汽车衡数据采集的数学理论描述与采集板参数选择方法研究

　　0　引　言

　　数据采集板是动态电子汽车衡数据采集的核心部件(动态电子汽车衡电子称重装置由传感器、数据采集板、承载器三部分组成).当有汽车通过称重平台(承载器),由传感器将质量信号输出为电流信号,通过数据采集板对电流信号实现采集、模数转换,并将转换数据传递给单片机进行采样、量化、编码、滤波处理后,最终将数据传输给PC机进行数据管理.通过对采集板数据采集的数学理论描述的分析研究,给出了数据采集板采样、量化、编码的基本理论.本研究的“汽车衡数据采集的数学理论描述与采集板参数选择方法”,以30T动态电子汽车衡为研究对象,适用于四路传感器,八路通道,称重平台尺寸≤12m,本研究可为汽车衡数据采集板的开发设计和选用提供参考.

　　1　汽车衡数据采集板的选择方法研究

　　实现模拟量转换为数字量的电路系统被称为数据采集系统(即数据采集板)[1].数据采集板常由放大器、滤波器等在内的信号调理电路、多路模拟开关、采样/保持电路、A/D转换器以及接口电路组成.其中最重要的便是A/D转换器.图1给出了数据采集板的典型构成方式.

　　1. 1　数据采集板的工作原理

　　数据采集板的核心是A/D转换器,A/D转换器芯片特性决定了数据采集板的结构.数据采集板主要有两个功能:一是传递CPU给A/D芯片的控制信号;二是把转换好的数据送入CPU.图2为接口电路的逻辑框图.地址译码电路完成芯片选择和芯片内通道的选通;数据缓冲器接受A/D转换器转换好的数据,由控制信号控制向CPU的传送;控制逻辑电路转换CPU对A/D转换器的选通、启动等信号.对于A/D转换器的位数高于CPU数据位数的,还要有低位与高位数据的输出选通控制.对于串行输出的转换器,还有串行传送控制信号.控制逻辑电路还需检测A/D转换器的状态信息并提供给CPU处理.

　　1. 2　数据采集的几种方式

　　(1)多路A/D转换器式

　　对每一路输入信号,都有独立的采样保持电路S/H, A/D转换器及接口电路I/O,每一路即一通道.其框图如图3所示.这种方式通常用于高速系统和需要同时采集多路数据的系统[2].其优点是在通道数增加时,最高采样频率不会受影响.

　　(2)多路共享A/D转换器式

　　输入信号进入各路采样保持电路,然后由多路开关轮流将各路信号送入A/D转换器进行转换.其框图如图4所示.它的转换速度较多路A/D转换器式慢.并且采得的各通道信号是断续的.在通道增加时,采样频率受到影响.

　　(3)多路开关式

　　图5是多路开关式的结构框图.这种方式的转换速度比以上两种方式的都慢,但是节省硬件.常用于采集多路缓慢不变的信号,如温度变化信号等.通过对以上几种数据采集方式的分析和比较,并考虑动态电子衡器工作的实际需要,选择多路A/D转换器式数据采集板作为这套动态电子衡器的数据采集板.因为,汽车的质量是由四个称重传感器的输出值相加得到,数据的采集必须是在同一时刻,所以选择多路A/D转换器式数据采集板.