白延敏

（正德職業(yè)技術(shù)學(xué)院電子與信息技術(shù)系，江蘇 南京 211100）

據(jù)調(diào)查，傳統(tǒng)的兩用爐性能測(cè)試臺(tái)比較少，主要有以下2種：

（1）傳統(tǒng)人工測(cè)試方法，通過多種儀器儀表如溫度計(jì)、壓力表、流量計(jì)等來逐個(gè)測(cè)量所需要的參數(shù)，然后進(jìn)行人工數(shù)據(jù)處理。

（2）基于ARM-linux的系統(tǒng)和ARM9處理器，有快捷的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集功能，配合人機(jī)交互界面，簡(jiǎn)單便于操作，實(shí)時(shí)、快速。

本系統(tǒng)采用第二種方法。

1 綜合性能測(cè)試系統(tǒng)的組成

整個(gè)系統(tǒng)主要由兩部分組成——執(zhí)行管路部分和處理器控制部分。

測(cè)量的物理量為3個(gè)流量值（衛(wèi)浴進(jìn)水流量、采暖出水流量、燃?xì)饬髁浚?個(gè)壓力值（衛(wèi)浴進(jìn)水壓力、采暖回水壓力、燃?xì)鈮毫烷y二次壓力）和6個(gè)溫度值（衛(wèi)浴進(jìn)出水溫度、采暖回水和出水溫度、燃?xì)鉁囟群蜔煔鉁囟龋?/p>

受控部分則為6個(gè)電磁閥（電磁閥1~電磁閥 6）等。

系統(tǒng)硬件主要以S3C2440微控制器為核心，配備AD轉(zhuǎn)換模塊、人機(jī)接口模塊和驅(qū)動(dòng)模塊等。本文主要介紹溫度信號(hào)處理、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、電磁閥驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)及軟件的設(shè)計(jì)。

圖1 兩用爐檢測(cè)臺(tái)工作原理圖

2 硬件電路設(shè)計(jì)

2.1 溫度信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)溫度傳感器采用Pt100，即R0=100Ω，溫度要求范圍為0～100℃。Pt100溫度傳感器采用三線制連接方式接入系統(tǒng)中，三線制的方式電路簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)，還可以實(shí)現(xiàn)較高精度的測(cè)量。

傳感器輸出的電壓信號(hào)較弱，需增加放大電路，而且為了減小放大電路對(duì)測(cè)量電橋的影響，放大電路應(yīng)具有高輸入阻抗的特性，并且具有低漂移、高精度及較強(qiáng)的抗干擾能力。本系統(tǒng)采用的是TI（Texas Instruments）公司生產(chǎn)的放大器INA114。

2.2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)

模數(shù)轉(zhuǎn)換電路采用三線制SPI方式與微處理器S3C2440相連，模數(shù)轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)電壓，采用內(nèi)部基準(zhǔn)方式，信號(hào)的輸入采用8路單端方式，在信號(hào)輸入電路上，接限流電阻和去耦電容來達(dá)到穩(wěn)定信號(hào)和保護(hù)AD芯片的目的。轉(zhuǎn)換狀態(tài)信號(hào)SSTRB直接與LPC2134的通用I/O口相連，具體電路圖如圖2所示。

圖2 模數(shù)轉(zhuǎn)換電路

圖中AI1～AI8表示Pt100經(jīng)差壓電橋、放大濾波后的電壓信號(hào)。

2.3 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)的執(zhí)行器件電磁閥為SMC公司生產(chǎn)的型號(hào)為VXD2152、壓力為0.02～0.7 MPa、24V供電的電磁閥。電磁閥工作需要較大的驅(qū)動(dòng)電流，而S3C2440的I/O口的驅(qū)動(dòng)能力有限，另外由于電磁閥的電流較大，如果直接與S3C2440的I/O口相連，一旦發(fā)生短路或者尖峰脈沖，很可能會(huì)將芯片燒毀。

因此在S3C2440與電磁閥之間，需要一個(gè)由光耦、開關(guān)驅(qū)動(dòng)管等組成的電路，來驅(qū)動(dòng)電磁閥，如圖3所示。

圖3 電磁閥驅(qū)動(dòng)電路

3 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包括驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。驅(qū)動(dòng)程序部分完成的工作，包括系統(tǒng)初始化、開啟/關(guān)閉數(shù)據(jù)采集設(shè)備、LCD驅(qū)動(dòng)、USB驅(qū)動(dòng)，中斷服務(wù)程序、應(yīng)用層控制接口、應(yīng)用層數(shù)據(jù)接口等。由B/GPS碼終端設(shè)備精確提供周期性中斷信號(hào)，系統(tǒng)中所有數(shù)據(jù)采集、處理、傳輸均須在100 ms一個(gè)循環(huán)周期完成，因此大部分任務(wù)都在中斷程序中完成。

應(yīng)用程序部分包括啟動(dòng)、控制數(shù)據(jù)采集過程，對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)、顯示、打印。Qt/Embedded擁有占用空間較小、可移植、并且將外部設(shè)備抽象為keyboard和mouse輸入事件，底層接口支持鍵盤、以及用戶自定義的設(shè)備等優(yōu)點(diǎn)，所以本系統(tǒng)選用來進(jìn)行圖形界面的開發(fā)。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文研究了一種基于ARM9的綜合性能測(cè)試系統(tǒng)，使用了ARM相關(guān)的硬件技術(shù)、軟件技術(shù)、檢測(cè)技術(shù)、操作系統(tǒng)知識(shí)、計(jì)算機(jī)編程以及機(jī)械方面的知識(shí)。現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試兩用爐的熱效率、熱負(fù)荷準(zhǔn)確度，停水溫升，最高熱水溫度等項(xiàng)目，精度高，速度快，便于操作，在生產(chǎn)企業(yè)提高了生產(chǎn)效率。該系統(tǒng)還可應(yīng)用于科研、質(zhì)量檢測(cè)部門。

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