摘 要：一種基于智能縮水率機的開發設計，應用于各種面料縮水率的測試，因此，研制出性能優良，價格適宜，質量可靠、智能化高的新一代縮水率機便成了當務之急。
關鍵詞：儀表放大器 485通訊 AD轉換

隨著社會的發展，人民生活水平不斷提高，人們對生活質量的追求也在提高。衣食住行，服裝得先行，市場上不斷推出各種流行面料和流行時尚，幾乎每一天都有新面料的問世。這樣，就對這些面料的測試提出了更高的要求，而對面料織物的各種技術性能測試中，縮水率的測定又是很重要的一項，它是面料測試中十分關鍵的技術指標。因此，研制出性能優良，價格適宜，質量可靠、智能化高的新一代縮水率機便成了當務之急。

縮水率機，顧名思義就是測量織物縮水率的機器，我們的第一代產品用目前的眼光來看，體積龐大，外觀粗糙，電路陳舊不簡潔，可靠性差，主要部件均為自產，如電機等還經常損壞。這次，經過市場調查和分析，我們發現西門子和滾筒式洗衣機的外觀，機械結構、電機、電磁閥等在同行中都較領先，而且和我們的要求相近。因此，我們提出了利用西門子殼體改制縮水率機的構想，通過解剖，摒棄了其所有機械程控部分，改用我們自己設計的新的控制系統。程序按照有關國際和國內標準運行，經過實踐證明，我們的方案是成功的！

本文主要介紹傳感器的數據采集過程，并對其器件的用法和電路的整個工作流程都作了詳細的說明。

１． 系統結構（圖一）

1.1、 鍵盤顯示電路，如按鍵的查詢、溫度的顯示、水位的顯示等均要由它來完成。因此，按鍵和面板顯示不能占主CPU太多的時間，因此，我們采用非常成熟的8279芯片來管理鍵盤和顯示，達到了很好的效果。

1.2、 傳感器的數據采集，單用一片AT89C52作為溫度數據和壓力數據的采集。數據采集完成以后通過RS485信號傳給主CPU板。

1.3、 外設的驅動部分通過固態繼電器完成。固態繼電器無機械觸點、帶光電隔離、驅動簡單、無火花，更重要的是有過零觸發，使用電設備的開關均在輸入AC的零點，減小了干擾。所以，在本機中，這些設備均采用固態繼電器（其中，電機調速部分采用DCSSR）。在整個過程中，電機的控制是關鍵，通過對其電機的結構及電路的徹底解剖后，發現其控制電路是一塊由從MOTOROLA公司產的TDA1085C的專用電路控制，整個控制部分做得簡潔可靠。有鑒于此，我們決定通過間接控制這塊板來達到控制電機的目的。這樣，既節約了成本，又提高了可靠性。

1.4、 主CPU板為整個系統的核心，它完成傳感器數據的采集并進行處理，然后送顯示，并且按程序要求驅動外設動作。其中，主CPU和鍵盤顯示電路接口時禁止主CPU數據總線直接和外設進行IO操作（通過扁平電纜和對方相連），保證了顯示的穩定，按鍵的正確判斷。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。由于整個系統的需要擴展的口線很多，所以在主電路中采用邏輯整合芯片ISPLSI2064來擴展I/O口以及其它邏輯功能的完成。

2．傳感器的數據采集電路（圖二）

2.1． 水位檢測

在技術要求中有實時顯示水位這一要求，按照以前那種方法（浮子法）只能有幾個水位點，而不能連續測量，而且老是發生水位失控產生溢出的現象，所以我們選用美國SMI公司微壓傳感器SMI5551，利用原有皮管，用測量水位變化導致氣壓的變化來間接測量水位，原理如圖三：

圖三
2.2． 信號的放大調整

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。