PIC单片机CCP模块在转矩传感器脉冲信号采集系统中的应用

　　本研究设置时钟来源于内部时钟(Fosc/4)，即主频为4MHz，每个指令周期为1μs，设置C3TSEL为低，即使用TRM1为定时器，预分频比选择1:1。考虑到CCP捕捉方式发生的最大误差为±1μs，由于高采样率可以实时表现出转矩或转速的动态性，另外又要最高限度地提高采样精度，故要在保证高采样率的前提下，将转矩信号采集采用每16个上升沿触发一次，这样既保证的高采样率，也降低了采样误差。如图2所示测得T1～T3之间的时间，则得到测量周期为T=( T3 - T1)/16，测量周期结果的单位为μs，用106除以测量周期T，就可得到信号的频率。同理如图2所示当转速为1000r/min以下时，输出信号为1kHz的低频脉冲信号，本研究采用每1个上升沿触发。　　

 

　　脉冲采集电路设计

　　为了增强系统的抗干扰能力，传感器输出信号与CCP引脚之间通过光耦进行电气隔离，本研究中采用TOSHIBA公司生产的光耦TLP113对信号进行电气隔离，光耦隔离使被测对象信号和监测电路之间没有电的直接连接，从而防止了因为有电连接而引起的干扰，TLP113片内包含一个高输出功率的砷化镓铝发光二极管，该二极管耦合到一个高增益、高速度单片光探测器，探测器的输出为肖特基钳位晶体管，集电极开路输出^[4]。能够有效地进行电气隔离。脉冲采集电路如图3所示。　　

 

　　电源电路设计

　　电源电路在一个系统中是非常重要的，根据各模块电源电压的要求情况，联合收割机在线监测系统需要的电源电压值有：±15V和5V，单片机系统采用5V供电电源，转矩传感器需要±15V供电。本系统在为蓄电池24V供电电压，由于机器工作环境，蓄电池使用时间长而为及时充电等问题可能会造成电压不稳等情况，因此需要电源转化和稳压模块。本研究为了系统稳定考虑，采用DC-DC电源隔离模块，实现电源的稳定输出。如图4所示为电源电路。