AD7862及其在智能电子水平仪中的应用

　　1　引言

　　电子水平仪是一种测量小角度的量具。用它可测量对于水平位置的倾斜度、两部件相互平行度和垂直度,机床、仪器导轨的直线度,工作台平面度,以及平板的平面度等。

　　采用差动电容式倾角传感器与温度特性好的精密纯电阻构成阻容电桥,使用精密波形发生器件ICL8038作为交流电桥的激励源。电桥不平衡电压经前置放大器放大后的信号及激励源输出电压作为两路信号,用AD7862的两个信号通道同时采样和A/D转换,同时采用线性温度传感器REF02作为测温元件对仪器进行温度补偿。REF02的输出接AD7862的第3个信号通道。3路采样信号经AD7862转换后送入微处理器进行处理输出。

　　2　AD7862的原理及特点

　　AD7862是德州仪器(TI)公司推出的高速4通道差分输入、低功耗、单+5 V电源工作的双12位A/D转换器。AD7862包括有2个4μs逐次比较ADC,2个跟踪/保持放大器,1个内部+2·5 V基准和1个高速并行接口。

　　AD7862有4个模拟输入,分成2个通道(A和B)进行测量,供AO输入选择。每个通道有2个输入(),可同时采样和转换,从而在两个模拟输入上保持了信号的相关相位信息,对高噪声环境中的输入噪声抑制起到非常重要的作用。

　　AD7862能以250 kHz的采样率同时进行4通道信号采样,输入给片内4个采样-保持放大器的信号经差分并在ADC输入期间内保持,并将模拟信号转换成DSP或微处理器所需的数字信号。

　　3　AD7862在智能电子水平仪的应用

　　在该电路中,电桥不平衡电压经前置放大器放大后输入AD7862的一个信号通道,激励源输出电压与AD7862的第2个通道相连,以消除激励源电压波动的影响。两路采样信号经AD7862转换后送入微处理器进行处理输出。由于温度对电容传感器电介质及电路元器件的影响几乎与信号具有相同的数量级,设计中必须对温度进行补偿。所以采用线性温度传感器REF02作为测温元件对仪器进行温度补偿。REF02的输出接AD7862的第3个信号通道。3路保持信号及控制信号接在一起,保证3个信号同时采样。3路采样信号经AD7862转换后送入微处理器进行处理输出。

　　对正弦波形输出电压及放大后的交流电桥输出电压进行同时采样,对于交流电桥,电桥不平衡电压输出与激励源电压之比在Δd一定的情况下是一个常数。设计中采用AD7862对及进行同时采样,用与的比值作为最终的采样值,再以此比值进行标定,这样可以消除干扰信号产生的激励源波形的失真。

　　4　智能电子水平仪硬件设计

　　智能电子水平仪的整体硬件设计电路如图1所示,它由激励源、阻容电桥、前置放大电路、AD转换电路及微处理器等部分组成。