引言
航天醫(yī)用冷藏設(shè)備主要用于儲存血液、試劑、疫苗等醫(yī)學(xué)樣品，是在特殊條件下對醫(yī)學(xué)樣品進(jìn)行存儲研究的冷藏設(shè)備。為了保證冷藏設(shè)備具備高的可靠性、穩(wěn)定性，在開發(fā)過程中需要進(jìn)行全面的實驗測試，這就共模電感器需要一種相匹配的監(jiān)測儀器對影響其可靠性、穩(wěn)定性的參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測、分析，進(jìn)而提高冷藏設(shè)備的性能，最終使其滿足在極特殊的條件下工作。
目前，醫(yī)用冷藏設(shè)備在國內(nèi)外有廣泛的研究，而在航空航天領(lǐng)域的研發(fā)在國內(nèi)外屬于領(lǐng)先技術(shù)，為保證達(dá)到嚴(yán)格的制冷保溫指標(biāo)要求，在結(jié)構(gòu)設(shè)計、板材選取等方面需特殊處理，才能保證冷藏設(shè)備在特殊條件下穩(wěn)定可靠的運(yùn)行。相匹配的監(jiān)測系統(tǒng)主要針對工作電源和溫度這兩個重要的控制指標(biāo)進(jìn)行準(zhǔn)確可靠的監(jiān)測。
系統(tǒng)硬件設(shè)計
航天醫(yī)用冷藏設(shè)備監(jiān)測系統(tǒng)硬件關(guān)鍵部分是信號檢測裝置，包括模擬量信號測量電路、電源系統(tǒng)和串口通訊。其中電源系統(tǒng)采用經(jīng)典電路實現(xiàn)，本文不作詳細(xì)敘述。監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計過程中采用冗余技術(shù)、單點雙線、光耦隔離等抗干擾技塑封電感器術(shù)，增加了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性。監(jiān)測系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。
圖1 監(jiān)測系統(tǒng)框圖
模擬量信號測量電路
以AT89C52單片機(jī)為核心，外置看門狗X5045和一片11.0592MHz晶振構(gòu)成最小單片機(jī)系統(tǒng)，AT89C52是整個系統(tǒng)的控制核心，內(nèi)帶8KB的Flash ROM，用戶程序存放于此。測溫單元采用Pt100鉑電阻傳感器（測溫范圍-50~+100℃），配套線性化輸出0~5V標(biāo)準(zhǔn)信號的溫度變送器，誤差為0.06℃，構(gòu)成單線式溫度采集網(wǎng)絡(luò)。為了提高精度，選用12bit的串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC2543，應(yīng)用單片機(jī)I/O口的雙向傳輸數(shù)據(jù)的功能，將P1.0共模電感器~P1.3口與TLC2543的4根控制線CS、OUT、IN、SCK相連接，實現(xiàn)對TLC2543進(jìn)行讀取和寫入操作。將溫度變送器輸出接入TLC2543的模擬輸入通道即可。由于AT89C52單片機(jī)沒有SPI接口，需要用軟件實現(xiàn)SPI的功能，對TLC2543操作的關(guān)鍵是理清接口時序圖和寄存器的使用方式。系統(tǒng)程序利用Xeltek公司的基于USB口的通用編輯器Superpro3000U下載到AT89C52芯片中，實現(xiàn)系統(tǒng)固件編程。溫度采集電路如圖2所示。
電源信號的測量包括采集電路和顯示模塊兩部分，裝置電路圖如圖2所示。檢測供電電源的電壓采用分壓電路實現(xiàn)，小電阻4.3KΩ兩端接上一個5.6V穩(wěn)壓管以保護(hù)單片機(jī)系統(tǒng)；檢測工作電流應(yīng)用運(yùn)算放大器LM358將采樣電壓放大為標(biāo)準(zhǔn)信號，如圖3所示。然后將電壓、電流檢測電路輸出接入TLC2543的AIN0，AIN1接口，完成對電源信號的采集。顯示模塊由2個四位一體的共陰極數(shù)碼管和1片LED串行共陰極驅(qū)動器MAX7219構(gòu)成。MAX7219的3根控制線DIN, LOAD, CLK與單片機(jī)AT89C52的P1.5~P1.7相連，數(shù)碼管的段選信號線a-dp分別和MAX7219對應(yīng)的SegA~SegDP相連，其中一組數(shù)碼管LED1的4根位選信號線和MAX7219的位驅(qū)動線Dig0~Dig3相連接，另一組LED2的位選信號與Dig4~Dig7相連。LED1顯示系統(tǒng)供電電壓，LED2顯示工作電流。固件程序分為信號陶瓷電感采集和數(shù)據(jù)顯示兩部分，系統(tǒng)工作是在程序控制下，完成對模擬信號的采集和電源信號的顯示。
圖2 數(shù)據(jù)采集、顯示電路
圖3 電流采集電路
串口通訊
由于RS-232串行通信標(biāo)準(zhǔn)接口使用方便、接線少而且傳輸距離可達(dá)到15m，足以滿足監(jiān)測系統(tǒng)的技術(shù)要求，因此選用RS-232的串口通信方式。ATMEL的89C52單片機(jī)通過普通I/O口與 PC機(jī) RS-232串口實現(xiàn)通信的硬件接口電路，如圖4所示。由于工字電感器 PC系列微機(jī)串行口為RS-232標(biāo)準(zhǔn)接口，與輸入、輸出均為TTL電平的AT89C52單片機(jī)在接口規(guī)范上不一致，因此TTL電平到RS-232接口電平的轉(zhuǎn)換采用 MAX232標(biāo)準(zhǔn) RS-232接口芯片，該芯片可以用單電壓(+5 v)實現(xiàn)RS-232接口邏輯“1”（-15～3V）和邏輯“0”(3～15 v)的電平轉(zhuǎn)換。AT89C52的P3.0為串行輸入端，P3.1為串行輸出端。
圖4 RS232串口通訊
系統(tǒng)軟件設(shè)計
監(jiān)測系統(tǒng)軟件包括下位機(jī)程序和Delphi數(shù)據(jù)通訊軟件兩部分，實現(xiàn)測試數(shù)據(jù)的分析處理、回放顯示、打印輸出等功能，它可以接收命令和數(shù)據(jù)，向設(shè)備發(fā)送控制信號，返回設(shè)備的狀態(tài)參數(shù)，提供友好的人機(jī)界面。同時，利用軟件濾波方法提高數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性。 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
