CS5532在扭矩標定檢測系統中應用

李 娟

(陜西理工學院 電氣工程系，陜西 漢中 723000)

1 扭矩標定檢測系統原理及硬件設計

扭矩檢測系統由扭矩傳感器、傳感器信號調理電路、24位A/D轉換電路、單片機處理電路、顯示電路、報警輸出電路、RS232通訊接口電路等相關電路組成。測量時，扭矩力傳感機構與被測裝置安裝固定，根據載荷大小輸出高低不同的微電壓測量信號。微電壓信號輸入到信號調理電路，信號調理電路干擾消除后輸入到24位A/D轉換器。A/D轉換器將傳感器輸出的微電壓信號轉化成數字信號后輸入到單片機數據處理系統。單片機數據處理系統完成測量信號的量綱轉換后送入顯示電路進行測量顯示；同時將采集到的測量值與用戶設定的報警數據實時進行比較運算，當達到報警狀態時，對報警控制電路發出報警指令，啟動對應報警控制點。

（1）扭矩傳感器及信號調理電路。扭矩傳感器信號調理電路如圖1 所示。R1～R4為電阻應變計，粘貼于彈性元件的應變區。Rt為溫度零點漂移補償元件、補償傳感器受溫度變化影響引起的零點漂移。Rz為零點平衡補償元件；R5、R6為靈敏度溫度漂移補償元件，補償傳感器受溫度變化影響引起的測量信號漂移。R7、R8為靈敏度標準化補償元件、R9～R12為非線性補償元件、R13為輸入阻抗匹配元件。當傳感器承載的扭矩力發生變化時，應變敏感區域的機械變形量會發生變化，粘貼在該區域的4片電阻應變計的電阻值也因機械變形而產生變化。因每片應變計的粘貼方向和位置不同，應變計R1和R3的電阻變小，R2和R4的電阻變大，從而輸出扭矩測量信號。 扭矩信號經 C4、C5、L1、L2、C6、C7、C8、C9 抗干擾處理后輸入到24位A/D轉換器。

圖1 信號調理電路

（2）A/D轉換電路。A/D轉換電路是將傳感器輸出的模擬電壓信號轉換為單片機能夠識別的數字信號，以供單片機處理。本系統讓CS5532工作在連續轉換模式，儀表開機上電后，單片機向A/D轉換器發出連續轉換指令后，CS5532將傳感器輸出的模擬信號進行轉化后輸入單片機。其電路如圖2 所示。單片機數據處理系統以8位單片機AT89C55WD為核心，其主要完成測量數據采集處理、設置和校準數據處理保存、報警狀態與通訊控制等。并配數據存儲器24LC02等電路。

圖2 A/D轉換電路

2 軟件設計

CS5532在啟動時有20 ms的延遲,所以要在其啟動20 ms后再對其進行初始化。CS5532沒有加電復位功能,首先需要人工通過ADC串口發送初始化序列,即15個SYNC1(0xFF)命令字節1個SYNC0(0xFE)命令字節,使ADC串口進入命令模式;接著通過設置配置寄存器的RS位,實現系統復位。系統復位后,需配置電壓參考模式VRS位,初始化通道設置寄存器(CSR),設置是否進行校準。完成以上工作后,即可進行轉換。采集數據時，先通過單片機設置A/D轉換器的工作模式、轉換速率、內部放大器的增益倍數等參數后，再發出連續數/模轉換指令。A/D轉換器收到指令后連續向單片機發送轉換后的測量數據。單片機將收到得測量數據經過量綱轉換后進行顯示控制。同時還將采集到的顯示控制值送入存儲器24LC02，以便計算測量過程中出現的峰值和谷值。系統程序流程圖如圖3 所示。

圖3 系統程序流程圖

3 結語

文章將cs5532應用于扭矩檢測，充分發揮其24位微弱信號轉換的性能特點，降低了扭矩信號調理電路的設計難度，同時又能滿足高精度檢測的要求?，F該系統已投入扭矩傳感器的標定檢測中，實踐證明該方案扭矩檢測精度達到用戶要求，且具有安裝方便的優點。