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MAX125在动态汽车衡中的应用
发布时间:2020-4-26 16:20:53   点击次数:24次

MAX125在动态汽车衡中的应用

  为了有效抑制货车超载,研制了一种新型的动态地磅,高速A/D转换芯片 MAX 125是其中关键组成部分,直接影响整个系统的测量精度。

介绍了 M AX125的特点及工作过 程,以及它在动态地磅中的具体应用方法。测量误差小于总重静态值的士 5%。

  0.引言

  超载运输使公路、桥梁及其附属设施遭遇到 严重损坏,这也是近年来恶性交通事故增加的重 要原因之一。

解决这一问题的有效方法是广泛应 用动态地磅,即车辆行驶称重(w eigh i n motion,WIM)系统A /D转换的性能直接影响到 整个系统的测量精度,是动态地磅关键组成部 分,本文对A/D转换部分MAX125进行介绍。

  选择A/D转换器的主要依据是转换速度和 精度当车辆驶过称重传感器时,所产生的信号波 形如图1所示。

假设车速为40 km/h,那么每只轮 胎通过称重传感器的时间约为20 ms,在这段时间 内要有效釆样100- 200个点,考虑数字滤波的需 要,则要求完成每次A/D转换的时间应在20^s 以内。

MAX125单通道的转换时间为3^s,可以满 足要求根据我国动态地磅的标准,其准确 度等级分为0. 2 0. 5 1 2 5 10六级,0. 2级整车 总重量的zui大允许误差检定时为士 0. 1(% , 使用时为士 0. 20% ,这就要求A/D转换的精度至 少为0.10%。MAX125是14位A/D转换器,精度可达士 0. 006 2观。

为此选择了 M AX IM公司生产的M AX125

  

  1.MAX 125的简介

  1.1 MAX125的特点

  MAX 125是2< 4通道、高速的14位数据釆 集芯片。它内置有4个釆样保持器(T/H),每个 米样保持器前各有一个两输入的多路开关,所有 的多路开关均由同一逻辑电路控制,所以每次釆 集可以有4个通道被同时釆样。

输入分为A B两 组,通过开关的切换可以对8个通道进行釆集每 个通道的信号转换需要3^s,当输入只有1个通道 时转换速率可达250 kb/s, 4个通道全部使用时 为76 kb /s转换所得的数值都存储在RAM中,通 过双向的数据总线读出。

MAX125的信号输入范 围是士 5 V,但其zui高过压值可达到士 17 V,由于 各通道相互独立,因此任一通道的故障不会影响 其它通道其供电电源为士 5V,内部有2 5V的 参考电压源,也可外接参考电压源,其高速的并行 接口可方便地与MCU或DSP相连。

  1. 2 MAX125的工作过程。

  图2所示为是MAX125的工作时序,其工作 过程主要分为两部分,即釆样方式的设置和信号 的釆样转换。

设置釆样方式MAX 125上电工作 后,芯片默认的釆样方式是只釆集A组的第1通 道。

如果釆集其他通道,就要对釆样方式进行设 置,以确定釆集的通道数,zui多可以同时釆样4个 通道设置参数是通过引脚At A0写入的,其格 式如表1所列地址一旦写入,釆样方式即被确 定,若要改变已写入的方式,必须重新写入新值。

这些操作对应图中CS和WR为低电平的部分当 A3写入‘ 0时,芯片处于一般工作状态,A2-A0的不同组合确定所要釆集的通道;当A3写入‘ 1’ 时,芯片进入省电工作状态,功耗降低,当重新写 入‘ 0时就返回到一般工作状态。

  

  釆样方式确定后,MAX 125就可以开始釆样 和转换输入信号,这些操作通过外部的Convst信 号的上升沿来启动。

釆样保持器在上升沿到来之 前跟踪输入信号;在Convst的上升沿保持输入电 压,输入信号被釆样,各通道的转换开始依次连续 地进行每个通道的转换时间为3^s,当全部的4 个通道都需要转换时,一个转换周期需要12^s 在此转换完成之前,所有输入的Convst信号都将 被忽略当zui后一个通道转换完毕后,INT信号 产生,其下降沿标志着转换过程的结束,转换结果 保存在14位X 4的RAM中。

IN T信号变为低电 平后,釆样保持器就返回到跟踪状态,为下一次 的釆样做准备。

在读数据的过程中,第1次的读操 作使INT信号变高在读取转换所得的数字量 时,CS RD2个信号需要同时为低电平,每一个 RD信号对应着一个通道的数据(如图2所示),4个连续的读脉冲可依次从数据总线读取4个通道 的数据。

  2.MAX 125在动态汽车衡中的应用

  2. 1 MAX125与MCU的硬件接口

  由于压力传感器的信号非常微弱,为此选用 数据放大器AD623作为前置放大器,它具有功耗 低、精度高、速度快的特点,且可单电源供电,通频 带宽高达800 kHz(G= 1),增益G可通过一个外 接电阻Rg来调节,Rg用如下公式计算:Rg二 100 kO /(G- 1)

  MAX 125的时钟由外部16 MHz有源晶振提 供。MAX 125与MCU的硬件接口电路如图3所 示,由于MCS51系列单片机是8位数据总线,而 MAX 125是14位A/D转换器,所以需要一片 74HC374锁存高6位数据。

具体连接方法如下:将 MAX 125的输出信号D(h D7与MCU的数据总 线P0口直接相连,而D8- D13的高6位数据是先 接到74HC374再与P0 口直接相连读取数据时, 先由CSAD信号选中M AX125,读取低8位,然后 由CS374信号选中74HC374,读取高6位数据,并 由单片机拼装成14位A / D转换结果因为该动态地磅扩展的外围芯片较多,所以片选信号 CSAD和CS374是由单片机的地址总线P2 口经 138译码装置译码后提供,其地址分别是78FFH和 79FFH另外74HC374还负责读取打印机的 BUSY信号,此信号与A/D转换无关。

   

  2. 2 MAX125的软件编程

  在动态地磅软件的初始化部分,应该按照 表1完成对M AX125工作方式的设置,使A2^ A0 =001,即选用A组两通道工作模式。

当汽车到来 时,启动M AX 125进行A /D转换M AX 125转换结束后,INT信号变低,向单片机申请中断,在中断程序中,完成数据的读取并启动下一次转换,具 体过程如图4所示。

汽车驶过后,结束数据釆集, 进行分析计算,即可得出其轮荷、轴荷和总质量。

在实际运行过程中,经常有上电死机的情况发生, 经跟踪分析,发现是MAX125的INT信号上电时 经常不能正确复位,造成程序无法正常运行。

按厂 家的说明,当初次上电时,片内部的上电复位电路 应能保证IN T信号为高电平,使MAX 125处于准 备转换的状态,但实际测试显示上电时INT信号 复位不正常的次数占有相当的比例解决这个问 题的办法就是在初始化MAX125的时候,先读取 一次MAX125的片上RAM,这样125的1NT信号 就会变为高电平,保证电路正常工作。

  

  3.结论

  通过多次试验,我们设计的橡胶油管式动态地磅技术参数能达到:车辆以低于40 km/h的 速度通过时,测量误差小于总重静态值的士 5% , 具体试验数据参见图5可见MAX12/D转换 器作为WIM系统的关键部分应用于橡胶油管式 动态地磅中,取得了较好的效果另外本动态地磅还具有如下特点:重量轻,便于携带;LOT汉 字显示和汉字微型打印机,操作简便,可现场打印 测量结果;数据自动存储可以方便地检索、统计; 配备充电电池,一次充电可连续工作20 h以上, 具有很好的推广应用前景。

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