[发明专利]一种基于单片机的磁强信号检测系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种基于单片机的磁强信号检测系统。

背景技术

低在地球物理学、空间科学、生物医学、军事技术、工业探伤等领域，对磁场的检测具有十分重要的地位。随着电子技术、计算机自动化技术和机械制造与工艺技术的发展，检测方法已经走向小型化、电子化、数字化和自动化，向宽量程和高精度发展，特别是对弱磁场的测量。

变磁阻式传感器（又称自感式电感传感器）属于电感式传感器的一种。它是利用线圈自感量的变化来实现测量的，它由线圈、铁芯和衔铁三部分组成。铁芯和衔铁由导磁材料如硅钢片或坡莫合金制成，在铁芯和衔铁之间有气隙，传感器的运动部分与衔铁相连。当被测量变化时，使衔铁产生位移，引起磁路中磁阻变化，从而导致电感线圈的电感量变化，因此只要能测出这种电感量的变化，就能确定衔铁位移量的大小和方向。变磁阻式传感器可以用于测量位移和尺寸，也可以测量能够转换为位移量的其他参数力、张力、压力、压差、应变、转短、速度和加速度等。

发明内容

本发明的目的是为了实现磁强信号的高精度、稳定检测，设计了一种基于单片机的磁强信号检测系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

基于单片机的磁强信号检测系统由磁强检测、信号调理、模数转换、单片机采样处理电路、串口转换电路和电源分配等模块组成。磁强检测部分通过调理部分提供的恒压激励检测磁场强度并转换为微弱电压变化；信号调理单元将输出的微弱模拟信号经滤波、温度补偿、调零放大等处理后，产生满足AD转换器采样的信号；单片机通过模数控制接口对所测量的磁场信号进行采集、数据处理；数据传输接口与主控单元进行通信，并将数字量输出至RS422接口。

所述的磁强检测采用HMCl022和HMCl021z，HMCl022为2轴磁阻传感器，分别测量x、y两个方向上的磁场强度，HMCl021z为单轴传感器，用于z轴方向上磁场的测量。

所述的系统采用C805lF4lO微处理器为控制核心，使用了AIN0、AINl和AIN23个通道，分别用于茗、y、z 3个方向上磁场强度模拟量的输入。

所述的系统的模数转换器采用AD7734。

所述的信号调理电路完成放大、温度补偿、滤波等功能，其采用数字式调理技术，内置温度传感器，每1mS更新该温度值，并以此值为索引，设定磁强检测单元的桥压供给与零点补偿，实现在-20一50℃范围内零点与灵敏度保持恒定的目标。经过该模块后，输出信号电平将处于0.5～4.5V区间内。

所述的C8051F410单片机对AD7734的控制通过标准SPI接口进行，设计采用3线制的主从方式，单片机为主、AD7734为从，SPICLK由单片机提供SPI时钟，SPIM0SI为单片机命令输出控制端，SPIMIS0为单片机接收AD7734寄存器相关信息端。

所述的系统软件主要由系统初始化、采样数据处理、A/D转换子程序、数据处理子程序、脉冲信号产生子程序、通信子程序等组成。

本发明的有益效果是：

基于ADXL210的大型机床校准振动检测系统充分发挥了AD7734作为高精度、高吞吐量、多通道模拟前端的优势，同时利用C805lF系列单片机的强大功能，使得该检测系统具有稳定性良好、电路体积小，能够以较高精度、实时对磁强信号进行获取等特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是系统组成原理框图。

图2是传感器置/复位电路。

图3是AD7734与C805lF410接口示意图。

图4是软件设计流程图。

图5是AD7734配置流程图。

具体实施方式

如图1所示，基于单片机的磁强信号检测系统由磁强检测、信号调理、模数转换、单片机采样处理电路、串口转换电路和电源分配等模块组成。磁强检测部分通过调理部分提供的恒压激励检测磁场强度并转换为微弱电压变化；信号调理单元将输出的微弱模拟信号经滤波、温度补偿、调零放大等处理后，产生满足AD转换器采样的信号；单片机通过模数控制接口对所测量的磁场信号进行采集、数据处理；数据传输接口与主控单元进行通信，并将数字量输出至RS422接口。