基于AD7891的车辆称重采集系统设计

　　1引言

　　为彻底消灭超载现象，禁止超载车辆上路，实现司机在驾驶室内就可知道车辆的载荷情况， 而地面稽查人员通过无线通信装置可随时随地检测车辆的载荷量， 从而有利于制止车辆的超载行为。 因此，这里提出一种基于 AD7891 的车辆称重采集系统设计方案。该系统设计采用电容法检测车辆载荷，并利用车辆本身的板弹簧作为称重传感器的弹性体。

　　2车辆称重系统简介

　　车辆电容称重装置安装在被测车辆上。 称重装置的核心器件是电容称重传感器， 电容传感器的极板安装在车辆轮轴的中部上方与车厢底(或车架)之间，通过测量车辆板弹簧的形变转换为电容值的变化， 得到载荷值。 图 1 为车载式电容称重传感器示意图。

　　在车辆称重系统中，若车辆有前后两根轮轴，则图 2 为车辆称重系统框图。 前后传感器将载荷变化转换为电容变化;电容测量电路将电容值转换为电压值;DSP 将传感器输出的电压值进行 A/D 转换，其数据经运算、处理后，将整车载荷值送至显示器。由于系统中需采集的数据量较大，特别是动态称重测量，为了满足系统的实时性需求，车辆称重采集系统 采用 AD7891和 TMS320LF2407 DSP 实现车辆称重数据采集。

　　3系统硬件设计

　　系统采用美国 ADI 公司的 AD7891 型 A/D 转换器，它是一种内含输入多路转换器和采样保持放大器的 12 位数据采集系统(DAS),输入模拟信号范围为-10 ~+10 V，理论精度指标可达 4.88 mV，适合与各种微处理器、控制器以及数字信号处理机连接。 它和 DSP 有并行和串行两种工作模式， 并有 8个具有过压保护的模拟信号通道, 允许过压值为±17 V，只对1 个通道信号采样时,最大采样速率可达 454.5 kS/s。 AD7891采用单电源工作,功耗低,非常适用于数据采集系统和测试设备等方面应用[1]。 因此，该车辆称重系统采用 AD7891 完全能够满足系统各项要求。 在高速采集系统中，AD7891 与 DSP 相结合通常采用串行或并行方式，利用软件控制数据线方式实现系统要求的采集速度。 AD7891 与 DSP 采用并行方式，使用 DSPI/O 端口的 A、B、C、D、E 数据和方向控制器实现 AD7891 的时序控制。另外由于 DSP 的 I/O 端口电压为 3.3 V，而 AD7-891 的端口电压为 5 V，当 DSP 的端口只向 AD7891 的端口发送信号时，通过 DSP 的 I/O 端口直接接至 AD7891;但如果从 AD7891的端口直接向 DSP 的端口发送信号则有可能损坏 DSP。 因此需要高速双向电平转换器，这里选用 PI74LVCC424-5A，由于一片 PI74LVCC4245A 只能处理 8 位数据线， 因此需要 2 片PI74LVCC4245A 进行电平匹配[2]。 其硬件连接电路如图 3 所示 ， 图 3 中 DSP 对 AD7891 的 时 序 控 制 完 全 是 通 过TMS320LF2407 DSP 的 I/O 端口实现 ，D[0：11]指向 DSP 接口 。