一種智能縮水率機的開發設計
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鑒這種傳感器為微壓傳感器，輸出為毫伏級，所以用儀表放大器進行放大。
儀表放大器選用美國TI公司的INA128，它是一種低電壓通用型儀表放大器，其特點如下：
· 低失調電壓：50μVmax;
· 低漂移：0.5μV/℃max;
· 低輸入漂流：5nA max;
· 高共模抑制比：120dB min;
· 寬通帶：200kHz (G=100)；
· 輸入過壓保護：±40V；
· 寬電源電壓范圍：±2.25～±18V；
· 低靜態電流：700μA；
· 8腳塑料DIP和SO－8封裝。
由于特性優良，加之體積小，并可用一個外部電阻方便地從1到10000設定增益，使得INA128能夠廣泛應用于信號采集放大、醫用儀器及多通道系統等很多領域，可以在低至±2.25V的電源電壓下工作并且靜態工作電流很小，是便攜式和其它用電池供電系統的理想器件。
A． INA128應用注意事項
增益設定
圖二表示了INA128的基本連接。用一個獨立的外部電阻RG可以獲得的放大倍數為：G=1＋50kΩ/RG。
式中50kΩ為INA128內部的兩個放大器反饋電阻之和，它們都經過激光校正，具有很高的精度和很小的溫度系數，手冊給定的器件性能已經包括了它們的影響。外接電阻的精度及溫度穩定性直接影響增益，特別是增益較大時(G≥100)，連線及插口的電阻也會對增益帶來附加誤差。也就是說，式中的RG值應為外接電阻與連線等雜散電阻的總和。
噪聲干擾
INA128的內部噪聲很小，當G≥100時，0.1到10Hz的低頻噪聲大約只有0.2μVp－p,這比目前最新的低噪聲斬波放大器還要小很多。為減小外部干擾和電源噪聲的影響，應在緊靠電源引腳的地方加接去耦電容器。
另外，輸出電壓是以Ref端為參考點的，一般情況下，Ref應該良好接地，以保證放大器良好的共模抑制比。在引腳Ref增加8Ω的串聯電阻，就會使共模抑制比下降80dB(G=1)。
本例中在Ref端接1.2V基準是為了配合微壓傳感器SMI5551的輸出范圍以及后級AD轉換的輸出范圍。
失調補償
INA128經過激光校正，因此，失調和溫漂都很小，多數情況下無需調整，必要時可對電路進行外部補償。加電壓跟隨器將調零電路與儀表放大器加以隔離，維持引腳Ref的低阻抗，保證了放大器良好的共模抑制比。電流源可用集成電路(例如REF200)，也可用電阻代替。當然，用電阻時，電源不穩會對輸出產生影響。
輸入端電荷泄放通路
INA128的輸入阻抗很高，容易產生電荷積累，使輸入端電壓超過共模電壓容許范圍，造成輸入放大器飽和。但可為電荷提供泄放通路的幾種方法。利用變壓器的次級中心抽頭作為泄放通路。對于熱電偶這類低阻抗信號源，在一端接泄漏電阻。而對于高阻信號源，象話筒和水下檢測器等，應采用對稱電路，以減小輸入失調，提高共模抑制比。
共模輸入信號范圍
若輸入信號中的共模電壓過大時，會使輸入放大器飽和。在臨界飽和時，VO的輸出電壓為VO=VCM－VO/2。INA128的線性輸入范圍大約從負電源以上1.7V到正電源以下1.4V。對于確定的電源電壓，輸出電壓Vo越大，允許的共模信號越小。如果過大的共模輸入AO使得飽和。
低電壓運行
INA128的最大特點是適用的電源電壓范圍很寬。電源電壓從±2.25V到±18V變化時，大部分參數仍能維持很好的性能，INA128可在低電壓下使用，可以作為便攜式或電池供電系統的理想器件。但在低電壓使用時要特別注意，保證輸入信號被限制在線性范圍之內，共模輸入電壓也不能太大。
輸入保護
INA128的輸入保護電路都可提供±40V的過壓保護，即是說，一個輸入端加－40V電壓、另一個輸入端加＋40V電壓也不會帶來損壞。在正常信號條件下，過壓保護電路呈現低串聯阻抗；當輸入電壓過大時，保護電路可使輸入電流限制在1.5～5mA的安全范圍之內。INA128在不加電源的情況下，對輸入端可能產生的靜電電荷也具有過壓保護作用。
3． AD轉換電路（圖二）
INA128把毫伏級信號放大為1.2V---5V,再由AD轉換為數字量。
AD轉換器選用用美國TI公司的高速8位模數轉換器TLC0820AC。
TLC0820AC是先進LinCMOS 8位模數轉換器。均由兩個4位快閃轉換器、一個4位數模轉換器、一個加法（誤差）放大器、控制邏輯及一個結果鎖定電路構成。改進的快閃技術可使低功率集成電路在整個溫度范圍內以1.18μs完成8位轉換。片內采樣與保持電路具有100ns采樣窗，允許這些器件以高達100mV/μs的斜升速率轉換連續模擬信號而無需外部采樣器件。與TTL兼容的3態輸出驅動器及兩種工作方式允許與不同微處理器接口。其特點如下：
· 先進的LinCMOS硅門技術
· 8位分辨率
· 差分基準輸入
· 并行微處理器接口
· 在溫度范圍內轉換及存取時間，讀方式：2.5μs Max
· 無需外部時鐘或振蕩器
· 片內采樣與保持
· 單5伏電源
用TLC0820AC轉換為數字信號后，再參照量化曲線算出水位，并且取多次水位的平均值以消除由于滾桶的轉動而引起水位的變化。用軟件自動完成了放大器的漂移的消除和調零功能。
4．通訊接口電路（圖四）
圖四主從兩CPU之間采用半雙工RS485接口進行串行通訊，抗干擾能力很強。同時，由于從CPU已將溫度、水位等數據處理整合，打包后發給主CPU，減輕了主CPU的負擔。
RS485串行通訊接口選用用美國TI公司75LBC184，并通過光藕TIL191和SN7400進行電氣隔離。
SN75LBC184差分數據線收發器商業標準兼容，片內A、B引腳接有高能量瞬變干擾保護裝置，這種結構能承受峰值為400W（典型值）的過壓瞬變（如雷電、靜電放電和交流電故障），從而顯著地提高了器件抗過壓瞬變的可靠性。普通的RS-485收發器很容易被過壓瞬變損壞，如果要有效地加以保護，一般需外加包括隔離變壓器在內的保護器件。若使用LBC184，可直接與傳輸線相接而不需要任何外加保護元件，這提供了一種可靠、低價和簡單的設計方案。
本器件還具有適合于電噪聲環境中的合用數據總線應用的許多特點。差分驅動器設計成限斜率的，這種設計，通信數據率仍可達250kbit/s，并使電磁干擾減到最小，同時能減少傳輸線終端不匹配引起的反射，因而可降低對傳輸線匹配的要求。接收器的獨特設計是當輸入端開路時，其輸出為高電平，這一特性保證接收器輸入端電纜有開路故障時，不影響系統的正常工作。接收器的另一特點是輸入阻抗為RS-485標準輸入阻抗的2倍（≥24kΩ），故可以在總線上連接64個收發器。
SN75LBC184將RS485通信中各種故障（包括瞬變電壓、ESD、電磁干擾、總線開路、熱故障等）的防范措施集成到一個芯片內。SN75LBC184不僅可以抑制瞬變電壓（如雷電等），還有其它多種故障抑制特性，是RS485通信中常見故障最完全的集成解決方案。
特性
· 具有瞬變電壓抑制功能，能防雷電和抗靜電放電沖擊
· 限斜率驅動器,使電磁干擾減到最小,并能減少傳輸線終端不匹配引起的反射
· 總線上可掛64個收發器
· 具有熱關斷保護
· 低禁止電源電流：300μA（最大）
· 接收器輸入端開路故障保護
· ESD電壓可達±8kV
· 將收發器和瞬變電壓抑制器集成在一起，節省電路板空間，特別適合于野外或工業現場的通信。
· SN75LBC184提供8腳塑料DIP（N）封裝和SOIC（D）封裝。
· SN75LBC184：0℃～70℃
5．總結
通過以上對硬件的介紹，再配合適當的軟件本系統就可穩定可靠的完成各傳感器的數據采集并實時發送給主CPU以實現對整各系統的控制。
6．一點體會
在整個系統中，TI的器件用的特別多，原因有很多方面，主要有以下幾方面。
第一是TI的器件涉及很多領域，產品線很長，特別是在收購了BB公司以后，我們就有了更多的選擇余地，系統中所要用的器件在TI一個公司就可以買到，不要去找別的公司，很方便，這在我用的系統中也可以體現出來。
第二是TI產品的品質非常好，質量非?？煽?，現在外面有很多的TI的替代品，其產品質量參次不齊，除非以前用過，否則真的不大敢用。另外還有許多垃圾片經打磨后印上TI的商標，這中芯片更是不敢恭維。
第三是TI的產品有許多免費樣片可以申請，在樣機開發的過程中可以先申請TI的樣片從而進行先期的開發，待整個樣機的各項技術指標測定完成后就可以定貨了。而且TI的代理也比較多，我們可以就進定貨。
第四我想說的是對于我們有的產品，當每次的出貨量不是太大時，代理商所要求的最小定貨量（如一個包裝）防礙了我們用TI產品的信心，當然這只是在心里上。
以上就是我個人的一點體會，完全是發自內心的，謝謝！
參考文獻
1． TI數據手冊.TI公司（光盤板）
2． 黃正瑾.在系統編程技術及其應用.南京：東南大學出版社，1999，5
3． 紀宗南.單片機外圍器件實用手冊輸入通道器件分冊.北京：北京航空航天大學出版社，1998,8
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