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应用应用ADXL50ADXL50设计的加速度频率测量仪器设计的加速度频率测量仪器 关键词 驱动焊接 加速度 频率 ADXL50传感器 振动焊接即在焊接的过程中施加振动 以保证在焊缝方向上能够稳 幅和稳频振动 一般的振动焊接仪器上都自带有加速度测量仪 但 是传统的振动焊接的加速度测量仪器只能固定在一点上进行测量 很难保证稳幅和稳频的效果 振动幅度和振动频率是表征振动过程 的两个主要参数 工程应用中 一般用振动加速度来代替振动幅度 二者都表达了振动过程中的能量概念 在进行振动焊接时 需要 准确而实时地测量加速度这个参数 以便于控制振动过程 保证相 关工艺效果 为了进一步研究振动焊接在特定测试板上的振动模式 利用现有条件 围绕加速度传感器ADXL50设计开发了一种低成本 低功耗 使用及携带方便 显示直观的振动加速度 频率测量仪器 1 设计方案 如图1所示 本仪器包括传感器及其外围电路 信号调理电路 加速 度一频率显示三部分 传感器及其外围电路封装于小型屏蔽容器内 固定于振动物体上 随之同步振动 输出测量信号 信号调理电 路接收电信号 进行放大 滤波等必要处理 经过处理后的信号被 送入显示部分 信号的频率和幅度以数值形式显示于LED数码管上 实现加速度和频率的实时测量 2 传感器及其外围电路的设计 选用了美国ADI公司生产的ADXL50加速度计作为振动传感器 它被集 成了单片集成电路上 采用差动电容作为敏感元件 用闭环反馈力 平衡技术和完整的信号调理电路构成闭环随动式加速度计 其输出 电压与其感受的加速度成正比 图2所示为ADXL50的引脚说明 ADXL50采用单电源 5V供电 最大测 量范围为 50g g为重力加速度 输出电压范围为0 25 4 75V 灵 敏度为20mV g 通过外接元件 结合其内置的缓冲放大器 调节放 大倍数和0g时的电平 也可构成滤波电路 图3为传感器及其外围电路设计图 调节可变电阻R4可以使传感器AD XL50在零加速度情况下的输出为2 5V 缓冲放大器放大倍数为RC2 R C3 5 即传感器输出为0 1V g RC2与CC3构成一低通滤波器 截止 频率为1 RC2 CC3 303Hz 振动时效和振动焊接的频率一般不超过2 00Hz 因而可以满足需求 3 信号调理电路 3 1 放大电路 图4所示为信号调理电路中的放大器电路 它是一个由运算放大器构 成的负反馈放大电路 调节可变电阻RW2的阻值可进一步微调输出信 号的放大倍数 输出信号减去0g电平 可使放大器输出电压值恰好 为加速度值的1 10 便于进一步进行数字显示 调节可变电阻RW2的 阻值可以微调0g电平 修正信号偏差 图中VSS为 5V供电电源 VCC为 5V供电电源 其余各图与此相同 不予多述 为提高系统集成度 整个系统中使用的四个运放全部由TLC27L4提供 3 2 滤波电路 滤波电路如图5所示 选用美国TI公司生产的巴特沃斯四阶开关电容 低通滤波器TLC
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