CS5532在扭矩标定检测系统中应用

李 娟

(陕西理工学院 电气工程系，陕西 汉中 723000)

1 扭矩标定检测系统原理及硬件设计

扭矩检测系统由扭矩传感器、传感器信号调理电路、24位A/D转换电路、单片机处理电路、显示电路、报警输出电路、RS232通讯接口电路等相关电路组成。测量时，扭矩力传感机构与被测装置安装固定，根据载荷大小输出高低不同的微电压测量信号。微电压信号输入到信号调理电路，信号调理电路干扰消除后输入到24位A/D转换器。A/D转换器将传感器输出的微电压信号转化成数字信号后输入到单片机数据处理系统。单片机数据处理系统完成测量信号的量纲转换后送入显示电路进行测量显示；同时将采集到的测量值与用户设定的报警数据实时进行比较运算，当达到报警状态时，对报警控制电路发出报警指令，启动对应报警控制点。

（1）扭矩传感器及信号调理电路。扭矩传感器信号调理电路如图1 所示。R1～R4为电阻应变计，粘贴于弹性元件的应变区。Rt为温度零点漂移补偿元件、补偿传感器受温度变化影响引起的零点漂移。Rz为零点平衡补偿元件；R5、R6为灵敏度温度漂移补偿元件，补偿传感器受温度变化影响引起的测量信号漂移。R7、R8为灵敏度标准化补偿元件、R9～R12为非线性补偿元件、R13为输入阻抗匹配元件。当传感器承载的扭矩力发生变化时，应变敏感区域的机械变形量会发生变化，粘贴在该区域的4片电阻应变计的电阻值也因机械变形而产生变化。因每片应变计的粘贴方向和位置不同，应变计R1和R3的电阻变小，R2和R4的电阻变大，从而输出扭矩测量信号。 扭矩信号经 C4、C5、L1、L2、C6、C7、C8、C9 抗干扰处理后输入到24位A/D转换器。

图1 信号调理电路

（2）A/D转换电路。A/D转换电路是将传感器输出的模拟电压信号转换为单片机能够识别的数字信号，以供单片机处理。本系统让CS5532工作在连续转换模式，仪表开机上电后，单片机向A/D转换器发出连续转换指令后，CS5532将传感器输出的模拟信号进行转化后输入单片机。其电路如图2 所示。单片机数据处理系统以8位单片机AT89C55WD为核心，其主要完成测量数据采集处理、设置和校准数据处理保存、报警状态与通讯控制等。并配数据存储器24LC02等电路。

图2 A/D转换电路

2 软件设计

CS5532在启动时有20 ms的延迟,所以要在其启动20 ms后再对其进行初始化。CS5532没有加电复位功能,首先需要人工通过ADC串口发送初始化序列,即15个SYNC1(0xFF)命令字节1个SYNC0(0xFE)命令字节,使ADC串口进入命令模式;接着通过设置配置寄存器的RS位,实现系统复位。系统复位后,需配置电压参考模式VRS位,初始化通道设置寄存器(CSR),设置是否进行校准。完成以上工作后,即可进行转换。采集数据时，先通过单片机设置A/D转换器的工作模式、转换速率、内部放大器的增益倍数等参数后，再发出连续数/模转换指令。A/D转换器收到指令后连续向单片机发送转换后的测量数据。单片机将收到得测量数据经过量纲转换后进行显示控制。同时还将采集到的显示控制值送入存储器24LC02，以便计算测量过程中出现的峰值和谷值。系统程序流程图如图3 所示。

图3 系统程序流程图

3 结语

文章将cs5532应用于扭矩检测，充分发挥其24位微弱信号转换的性能特点，降低了扭矩信号调理电路的设计难度，同时又能满足高精度检测的要求。现该系统已投入扭矩传感器的标定检测中，实践证明该方案扭矩检测精度达到用户要求，且具有安装方便的优点。