飞机零件锻造厂重锤压力测试系统的从机设计

                                                                                   前言

    读研时的项目总结,怕被时间给抹杀了,也是记录我的学习经历。在我研二时导师接了个大项目,参加者有西北工业材化学院的高老师,我的师兄,我,还有我的导师。具体分工为导师设计软件,我的师兄设计主机硬件,我设计从机硬件,最后和我师兄联调。其中过程坚辛,在验收的最后一个月,和师兄经常熬夜战斗,哈哈哈,瘦了好几斤。

    一、项目综述

    应西北工业大学材化学院高老师邀请,共同设计了这一套重锤压力测试系统,其中薛老师提供给我们的是压力传感器,我们需要对传感器受到压力后输出的电压信号进行放大后进行测试,并计算受到的压力值。经无线模块传至主机后,主机通过RS485传给PC端。

    二、项目分工

    我的师兄主负责主机的设计,主机的功能为通过SI4432采集数据,再通过RS485向上位机发送数据。我的导师负责写驱动程序。我主负责从机的设计,从机的主要功能为设计两级放大电路将压力传感器采集到的数据值进行放大,再通过无线模块SI4432将数据传给主机。

    三、设计过程

    从机设计实属不易,需要将数模电路集成到一个板子上,在设计板子时也花费了很长时间,PCB重做了5次,期初在设计原理图时用的滤波电容均为104贴片电容,信号输出端滤波电容为10uf胆电容。经测试后滤波效果不好,毛刺太多,无法做实验,但是如果将放大电路的信号输入与输出端全部改为10uf的直插电容,则滤波效果过了,将信号也同样滤除,经过几次失败的教训后,最终决定电源滤波电路电容均为直插型10uf电容,放大器的输入端为104贴片滤波电容,两级放大之后的输出端为10uf胆电容,最后得到期望的效果。附上设计原理图:

飞机零件锻造厂重锤压力测试系统的从机设计

    由于原图太大,上图不清楚,我介绍一下:左下角为传感器供电电路,传感器为2.5V供电,由电源转换芯片LM1117实现。右下脚为两级放大电路的电源电路,输出为±12V。传感器输出信号为IN+和IN-,接入一级放大器AD620(U9),IN+和IN-在PCB布线时为差分平行接入一级放大器,信号经二级放大后,调节两个变阻器,使得传感器稳定时的输出电压为1.5V。未经放大时的输出电压为150mv。敲击传感器,用示波器捕捉电压跳变的峰值,输出端得到的数据传送给STM32,再经过导师设计的算法,将压力值测出。如下图所示:

飞机零件锻造厂重锤压力测试系统的从机设计

来源:电路dog

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