Станислав Фита, Юзеф Новицки, Яцек Зиэмба

 

Вроцлавслий политехнический институт

Механический факультет

Кафедра технологии машиностроения и автоматизации

 

Система приёма данных с бесконтактного датчика расстояния с микропроцессорным преобразователем

 

В докладе представлено микропроцессорный преобразователь создающий возможность приёма и предварительной обработки измерительных данных. Показано результаты анализа точности спроектированной измерительной системы для данных с бесконтактного датчика расстояния с нелинейной характеристикой. Представлено оценку пригодности спроектированной измерительной аппликации с использованием микропроцессора ST7Lite29 для приёма измерительных данных. В работе дано тоже результаты анализа скорости и точности приёма измерительного сигнала со встроенного преобразователя аналог-цифра.

 

ВВЕДЕНИЕ

     Современная миниатюризация универсальных микропроцессорных систем позволяет строить компактные микропроцессорные преобразователи дающие возможность снимать и предварительно обработывать измерительные данные. Эти системы благодаря возможности программирования  между прочим в язылах С или Asembler [1, 6, 9] позволяют образовать эластичные и одновременно сложные программные аппликации.

     В данном докладе предствляется результаты исследований возможностей использования универсальных микропроцессорных систем фирмы ST Microelektronics [4, 7] на платформе эвалюационной системы EVBST7-02 для приёма измерительных данных с ультразвукового датчика расстояния с нелинейной характеристикой, который требует пересчётных систем [3]. Репрезентируется микропроцессорный измерительный преобразователь с микрокомандно-контроллёром ST7Lite29 c пересчитывающим опрограммированием для бесконтактного датчика расстояния фирмы SHARP типа GP2D120 (рис.1) [4,5].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Text Box: Рис.1.Микропроцессорный преобразователь для снимания измерительных данных с бесконтактного ультразвукового датчика расстояния с нелинейной характеристикой GP2D120 Целью работ проведённых авторами было проанализировать пригодность спроектированной измерительной аппликации с использованием микропроцессо-ра ST7Lite29 для съёма измерительных данных с бесконтактного, ультразвуково-го датчика расстояния с нелинейной характеристикой GP2D120. Представлённые в докладе результаты являются продолжением испытаний возможностей приме-нения универсальных микропроцессорных систем в метрологических задачах [1, 2, 8]. СТРУКТУРА МИКРПРОЦЕССОРА В работе использована была платформа эвалюационной системы EVBST7-02 с микрокомондо-контроллёром ST7Lite29 (рис.1) Микросхема ST7Lite29 (рис.2) это 8-ми битовая единица с приписанным обслуживанием приказов и быстрого умножения 8-ми битовых чисел. Адрессное пространство микрокомандо-контроллёра – 64 кбайтов и в этом схема имеющая 256 байтов запоминающего устойства EPROM, которое позволяет записывать в ним максимально 128 измерительных данных.

Рис.2. Блочная схема структуры микрокомандо-контроллёра семи ST7Lite02

 

Выбранная схема снабжена внутренним 10-ти битовым преобразователем аналог-цифра, который позволяет собирать измерительный сигнал с восьми входных портов.

    КОНСТРУКЦИЯ ДАТЧИКА

 

     Выбранный датчик GP2D120 позволяет измерять расстояние в интервале 40-300 мм (рис.3a,b). По данным из  каталога изготовителя датчик имеет малую чувствительность на смену цвета измеряемого объекта а также на его отражательрость. Позволяет получать точные измерения благодаря использованию триангуляционнго метода и диода PSD. Система имеет аналоговый вход (рис.3а), который не требует использования наружных управляющих систем, но смотря на нелинейную характеристику требует применять микропроцессорное пересчитывающее устройство. Благодаря этим свойствам возможным является непосредственное подключение к микроконтроллёру, который снабжён соответственной пересчитывающей аппликацей, и что позволяет построить систему унверсального длиномера.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.3. а) Зависимость выходного напряжения от расстояния измеряемого объекта,
 b) расстояние объекта  от середины измеряемого пучка [4].

 

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ДЛЯ ПРИЁМА  ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ  ДАННЫХ

 

     Спроектированная измерительная аппликация (рис.4) с микропроцессорoм ST7Lite29 позволяет снимать измерительные  данные одним из 8-ми портов снабжённых в преобразователь аналог-цифра. Программа из-за использования встроенного полинома описывающего характеристику испытываемого датчика позволяет проекцировать с точностью показаний 0,5 мм. Измерение сигнала, смотря на использование внутреннего 10-ти битового преобразователя аналог-цифра, реализируетя с точностью 5 мв.

 

 

 

                                                           РЕЗУЛЬТАТЫ  ИСПЫТАНИЙ

 

     Для проверки правильного действия программной аппликации приёма измерительных данных использующей платфору эвалюационной системы EVBST7-02 c микрокомандо-контроллёром ST7Lite29 произведены были измерения сигнала U в полном диапазоне  работы датчика GP2D120. Произведено тоже измерения расстояния в диапазоне с 40 по 400 мм через 5 мм. У микропроцессорного преобразователя для приёма измерительных данных была задача снять величины с сенсора а следовательно после пересчёта воспроизвести их на проекционном устройстве LCD задавая расстояние в мм. С целью повышения  точности измерения были произведены пятилкратно а результаты были усреднены. Получённые величины собрано в виде графика (рис.4).

Δ  [%]
 

L [mm]
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


Рис.4. Зависимость ошибок всказаний от измеряемого расстояния

 

Text Box: ВЫВОДЫ Проведённые испытания подтверждают вполни правильность работы микропроцессорного преобразователья для приёма измерительных данных. Подтверждают тоже возможности использования дешёвых эвалюационных микропроцессров для измерительных задач мимо неточности преобразователя аналог-цифра встроеннго в используемый микропроцессор. Использованная схема ведёт себя очень стабильно и даёт небольшие разницы между результатом измерений а действительным значением изиеряемого расстояния. В работе доказано полезность исползования спроектированного микропроцессорного преобразователя для приёма измерительных данных ис-пользующего платформу эвалюационной системы EVBST-02. Проведённые испытания позволяет отметит, что строение микропроцессорных измерительных преобразователей для метрологических задач с применением микросхем позволяет значительно ограничивать время необходимое на конструирование. ЛИТЕРАТУРА

 

 

 

[1]

Bogusz J.: Mikrokontrolery St7Lite w praktyce, BTC  Warszawa 2006

[2]

Fita S., Ziemba J.: Ocena przydatności układu ADXL do pomiaru kąta, RAPORT PWr. 2006.

[3]

http://www.propox.com/download/docs/EVBST7_02_pl.pdf

[4]

http://www.sharpsme.com/

[5]

http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/8349.pdf 

[6]

Jabłoński T.: Programowanie mikrokontrolerów PIC w języku C. BTC Warszawa 2005

[7]

Peatman. J. B.: Designe with Microconttrollers / Mcgraw Hill Series in Electrical and Computer Engineering 1989

[8]

Ristic L. : Sensor technology and devices, Artech House, Boston 1994

[9]

Wilmshurst  T.:  Designing embedded systems with PIC microcontrollers : principles and applications , 2007