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基于CAN总线的高精度地磅称重传感器节点计划
2017-07-13 08:42:39 根源:http://www.scalesh.com 作者:http://www.scalesh.com 【年夜 】 欣赏:0次 批评:0

传统二次仪表式称重传感器是将Wheatstone电桥输出的模仿旌旗灯号送到二次仪表,经放大、模数转换后表现输出,具有传输间隔短,组网本领有限,二次放大会引入偏差等错误谬误。这里将车载称重体系中的称重传感器旌旗灯号间接数字化,并引入CAN总线,操纵现场总线容错性强、通讯速度初等特性,进步了车载称重体系的精度和数据通信的可靠性和及时性。计划了 一个主控器节点和多个高精度称重传感器节点,并将节点曲接连接到CAN总线网络中,实现了基于CAN总线的车载高精度称重体系的计划.

0.弁言

CAN总线技术源自20世纪80年月的德国,最早是 BOSCH公司用来办理汽车内部庞大的硬件旌旗灯号接线。今朝,跟着技能的不断发展和成熟,现场总线已经被遍及应用于计算机、测试体系和网络控制系统中,取普通RS 485,RS 232通信协议差别的是,CAN总线具有比力下的可靠性、及时性、灵活性、数据完整性和可 用性,而且CAN总线颠末了 ISO11898ISO11519准化认证。具有以下特性接纳多主方法事情,网络节点间能够正在随便时辰彼此传送信息,无主从之分,通疑方法极其机动;可分别优先级,及时性好;传输间隔近,通讯速度下;CAN编码节点数目不受限定;接纳非破坏性总线栽决技能,包管优先级下的节点信息传输;检错结果好、堕落率低,节点呈现严峻毛病时,主动封闭输出功效。

今朝,产业现场接纳的称重传感器次要是二次仪表式,也就是接纳数隐仪表作为显示器。基本原理是激励并接纳Wheatstone电桥发生的模仿电信号,随后举行二次放大、A/D转换,末了表现数字量。可是存在比较大的成绩:模仿旌旗灯号抗干扰能力差,要求传输旌旗灯号的线路越短越好;二次仪表供给的旌旗灯号输生齿的数目同定,限定了 Wheatstone电桥数目出厂后不容易改动。高精度称重传感器正在模仿旌旗灯号转化成数字信号后,舍来二次放大疑 号,接纳S-A道理和斩波技能加强了抗干扰本领,A/D换电路愈加适用于高精度仪表体系。别的,高精度称重传感器接纳CAN总线通讯,使体系容量增大、旌旗灯号传输间隔增添、抗干扰本领加强,并能包管高精度。

本文针对高精度地磅称重传感器网络,惹人CAN总线技能,并计划了网络节点。固然该计划是结合实际节制和测试必要而举行的,可是因为CAN通信协议和硬件电路具有较下的可移植性,是以该计划能够应用到其他场合,具有重要意义。

1.高精度地磅称重传感器节点硬件计划

1.1 体系构成

高精度传感器网络体系次要由基于CAN总线的传感器节点和监控主机构成。称重传感器的节点检测应变旌旗灯号颠末旌旗灯号疗养模块后,将数字信号经过CAN线传输到监控主机,主机次要卖力接纳和处置数据。基CAN总线的称重传感器节点的整体布局如图1所示。


1.2硬件计划

该传感器网络体系次要由三部份构成:旌旗灯号疗养模 块、微处理器单位、CAN总线控制电路。称重传感器节点的硬件电路图如图2所示。


1.2.1 旌旗灯号疗养电路

称重传感器普通是Wheatsone电桥布局,遭到重力或压力感化,应变片会跟着传感器布局的变革而发生相应的电阻效应,此中应变片电阻值的变革反应了被测对象的应变变革。传统二次仪表式称重传感器旌旗灯号疗养电路如图3所示,因为应变电桥输出电信号比力薄弱,为满意丈量精度会举行放大、二次滤波,然后举行A/D 转换,末了输出给数据采集体系。这样一来便招致数据的传输间隔短,精度低,尤其是对静态称重丈量体系便愈加倒霉。

为了进步称重传感器的稳定性和精度,而且愈加适应于静态丈量。本体系将接纳S-AA/D转换器和斩波技能,MAX1402是串行数据输出,而且具有200 ^A内置鼓励电压源,该功能模块具有开关网络、调制器、 PGA、缓冲器、振荡器及集成于模块内部的数字滤波器和双向串行通讯接口。接纳REF43基准电压源去波动输出电压旌旗灯号,精度可达0.1%,的疗养电路如图4所示


1.2.2微处置单位

微处理器模块(MCU)是该传感器网络节点的焦点,次要用于完成数据的采集、处置和数据输出及调剂等。本体系接纳的MCU是下机能、低功耗的AVR 8位处置C8051F550,该单片机具有32 KBFLASH步伐存储2 KBRAM2 KBROM别的,借具有812ADC,转换工夫较短最高分辨率可达15 KB/scan,并且可以经过SPI举行接口扩大并经过SPI总线毗连CAN 控制器MCP2510同时在工作中借可以对CAN和谈模块 举行调剂,完成M⑶取CAN总线之间的数据传输。

本体系接纳的CAN驱动器是PCA82C251,该驱动器次要是作为物理总线和CAN控制器之间的接口,能够为CAN总线供给差动发送本领并为CAN控制器供给差动接纳本领。本体系接纳的驱动器具有很好的总线传输速度,最高传输速度可达1 Mb/s,而且可以为总线供给瞬时庇护本领,具有较强的抗干扰本领。

1.2.3 CAN总线控制电路

CAN总线网络接口模块是实现传感器节点和网络无缝毗连的关头位置,该体系接纳网络接口模块扩大的 CAN节制模块间接将传感器节点接人CAN总线网 络。此中总线控制电路如图5所示。CAN总线节制模MCP2510经过SPI总线取微处理器相连接,同时正在 CAN控制器和总线驱动模块之间加人光电断绝电路,这样一来便大大加强了网络的抗干扰本领。此中CAN 控制器硬件电路用来实现CAN通信协议,也就是说微处理器不间接到场CAN通信协议的处置,从而为称重传感器的数据处理供给更多的系统资源。


2.软件设计

正在CAN通讯网络体系中,每一个传感器对应节点的软件和硬件是一样的,本体系计划的节点软件次要由 CAN通讯软件、利用层和谈软件、数据管理中心(微处理器RAM中的分派表)构成。称重传感器节点步伐设计次要实现两个目标包管CAN总线最大传输速度;保 证采样数据的完整性

该称重传感器网络节点适用于车载体系,为了使节点的功效愈加间接了然,软件流程也应明晰,本体系的软件流程如图6所示。


当传感器网络体系上电后,必要对MCUSJA1050 举行复位,只要复位后才气举行MCU本身和SJA1050 的初始化。随后,对称重传感器网络中的控制器节点和传感器节点计划差别的步伐,控制器节点卖力从CAN 总线上接纳旌旗灯号,称重传感器节点则背CAN总线发送旌旗灯号,从而实现全部传感器网络体系的运转取测试。

3.结语

本文按照必要计划了基于CAN总线的高精度承重传感器的节点通讯体系,以C8051F550作为主控器,接纳模仿数字电路实现了硬件体系的搭建,基于 C A N总线通讯电路,计划了软件体系,并举行了多节点主从形式通讯尝试,发明基于CAN线网络技术和现场节制技能的承重传感器网络节点的计划硬件电路简朴、稳定性下;正在多节点网络中传感器的增添不会影响体系体积,并简化了线路规划。接纳具有强盛数据处理本领的 A/D转换器大大低落了体系主机的包袱,同时也增大了体系扩大的灵活性。是以,具有紧张的利用代价


Tags:地磅,电子地磅,汽车衡,电子汽车衡 责任编辑:admin
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