專(zhuān)利名稱(chēng)：焊機(jī)控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，具體地說(shuō)是一種焊機(jī)控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)水平的不斷提高，國(guó)內(nèi)焊機(jī)行業(yè)也開(kāi)始了全面的技術(shù)革新，其中一個(gè)主要的特征就是不斷研制開(kāi)發(fā)全數(shù)字焊機(jī)，用以替代老的模擬焊機(jī)。全數(shù)字焊機(jī)能夠取代模擬焊機(jī)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(shí)現(xiàn)數(shù)字式精確控制、智能化控制，使焊機(jī)在焊接質(zhì)量、適用范圍、人機(jī)交互等方面都有的質(zhì)的飛躍。數(shù)字式嵌入式焊機(jī)控制系統(tǒng)之所以能夠正常的工作，第一步就是要準(zhǔn)確、及時(shí)的實(shí)現(xiàn)對(duì)焊機(jī)各項(xiàng)參數(shù)的檢測(cè)，并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量供嵌入式MCU使用。但是，焊機(jī)是一種干擾性很強(qiáng)的設(shè)備，很難穩(wěn)定、精確的測(cè)量所需要的量，而且還很有可能在測(cè)量過(guò)程中造成干擾竄入系統(tǒng)，造成軟件運(yùn)行紊亂，不能正常工作，甚至?xí)斐汕度胧较到y(tǒng)的硬件永久性的破壞。因此，開(kāi)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(duì)全數(shù)字焊機(jī)的開(kāi)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(shù)問(wèn)題是提供一種高抗干擾、高穩(wěn)定性、高精度、可擴(kuò)展的焊機(jī)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(shù)存在的上述缺陷。
發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下
一種焊機(jī)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(hào)采集電路模塊、嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊以及單片開(kāi)關(guān)電源模塊；所述模擬信號(hào)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(hào)經(jīng)過(guò)濾波、分壓電路，然后經(jīng)過(guò)多路轉(zhuǎn)換電路選擇后，再次進(jìn)行濾波，作為比較穩(wěn)定的輸入信號(hào)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(hào)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(kāi)關(guān)電源模塊可以生成其它兩個(gè)模塊所需要的電源，是另外兩個(gè)模塊能夠穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。
由以上公開(kāi)的技術(shù)方案可知，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)、模擬信號(hào)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(kāi)關(guān)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(hào)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(kāi)關(guān)電源電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例。
如圖1本發(fā)明系統(tǒng)框圖所示，本發(fā)明焊機(jī)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(hào)采集電路模塊、嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊以及單片開(kāi)關(guān)電源模塊；
所述模擬信號(hào)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(hào)經(jīng)過(guò)濾波、分壓電路，然后經(jīng)過(guò)多路轉(zhuǎn)換電路選擇后，再次進(jìn)行濾波，作為比較穩(wěn)定的輸入信號(hào)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(hào)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(kāi)關(guān)電源模塊可以生成其它兩個(gè)模塊所需要的電源，是另外兩個(gè)模塊能夠穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。
以下分別說(shuō)明本發(fā)明各模塊組成以及功能。
1.模擬信號(hào)采集模塊如圖2電路原理圖所示，外部模擬信號(hào)要想進(jìn)入到MCU，首先要經(jīng)過(guò)兩個(gè)電容和一個(gè)電感組成的П型濾波電路，這個(gè)電路對(duì)高頻干擾有很好的過(guò)濾作用，可過(guò)濾掉大部分干擾信號(hào)。接著又是一個(gè)電容與一個(gè)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(jí)濾波電路過(guò)濾完的信號(hào)再經(jīng)過(guò)這個(gè)電路基本上較大的干擾都被過(guò)濾掉了。但是，如果有瞬間可以認(rèn)為無(wú)窮大的干擾信號(hào)進(jìn)來(lái)時(shí)，前兩級(jí)濾波電路由于對(duì)能量的過(guò)濾與存儲(chǔ)有一定的限度，故不能將瞬間視為無(wú)窮大的信號(hào)過(guò)濾掉，這時(shí)接下來(lái)就是一個(gè)穩(wěn)壓管，專(zhuān)門(mén)用于這樣的瞬間打干擾信號(hào)的濾波。如果干擾信號(hào)的幅值大于了穩(wěn)壓管的穩(wěn)壓值，穩(wěn)壓管就會(huì)導(dǎo)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(lái)信號(hào)還要經(jīng)過(guò)R400(10K)和R407(100)組成的分壓電路，可以將信號(hào)幅值進(jìn)行進(jìn)一步的限幅。然后，多路經(jīng)過(guò)濾波的信號(hào)就進(jìn)入了多路模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)CD4051，根據(jù)需要，可以將任意一路信號(hào)送給后級(jí)的A/D轉(zhuǎn)換電路。經(jīng)過(guò)多路模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換的信號(hào)并沒(méi)有直接送給A/D轉(zhuǎn)換電路，而是又經(jīng)過(guò)了一個(gè)跟隨器的濾波電路。經(jīng)過(guò)多路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)出來(lái)的信號(hào)經(jīng)檢測(cè)可以看出，在干擾信號(hào)很強(qiáng)烈的時(shí)候，還是在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)的。所以在此又加了一個(gè)R414和C414組成的RC濾波電路，然后經(jīng)過(guò)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(wàn)一有瞬間大的干擾信號(hào)進(jìn)來(lái)的時(shí)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(hào)前的硬件濾波電路才算結(jié)束，雖然電路很多，但是實(shí)踐證明有很強(qiáng)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(chē)電子系統(tǒng)應(yīng)用，所以具有很高的抗干擾能力和穩(wěn)定性。要使這個(gè)最小系統(tǒng)能夠運(yùn)行，必須具備幾個(gè)條件穩(wěn)定的電源系統(tǒng)，穩(wěn)定的晶振以及Reset上電復(fù)位電路。圖3所示系統(tǒng)圖已經(jīng)具備了運(yùn)行的基本條件。在系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行的情況下，只要經(jīng)過(guò)軟件設(shè)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(shí)現(xiàn)最小2.0μs的采樣時(shí)間，最快6.12μs的信號(hào)轉(zhuǎn)換時(shí)間。通過(guò)軟件設(shè)置可以很方便的實(shí)現(xiàn)10位和8位A/D轉(zhuǎn)換。經(jīng)過(guò)前級(jí)濾波電路后的信號(hào)，經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊的轉(zhuǎn)換，就可以實(shí)現(xiàn)從模擬信號(hào)到數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換。但是事實(shí)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(dòng)的。所以，在硬件濾波的基礎(chǔ)上，還要將MCU經(jīng)過(guò)多次A/D轉(zhuǎn)換的數(shù)值預(yù)先存入RAM，進(jìn)行n次軟件濾波，具體濾波的次數(shù)要根據(jù)實(shí)際情況反復(fù)試驗(yàn)后才能決定。這時(shí)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(guò)同步串行口存入93C86EEPROM中，已備以后使用。
3.單片開(kāi)關(guān)電源模塊如圖4所示，對(duì)于嵌入式MCU控制系統(tǒng)，尤其是帶有A/D轉(zhuǎn)換的測(cè)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(gè)穩(wěn)定的電源系統(tǒng)。為此，本系統(tǒng)使用了單片開(kāi)關(guān)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(guò)降壓變壓器轉(zhuǎn)換成20V的低壓交流電，然后經(jīng)過(guò)如圖4所示的濾波電路后，整流成24V直流電，再經(jīng)過(guò)單片開(kāi)關(guān)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(dá)到3A。這樣的電源的優(yōu)點(diǎn)在于有很高的抗干擾能力。首先是交流電進(jìn)來(lái)就有一個(gè)很好的共模和差模濾波電路，然后經(jīng)過(guò)整流的電路又經(jīng)過(guò)單片開(kāi)關(guān)電源穩(wěn)壓成需要的電壓，而開(kāi)關(guān)電源本身就對(duì)外界串入的高頻干擾信號(hào)有很強(qiáng)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(mǎn)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(shuō)是這套系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的基石。
權(quán)利要求
1.一種焊機(jī)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(hào)采集電路模塊、嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊以及單片開(kāi)關(guān)電源模塊；所述模擬信號(hào)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(hào)經(jīng)過(guò)濾波、分壓電路，然后經(jīng)過(guò)多路轉(zhuǎn)換電路選擇后，再次進(jìn)行濾波，作為比較穩(wěn)定的輸入信號(hào)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(hào)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(kāi)關(guān)電源模塊生成其它兩個(gè)模塊所需要的電源，是另外兩個(gè)模塊能夠穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊機(jī)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(hào)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(kāi)關(guān)、再次RC濾波以及跟隨器濾波等硬件電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的焊機(jī)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(kāi)關(guān)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(kāi)關(guān)電源。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的焊機(jī)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(kāi)關(guān)電源為L(zhǎng)M2576。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種焊機(jī)控制系統(tǒng)使用的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。包括模擬信號(hào)采集電路模塊、嵌入式MCU控制系統(tǒng)模塊以及單片開(kāi)關(guān)電源模塊；模擬信號(hào)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(hào)經(jīng)過(guò)濾波、分壓電路，然后經(jīng)過(guò)多路轉(zhuǎn)換電路選擇后，再次進(jìn)行濾波，作為比較穩(wěn)定的輸入信號(hào)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(hào)的轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)存入RAM，以備使用；單片開(kāi)關(guān)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(diǎn)，其對(duì)全數(shù)字焊機(jī)的開(kāi)發(fā)具有極其重要的作用。
文檔編號(hào)G05B19/048GK1825235SQ20061002402
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月21日
發(fā)明者尤志春 申請(qǐng)人:上海威特力焊接設(shè)備制造有限公司