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          MAX125在動態汽車衡中的應用
          發布時間:2020-4-26 16:20:53   點擊次數:412次

          MAX125在動態汽車衡中的應用

            為了有效抑制貨車超載,研制了一種新型的動態地磅,高速A/D轉換芯片 MAX 125是其中關鍵組成部分,直接影響整個系統的測量精度。

          介紹了 M AX125的特點及工作過 程,以及它在動態地磅中的具體應用方法。測量誤差小于總重靜態值的士 5%。

            0.引言

            超載運輸使公路、橋梁及其附屬設施遭遇到 嚴重損壞,這也是近年來惡性交通事故增加的重 要原因之一。

          解決這一問題的有效方法是廣泛應 用動態地磅,即車輛行駛稱重(w eigh i n motion,WIM)系統A /D轉換的性能直接影響到 整個系統的測量精度,是動態地磅關鍵組成部 分,本文對A/D轉換部分MAX125進行介紹。

            選擇A/D轉換器的主要依據是轉換速度和 精度當車輛駛過稱重傳感器時,所產生的信號波 形如圖1所示。

          假設車速為40 km/h,那么每只輪 胎通過稱重傳感器的時間約為20 ms,在這段時間 內要有效釆樣100- 200個點,考慮數字濾波的需 要,則要求完成每次A/D轉換的時間應在20^s 以內。

          MAX125單通道的轉換時間為3^s,可以滿 足要求根據我國動態地磅的標準,其準確 度等級分為0. 2 0. 5 1 2 5 10六級,0. 2級整車 總重量的zui大允許誤差檢定時為士 0. 1(% , 使用時為士 0. 20% ,這就要求A/D轉換的精度至 少為0.10%。MAX125是14位A/D轉換器,精度可達士 0. 006 2觀。

          為此選擇了 M AX IM公司生產的M AX125

            

            1.MAX 125的簡介

            1.1 MAX125的特點

            MAX 125是2< 4通道、高速的14位數據釆 集芯片。它內置有4個釆樣保持器(T/H),每個 米樣保持器前各有一個兩輸入的多路開關,所有 的多路開關均由同一邏輯電路控制,所以每次釆 集可以有4個通道被同時釆樣。

          輸入分為A B兩 組,通過開關的切換可以對8個通道進行釆集每 個通道的信號轉換需要3^s,當輸入只有1個通道 時轉換速率可達250 kb/s, 4個通道全部使用時 為76 kb /s轉換所得的數值都存儲在RAM中,通 過雙向的數據總線讀出。

          MAX125的信號輸入范 圍是士 5 V,但其zui高過壓值可達到士 17 V,由于 各通道相互獨立,因此任一通道的故障不會影響 其它通道其供電電源為士 5V,內部有2 5V的 參考電壓源,也可外接參考電壓源,其高速的并行 接口可方便地與MCU或DSP相連。

            1. 2 MAX125的工作過程。

            圖2所示為是MAX125的工作時序,其工作 過程主要分為兩部分,即釆樣方式的設置和信號 的釆樣轉換。

          設置釆樣方式MAX 125上電工作 后,芯片默認的釆樣方式是只釆集A組的第1通 道。

          如果釆集其他通道,就要對釆樣方式進行設 置,以確定釆集的通道數,zui多可以同時釆樣4個 通道設置參數是通過引腳At A0寫入的,其格 式如表1所列地址一旦寫入,釆樣方式即被確 定,若要改變已寫入的方式,必須重新寫入新值。

          這些操作對應圖中CS和WR為低電平的部分當 A3寫入‘ 0時,芯片處于一般工作狀態,A2-A0的不同組合確定所要釆集的通道;當A3寫入‘ 1’ 時,芯片進入省電工作狀態,功耗降低,當重新寫 入‘ 0時就返回到一般工作狀態。

            

            釆樣方式確定后,MAX 125就可以開始釆樣 和轉換輸入信號,這些操作通過外部的Convst信 號的上升沿來啟動。

          釆樣保持器在上升沿到來之 前跟蹤輸入信號;在Convst的上升沿保持輸入電 壓,輸入信號被釆樣,各通道的轉換開始依次連續 地進行每個通道的轉換時間為3^s,當全部的4 個通道都需要轉換時,一個轉換周期需要12^s 在此轉換完成之前,所有輸入的Convst信號都將 被忽略當zui后一個通道轉換完畢后,INT信號 產生,其下降沿標志著轉換過程的結束,轉換結果 保存在14位X 4的RAM中。

          IN T信號變為低電 平后,釆樣保持器就返回到跟蹤狀態,為下一次 的釆樣做準備。

          在讀數據的過程中,第1次的讀操 作使INT信號變高在讀取轉換所得的數字量 時,CS RD2個信號需要同時為低電平,每一個 RD信號對應著一個通道的數據(如圖2所示),4個連續的讀脈沖可依次從數據總線讀取4個通道 的數據。

            2.MAX 125在動態汽車衡中的應用

            2. 1 MAX125與MCU的硬件接口

            由于壓力傳感器的信號非常微弱,為此選用 數據放大器AD623作為前置放大器,它具有功耗 低、精度高、速度快的特點,且可單電源供電,通頻 帶寬高達800 kHz(G= 1),增益G可通過一個外 接電阻Rg來調節,Rg用如下公式計算:Rg二 100 kO /(G- 1)

            MAX 125的時鐘由外部16 MHz有源晶振提 供。MAX 125與MCU的硬件接口電路如圖3所 示,由于MCS51系列單片機是8位數據總線,而 MAX 125是14位A/D轉換器,所以需要一片 74HC374鎖存高6位數據。

          具體連接方法如下:將 MAX 125的輸出信號D(h D7與MCU的數據總 線P0口直接相連,而D8- D13的高6位數據是先 接到74HC374再與P0 口直接相連讀取數據時, 先由CSAD信號選中M AX125,讀取低8位,然后 由CS374信號選中74HC374,讀取高6位數據,并 由單片機拼裝成14位A / D轉換結果因為該動態地磅擴展的外圍芯片較多,所以片選信號 CSAD和CS374是由單片機的地址總線P2 口經 138譯碼裝置譯碼后提供,其地址分別是78FFH和 79FFH另外74HC374還負責讀取打印機的 BUSY信號,此信號與A/D轉換無關。

             

            2. 2 MAX125的軟件編程

            在動態地磅軟件的初始化部分,應該按照 表1完成對M AX125工作方式的設置,使A2^ A0 =001,即選用A組兩通道工作模式。

          當汽車到來 時,啟動M AX 125進行A /D轉換M AX 125轉換結束后,INT信號變低,向單片機申請中斷,在中斷程序中,完成數據的讀取并啟動下一次轉換,具 體過程如圖4所示。

          汽車駛過后,結束數據釆集, 進行分析計算,即可得出其輪荷、軸荷和總質量。

          在實際運行過程中,經常有上電死機的情況發生, 經跟蹤分析,發現是MAX125的INT信號上電時 經常不能正確復位,造成程序無法正常運行。

          按廠 家的說明,當初次上電時,片內部的上電復位電路 應能保證IN T信號為高電平,使MAX 125處于準 備轉換的狀態,但實際測試顯示上電時INT信號 復位不正常的次數占有相當的比例解決這個問 題的辦法就是在初始化MAX125的時候,先讀取 一次MAX125的片上RAM,這樣125的1NT信號 就會變為高電平,保證電路正常工作。

            

            3.結論

            通過多次試驗,我們設計的橡膠油管式動態地磅技術參數能達到:車輛以低于40 km/h的 速度通過時,測量誤差小于總重靜態值的士 5% , 具體試驗數據參見圖5可見MAX12/D轉換 器作為WIM系統的關鍵部分應用于橡膠油管式 動態地磅中,取得了較好的效果另外本動態地磅還具有如下特點:重量輕,便于攜帶;LOT漢 字顯示和漢字微型打印機,操作簡便,可現場打印 測量結果;數據自動存儲可以方便地檢索、統計; 配備充電電池,一次充電可連續工作20 h以上, 具有很好的推廣應用前景。

          上海柯耀實業有限公司

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