基于ARM的壁挂两用炉综合性能测试系统设计

2012-02-20白延敏

装备制造技术 2012年4期

关键词：两用电路设计电磁阀

白延敏

（正德职业技术学院电子与信息技术系，江苏南京 211100）

据调查，传统的两用炉性能测试台比较少，主要有以下2种：

（1）传统人工测试方法，通过多种仪器仪表如温度计、压力表、流量计等来逐个测量所需要的参数，然后进行人工数据处理。

（2）基于ARM-linux的系统和ARM9处理器，有快捷的实时数据采集功能，配合人机交互界面，简单便于操作，实时、快速。

本系统采用第二种方法。

1 综合性能测试系统的组成

整个系统主要由两部分组成——执行管路部分和处理器控制部分。

测量的物理量为3个流量值（卫浴进水流量、采暖出水流量、燃气流量）、4个压力值（卫浴进水压力、采暖回水压力、燃气压力和阀二次压力）和6个温度值（卫浴进出水温度、采暖回水和出水温度、燃气温度和烟气温度）。

受控部分则为6个电磁阀（电磁阀1~电磁阀 6）等。

系统硬件主要以S3C2440微控制器为核心，配备AD转换模块、人机接口模块和驱动模块等。本文主要介绍温度信号处理、模数转换电路、电磁阀驱动电路设计及软件的设计。

图1 两用炉检测台工作原理图

2 硬件电路设计

2.1 温度信号处理电路设计

本系统温度传感器采用Pt100，即R0=100Ω，温度要求范围为0～100℃。Pt100温度传感器采用三线制连接方式接入系统中，三线制的方式电路简单、经济，还可以实现较高精度的测量。

传感器输出的电压信号较弱，需增加放大电路，而且为了减小放大电路对测量电桥的影响，放大电路应具有高输入阻抗的特性，并且具有低漂移、高精度及较强的抗干扰能力。本系统采用的是TI（Texas Instruments）公司生产的放大器INA114。

2.2 模数转换电路设计

模数转换电路采用三线制SPI方式与微处理器S3C2440相连，模数转换基准电压，采用内部基准方式，信号的输入采用8路单端方式，在信号输入电路上，接限流电阻和去耦电容来达到稳定信号和保护AD芯片的目的。转换状态信号SSTRB直接与LPC2134的通用I/O口相连，具体电路图如图2所示。

图2 模数转换电路

图中AI1～AI8表示Pt100经差压电桥、放大滤波后的电压信号。

2.3 电磁阀驱动电路设计

本系统的执行器件电磁阀为SMC公司生产的型号为VXD2152、压力为0.02～0.7 MPa、24V供电的电磁阀。电磁阀工作需要较大的驱动电流，而S3C2440的I/O口的驱动能力有限，另外由于电磁阀的电流较大，如果直接与S3C2440的I/O口相连，一旦发生短路或者尖峰脉冲，很可能会将芯片烧毁。

因此在S3C2440与电磁阀之间，需要一个由光耦、开关驱动管等组成的电路，来驱动电磁阀，如图3所示。

图3 电磁阀驱动电路

3 软件设计

软件设计包括驱动程序设计和应用程序设计。驱动程序部分完成的工作，包括系统初始化、开启/关闭数据采集设备、LCD驱动、USB驱动，中断服务程序、应用层控制接口、应用层数据接口等。由B/GPS码终端设备精确提供周期性中断信号，系统中所有数据采集、处理、传输均须在100 ms一个循环周期完成，因此大部分任务都在中断程序中完成。

应用程序部分包括启动、控制数据采集过程，对采集的数据进行存储、显示、打印。Qt/Embedded拥有占用空间较小、可移植、并且将外部设备抽象为keyboard和mouse输入事件，底层接口支持键盘、以及用户自定义的设备等优点，所以本系统选用来进行图形界面的开发。