磁控埋弧焊焊缝系统励磁电源与信号采集与处理系统优化设计

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1、周美蓉，等：磁控埋弧焊焊缝系统励磁电源和信号采集与处理系统优化设计第1期1．1波形发生器的设计DDS提供试验所需的精确时钟，TC0、TC1、TC2、TC3试验室前期采用的波形发生器是利用晶体管、和LOAD在试验过程中通过上述设置的并行方式输运放Ic等通用器件制作的，多用专门的函数信号发入相位、频率和幅度的试验数据，使试验芯片输出试生器来产生信号，前期的信号发生器芯片通常采用验所需的调制试验信号。由于设置了并行方式，所以8038，该芯片一般可同时产生矩形波、三角波和正弦试验也只能通过并行寄存器把数据写入到命令寄存波，但是随着研究的进一步进行，逐渐发现该芯片功器中。但命令寄存器一般

2、由4位组成，即CR0、CR1、能少、精度比较低、频率和占空比不能独立调节，且CR2、CR3，不同的数值代表着不同的功能。试验中，互相影响，调节方式也不灵活，制约了研究的进一步当引脚FSELECT为0时，试验输出信号频率由进行。FREQ0中的控制字来确定；当FSELECT为1时，试本试验选用DDS芯片中的AD7008。目前DDS验输出信号频率由FREQ1中的控制字来确定。芯片由于其频率分体积小、辨率高、转换速度快、性研究中，所选试验芯片(AD7008)采用的时钟为价比高的优点而得到广泛应用。DDS是直接利用数50MHz，试验中加载数据所采用的并行方式为8位。字频率合成的，是把一系

3、列数字形式信号通过D／A图中IOUT端输出的正弦波频率大小一般是由DDS转换器转换成模拟量形式的新的全数字的合成技芯片中设置的数值来确定的。在后边的试验过程中，术。其使信号的产生和调制变得简单。单片机与AD7008采用的电源均为+5V，而且本设计AD7008的功能框图如图1所示。由图可得该芯用单片机P1．0来对AD7008进行复位，cs片选择片的功能主要分为三大部分：第一部分为基于DDS信号接地，并且始终有效。因本设计中数据加载方式芯片的可编程的数字合成系统。从图1可以看出其为8位并行方式，所以试验中分4次将数值写入32主要包括的零器件有：正／余弦查询表、相位寄存器位频率寄存器

4、。通过寄存器控制线TC3、TC2、TC1、(12位)、D／A转换器(10位)、正交幅度调制寄存器TC0和加载控制线LOAD来完成数据的传送过程，TC3、TC2、TC1、TC0是用于确定数FSADJUST据传送期问所用的输入缓冲寄存10f0寄存器10器。位累H10UTf1寄存器加器l下试验过程中，数据首先输入缓10UTL冲寄存器，然后，缓冲寄存器中的数据再被输入到目标寄存器。LOAD控藉丽制脚和控制线TC3、TC2、TC1和TC0的数据一般必须满足两个条件：一CPU接口是这些数据要在LOAD的上升沿到来前建立并且稳定下来；二是这些数D0Dl5CSWR据还需维持到LOAD的下降沿到

5、来图1AD7008功能模块图之后。具体时序如图2、3所示。(20位)、相位累加器(32位)，这部分是该芯片的核心部分，包含的零部件最多，很大程度上决定了该芯片的优劣；第二部分包括命令寄存器、频率寄存器垒!旦旦垒!：，<(32位)、幅度调制单元；第三部分包括串行寄存器图2并行口时序(32位)和并行寄存器(32位)，其主要作用是用来接口微机。一般情况下，在试验中串行和并行接口可根据试验需要设置为同时或单独使用，但本试验采用夕<垒旦／的是并行接口。试验时，试验的参考时钟CLOCK为图3寄存器传递时序·77·第51卷锻压装备与制造技术为使频率能够快速实现切换，试验中通常在2．1信号的采

6、集AD7008的内部设置FREQ0和FREQ1两个频率寄该试验中，主要是采用电流传感器来获取焊接存器，具体选择哪个频率寄存器来控制输出信号频电流的信号。前期研究者主要是采用电流互感器，在率，由控制脚FSELECT来确定，其控制过程一般仅研究初期，电流互感器确实对研究起了很大作用，但需一个时钟周期。随着研究的深入，电流互感器的一些缺点越来越对1．2放大电路设计研究产生制约。后来，一些研究者开始使用霍尔传感AD7008波形输出电压为_5V左右，产生的波形器，霍尔传感器具有很多电流互感器不具备的优势。的幅值均为2V，必须要加上一个放大电路来提高电但是随着设备的开发，霍尔传感器的一些劣

7、势又开压和负载能力。放大电路如图4所示，采用LM1876始显现，例如体积较大，功耗较大，所以在本试验中，进行功率放大。LM1876是美国国家半导体器件公司采用无磁芯电流传感器。生产的一种音频功放电路，其优点为输出功率大、失无磁芯电流传感器相比电流互感器有以下优真小、体积小。在试验中，调节电路的电位器R14即点：①无磁芯电流传感器工作原理是利用霍尔效应可调节输出电流幅值。调试效果非常好，而且在其一来测量试验电流，它不但可测直流电流，也可以测交定范围内波形失真少，其波形如图5所示，输出电压流电流