明有很強的抗干擾能力。
2.帶A/D轉(zhuǎn)換的嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊如圖3所示，本系統(tǒng)使用的是富士通公司的MB90F497嵌入式控制MCU，主要面向于汽車電子系統(tǒng)應用，所以具有很高的抗干擾能力和穩(wěn)定性。要使這個最小系統(tǒng)能夠運行，必須具備幾個條件穩(wěn)定的電源系統(tǒng)，穩(wěn)定的晶振以及Reset上電復位電路。圖3所示系統(tǒng)圖已經(jīng)具備了運行的基本條件。在系統(tǒng)能夠正常運行的情況下，只要經(jīng)過軟件設置，集成在片內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路就可以正常工作了。MB90F497所帶的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換電路在16MHz晶振頻率下，可以實現(xiàn)最小2.0μs的采樣時間，最快6.12μs的信號轉(zhuǎn)換時間。通過軟件設置可以很方便的實現(xiàn)10位和8位A/D轉(zhuǎn)換。經(jīng)過前級濾波電路后的信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換，就可以實現(xiàn)從模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。但是事實證明僅僅依靠硬件電路濾波后A/D轉(zhuǎn)換的值還是有一定的波動的。所以，在硬件濾波的基礎上，還要將MCU經(jīng)過多次A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)值預先存入RAM，進行n次軟件濾波，具體濾波的次數(shù)要根據(jù)實際情況反復試驗后才能決定。這時得到的數(shù)據(jù)才是最終要使用的A/D轉(zhuǎn)換值。這樣的數(shù)據(jù)可以直接使用，也可以根據(jù)需要，通過同步串行口存入93C86EEPROM中，已備以后使用。
3.單片開關電源模塊如圖4所示，對于嵌入式MCU控制系統(tǒng)，尤其是帶有A/D轉(zhuǎn)換的測控系統(tǒng)，電源的穩(wěn)定直接決定的系統(tǒng)的穩(wěn)定和轉(zhuǎn)換數(shù)值的正確性。所以，高精度、高抗干擾，高穩(wěn)定性的嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)需要一個穩(wěn)定的電源系統(tǒng)。為此，本系統(tǒng)使用了單片開關電源作為系統(tǒng)(圖4)的供電系統(tǒng)。首先是將380V的交流電經(jīng)過降壓變壓器轉(zhuǎn)換成20V的低壓交流電，然后經(jīng)過如圖4所示的濾波電路后，整流成24V直流電，再經(jīng)過單片開關電源LM2576后可以輸出穩(wěn)定的15V，5V直流電，且每一路的電流都可以達到3A。這樣的電源的優(yōu)點在于有很高的抗干擾能力。首先是交流電進來就有一個很好的共模和差模濾波電路，然后經(jīng)過整流的電路又經(jīng)過單片開關電源穩(wěn)壓成需要的電壓，而開關電源本身就對外界串入的高頻干擾信號有很強的抵抗作用。所以，這樣的高抗干擾的電源系統(tǒng)完全可以滿足高精度、高穩(wěn)定、高抗干擾嵌入式MCU數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的需要，而且是這套系統(tǒng)不可或缺的一部分，也可以說是這套系統(tǒng)穩(wěn)定運行的基石。
權利要求
1.一種焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，包括模擬信號采集電路模塊、嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊以及單片開關電源模塊；所述模擬信號采集電路模塊的輸出端與嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊內(nèi)的A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，用于將各種模擬信號經(jīng)過濾波、分壓電路，然后經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換電路選擇后，再次進行濾波，作為比較穩(wěn)定的輸入信號送給A/D轉(zhuǎn)換電路；所述嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊內(nèi)帶有A/D轉(zhuǎn)換電路，其用于模擬信號的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)存入RAM，以備使用；所述單片開關電源模塊生成其它兩個模塊所需要的電源，是另外兩個模塊能夠穩(wěn)定運行的基礎。
2.根據(jù)權利要求1所述的焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述模擬信號采集電路模塊包括依次電連接的π型濾波、RC濾波、穩(wěn)壓管限幅、分壓電路、多路模擬轉(zhuǎn)換開關、再次RC濾波以及跟隨器濾波等硬件電路。
3.根據(jù)權利要求1所述的焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述單片開關電源模塊包括依次電連接的降壓變壓器、共模和差模濾波電路以及單片開關電源。
4.根據(jù)權利要求3所述的焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其特征在于，所述開關電源為LM2576。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種焊機控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。包括模擬信號采集電路模塊、嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊以及單片開關電源模塊；模擬信號采集電路模塊的輸出端與A/D轉(zhuǎn)換電路的輸入端相連，用于將各種模擬信號經(jīng)過濾波、分壓電路，然后經(jīng)過多路轉(zhuǎn)換電路選擇后，再次進行濾波，作為比較穩(wěn)定的輸入信號送給A/D轉(zhuǎn)換電路；嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊內(nèi)帶有A/D轉(zhuǎn)換電路，其用于模擬信號的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)存入RAM，以備使用；單片開關電源模塊為MCU控制系統(tǒng)模塊和數(shù)據(jù)采集電路模塊供電，保證電源的穩(wěn)定性。本發(fā)明數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有高抗干擾、高精度、高穩(wěn)定性等優(yōu)點，其對全數(shù)字焊機的開發(fā)具有極其重要的作用。
文檔編號G05B19/048GK1825235SQ20061002402
公開日2006年8月30日 申請日期2006年2月21日 優(yōu)先權日2006年2月21日
發(fā)明者尤志春 申請人:上海威特力焊接設備制造有限公司