数据采集部分外围电路的设计

数据采集部分外围电路的设计基于PLC的数据采集系统基于PLC的数据采集系统是以PLC为核心控制器件。PLC具有体积小、功耗小、成本低、可靠性高、灵活方便、价格廉以及控制功能强等特点而得到广泛的应用。利用PLC的硬件、软件资源，实现信号采集的智能化控制和管理。基本组成基于PLC的数据采集系统是以PLC为核心控制器件，结合外围电路所构成。基本组成如图→→数据采集系统的组成采集系统硬件主要包括传感器、A／D转换器、PLC、输入，输出接口电路等。由PLC做为控制单元的数据采集系统的工作过程可分为以下几个步骤：数据采集是将被测量的信号转换为能够被PLC所识别的信号并输入给PLC；数据处理是由PLC执行以测试为目的的算法程序后，得到与被测参数对应的测量值或形成相应的决策与判断；数据输出是将处理结果送给水泵，进行操作。采集方式一个具体的采集系统的构成，根据所测信号的特性而定。力求做到既能满足系统的性能要求又能在性能价格比上达到最优。根据这个要求，本系统采用多通道数据采集，同时采取多路A/D转换方式。多通道数据采集是：被采集的模拟信号有两个或两个以上。多路A/D转换方式是：由多个A／D转换芯片构成。对每路输入信号都有独立的采样、A／D转换电路及I／O接口电路，每一路占有一个通道。结构框图如图所示。多路A／D转换方式框图这种方式通常用于高速数据采集和需要同时采集多路数据的情况。其优点是通道数增加时，输入通道PLC输出通道最高采样频率不会受到影响，并可同时采集多路信号，保持了各信号之间的同步关系。温度采集电路AD590温度传感器工作电压可以从+4V到+30V范围内选用，测量范围为-55℃到150℃.AD590的灵敏度为1uA/K,当其感受温度升高或降低时，输出电流以1uA/K的速率增大或减小，从而将被测温度线性转换为电流形式输出，在测量线路中，将其电流转换为电压，则可用电压形式来表示对应温度的大小。温度检测电路如图本系统通过电阻R17及R18把AD590的输出电流转化为电压信号。通过调节R18使R17和R18之和为1KΩ当温度每变化1℃时，电压变化为1uA/K=1mV/K，这样当温度每变化1℃，输出电压变化1mV。AD590的输出，对应的是绝对温度，而系统需要测量的温度为摄氏温度，其对应关系为T(K)=273.15（℃）因此需要进行一定的变换来实现这个转化。这个变换是在放大电路中完成的。放大器需要完成的任务包括两项，第一要使输出在0℃时为0mV,第二要使输出在一百摄氏度时为200mV。因为本系统所使用的A/D转换器TLC0838为8位模数转换器，为计算方便，所以输出在100℃时被人为设定为200mV。本系统用实现本功能。设传感器输出电流在电阻R17和R18上的压降为U1，R22和R23分压为U2，电路输出为U0得：U0=（R21+R20）U1/R21-U2×R20/R21湿度采集电路电容式湿度传感器的薄膜电容的容量(介电常数)随着它从空气中吸收的水量变化而变化。其中，HSllOo湿度传感器与其它产品相比，有着显著的优点：不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，响应时间快，适用于线性电压输出和频率输出两种电路以及适宜于在流水线上自动插件和自动装配等。相对湿度在O％一100％RH范围内，电容量由162pF变到200pF，其误差不大于±2％RH，而且响应时间小于5s。温度系数为0．104pF／'C，可见受温度的影响是很小的。湿度采集电路、湿度采集电路如图所示。集成定时器555芯片外接湿敏电容C10(HSll00)和电阻●’R24、R25，组成了对C10的充电回路，引脚7端通过芯片内部的晶体管对地短路又构成了对C10的放电回路，并将引脚2与6端相连引入到片．内比较器，便均成一个典型的方波发生器。该方波发生器的输出频率为f=1／(t充电+t放电)=l／[C1(R24+2R25)In2]空气湿度通过555振荡电路就转变为与之呈反比的脉冲频率信号。送入单片机的定时／计数器T1，Tl工作于方式1，：为16位计数器，定时记录脉冲数并存入内存缓冲区(TO工作于方式2，为自动重装方式的定时器)。