基于DSP的智能微控电子式纸张抗张抗压试验机

    在涉及到纸张检测的行业，诸如造纸、香烟行业都必要对纸张的抗张、抗压举行高精度的丈量。传统要领为进步力值丈量精度仅进步传感器精度和Ａ／Ｄ转换器的位数，固然有肯定的结果，但是由于受到电路布局、噪声滋扰等诸多因素的影响到达肯定精度就很难在有所进步，无法到达其行业标准（QB/T1670-92《微控电子式抗张强度试验机》）中规定的０级（０.５％）精度。 

    如今的智能微控电子式纸张抗张抗压试验机，不但办理了如今产品的力值精度不高，并且捉住抗张试验机与抗张试验机机器与电子部分均相似的特点将二者有机整合，合而为一为用户和企业节省了大量本钱。电子式的纸张抗张抗压试验机密到达的性能与精度请求切合以上标准的最高精度级别：0级（0.5%） 

    体系方案及原则 

    体系架构 

    以高性能的DSP芯片TMS320LF2407A为内核举行活动控制与检测运算的体系，以SST89C58为内核的键盘与液晶表现模块的双CPU体系。双CPU之间以串行方法举行通讯，并订定了与上位机之间的三方通讯协议，实践证明该协议高效实用。即由DSP通过USB接口与上位机（PC）相连实现上位机与键盘切换控制，并分别由上位机或DSP打印速据或曲线。 

    成果实现 

    体系的成果重要包括以下几部分： 

    活动体系的控制与位移的正确丈量 

    在检测与控制部分，扬弃了现有的单片机体系，采取了集成度更高的DSP TMS320LF2407A为内核检测控制芯片。其精良的对活动控制体系的硬件支持，具有硬件QEP、PWM等模块，并利用精密光电编码器（2500p/r）、交换伺服驱动器，使本品调速范畴要比现有产品更宽（0.1～200.0mm/min无级可调）,位移更正确（0.01mm）。 

    力传感器薄弱信号的检测与征求 

    采取高精度拉压力传感器。精度：1.9585mv /v（抗压）、3.0025 mv /v (抗张)，包管了信号源的敏锐度。利用16位D/A转换器为力传感器提供16位动态辨别率的幅值可调的鼓励电压，淘汰了电压颠簸对传感器的影响，从底子上进步体系精度成为大概。采取Σ-Δ24位A/D转换器（CS5532）确保了正确的传感器信号能有效的转换为正确的数字信号。并且Σ-Δ布局相比双得分布局的A/D对体系的白噪声抗滋扰本领更强，使体系的高精度成为实际。利用16位DSP2407A全面支持标准C的种种数据范例，在精度范畴内克制了谋略偏差并运用分段线性插值技能进一步进步了传感器线性程度。即进一步进步了体系力值检测精度，到达0.2％。实践证明本体系的检测要领明显优于现有市场产品的1％力值精度。 

    数据的通讯 

    本体系的数据通讯较多，也是在软件编写中工程量较大的部分之一。定义了一个完备、高效的三方通讯协议。即实现了上位机，DSP，SST89C58之间数据共享、指令转达、切换控制。由于PC机不支持485通讯、通讯的数据量适中、间隔较短，以是此中数据征求DSP部分和上位机的连合采取USB布局。而DSP与SST89C58之间的连合采取485通讯。 

    人机交互 

    采取独立模块，即以SST89C58为内核的4×4行列扫描键盘、320×240图形液晶表现。通过串行通讯与DSP举行及时数据表现。 

    上位机 

    上位机以USB方法与USB举行及时数据互换，能实现全部键盘表现模块成果，并能实现独立控制。 

    体系方案的框图及其阐明 

    体系由活动控制子体系、丈量征求子体系、人机交互子体系、上位机等多少个子体系有机构成，采取的是恒速丈量法。 

    活动控制子体系 

    由于采取的是恒速丈量法，以是速率的腻滑是关键，是力值征求的条件；是活动控制体系和丈量征求体系之间的纽带。 

    在活动控制部分，扬弃了现有的单片机体系，采取了集成度更高的DSP TMS320LF2407A为内核检测控制芯片。由DSP发出PWM信号至好换伺服电机驱动器，交换伺服电机驱动器驱动电机并举行闭环调速，DSP不举行办理。同时，服务器将光电编码器的正交编码脉冲信号至DSP的QEP模块触发定时器举行脉冲计数，从而对夹头位移举行正确丈量。并由扑获模块对编码器ZERO举行电机非常转动举行监测。 

    由于采取了松下交换伺服电机驱动器及电机，不但使调速范畴更宽，速率更正确（到达1％精度），并且使调速更容易控制，速率腻滑度更高。速率容易控制仅使DSP有更充分的时间举行数据处理惩罚。 

    丈量征求子体系 

    采取大量程，高精度的力传感器（精度在0.001mv）于现有产品的测力传感器精度持平。在传感器雷同的条件下对原体系举行了有效的改造，纵然用16位D/A转换器为力传感器提供16位动态精度幅值可调的鼓励电压，淘汰了电压颠簸对传感器的影响，并且该鼓励电压提供要领通用性很强。实践证明的确大幅度进步了体系精度。现有的该仪器多采取双得分型A/D转换器，转换精度不高，并且对共模滋扰克制本领不高。本体系采取的是DSP＋Σ－Δ24位A/D转换（CS5532）,不但确保了传感器信号能有效的转换为正确的数字信号，并且DSP具有对高级语言的精良支持（全面支持标准C的种种数据范例）使运算精度远高于体系的丈量精度。这才使本品大幅进步了体系力检测精度。本品运用DSP强大的指令处理惩罚本领应用分段线性插值技能进一步进步了传感器线性程度。即进一步进步了体系精度。 

    人机交互 

    采取4×4行列扫描键盘、320×240图形界面液晶表现部分由SST89C58实现。由于图形界面请求占用大量存储空间而89C58内部集成了32K FLASH，并可实如今运行中写FLASH以是人机交互重要通过SST89C58来实现。上位机操纵界面、数据表现、曲线表现及打印共同实现人机交互。 

    体系在关键技能上的创新 

    现有小量程抗张、抗压试验机产品均为独立产品，整合为一机较少见。由于抗张与抗压测试仪机器部分相似、电子部分相近，以是本品不但整合了机器部分即双丝杠横梁布局，并且在检测与控制部分，扬弃了现有的单片机体系，采取了集成度更高的DSP TMS320LF2407A为内核检测控制芯片。故将二者有机整合，可以节流大量本钱，为进步体系精度追加更大的本钱。 

    现有的此类仪器开创采取了集成度更高的DSP TMS320LF2407A为内核检测控制芯片，其精良的对活动控制体系的硬件支持，具有硬件QEP、PWM 等模块，并利用松下交换伺服电机驱动器、松下伺服电机、精密光电编码器（2500p/r）。使本品调速范畴更宽，实际到达0.1～200.0mm/min无级可调,而如今产品多为2～200mm/min无级可调；位移更正确（0.01mm国标规定最高标准）；速率腻滑度更高。速率腻滑度是抗张、抗压质料试验机测力的条件，也是连接活动控制体系和丈量检测体系的纽带。 

    采取大量程，高精度的力传感器（精度在0.001mv）与现有产品的测力传感器精度持平。但本品在传感器雷同的条件下对传感器的利用上举行了有效的改造，纵然用16位D/A转换器（LT1655）＋高精度功放（LT1010）为力传感器提供16位动态精度幅值可调的鼓励电压，淘汰了鼓励电压颠簸对传感器的影响，不但从底子上使进步体系精度成为大概，并且加强了体系对差别传感器的支持本领。 

    现有的该仪器多采取8位单片机＋多双得分型12位A/D转换器，转换精度与抗共模滋扰本领不高，并且由于单片机是单字节谋略，在谋略精度和谋略速率的衡量上左右为难。本体系采取的是DSP＋Σ-Δ24位A/D转换器（CS5532）。不但确保了正确的传感器信号能有效的转换为正确的数字信号，并且DSP具有对高级语言的精良支持（全面支持标准C的种种数据范例）使运算精度远高于体系的丈量精度。这才使本品大幅进步了体系力检测精度。本品运用DSP强大的指令处理惩罚本领应用分段线性插值技能进一步进步了传感器线性程度。即进一步进步了体系精度。在体系可靠性方面，本品采取DSP体系架构较现有单片机体系架构去除了大量外围配置，进步了体系的可靠性。在实际调试中抗滋扰本领明显优于平凡单片机体系。 

    本品在成果上也举行了大量的智能化、人性化的计划 

    主动标定 

    根据计量行业规定，查验仪器必须定期查验，本体系初次提出主动标定成果，并在该品上应用。原理既是：体系将与标定相干的参数存于可擦写的FLASH中，DSP读取满量程50％的砝码的重力，将测取值做参照，重新标定，将标定后参数存于FLASH中。即完成主动标定。 

    主动丈量 

    现有产品在丈量时，起重请求用上升、降落键将纸张微调至似紧非紧的临界状态，即测位移的请求。本品在软件上处理惩罚，不必要如上操纵。