球磨機轉換器的選擇及接口電路設計

通過球磨機的聲響信號采集分析后得知，它反映球磨機特征的頻率集中在5kHz以下。根據采樣定理，信號的采樣頻率至少大于10kHz。為了較好地反映信號特征，本文設計信號的采樣頻率為160kHz，每一次采樣256個采樣點，然后作256點的FFT頻譜分析，計算其功率譜。

對于有功功率信號，屬于變化比較緩慢的信號，其采樣速度要求不高，也不需要作復雜的信號處理與分析。所以，將聲響、振動信號與有功功率信號分開進行A/D轉換和處理。下面將分別討論聲響振動信號采集電路和有功功率信號采集電路中A/D轉換芯片的選擇與接口電路設計。

1、聲響和振動信號A/D轉換器的選擇與接口電路設計根據聲響和振動信號的特征，通過比較多A/轉換芯片的特點和性能，選擇AD7862型A/D轉換器。AD7862是AD公司推出的高速、低功耗、雙極12位的A/D轉換芯片，其中包含了兩個獨立的快速ADC模塊(允許同時采樣和轉換兩路信號)、4路模擬輸入信號(VA1、VA2、VB1、VB2)、2.5V 的內部電壓基準以及一個12位的高速并行接口。輸入模擬信號電平范圍0～2.5V。

從芯片的內部結構可以看出，其內部的兩個ADC模塊都分別有一個兩通道的多路選擇器，芯片通過地址信號A0分別選通 VA1、VA2 或 VB1、VB2，當一個CONVST信號到來時，同時轉換地址 A0 選中的兩路信號。AD7862 的A/D轉換過程中各控制信號的時序都有要求。其中CONVST是轉換開始啟動信號，下降沿觸發兩路ADC開始轉換；BUSY信號在CONVST信號觸發后，變成并保持為高電平狀態，直到兩路ADC轉換完畢，才又回到低電平；地址A0 用于對兩路模擬信號的選擇，CS信號和RD信號分別是芯片使能信號和讀允許信號。兩者 次同為低電平時，讀出 組ADC轉換的數據；在第二次為低電平時，讀出第二組ADC轉換的數據。

2、有功功率信號A/D轉換器的選擇與接口電路設計根據有功功率信號采樣速度要求及所選用的功率傳感器的精度等級，選用 MAX191AD 轉換器進行轉換。MAX191為單片CMOS、12位A/D轉換器，它既可以輸入±5V的雙極性信號，也可以輸入+5V的單極性信號，并具有內部采樣保持、電壓參考電路，既可以利用內部時鐘工作，也可以利用外部時鐘工作。MAX191的數據轉換時間為7.5us，其中獲取數據時間為2us，它的采樣速率達到l00KPS。在轉換單極性信號時，它以+5V的單電源工作；在轉換雙極性信號時，它以±5V的雙極性電源工作，可以通過設置引腳BIP來設置輸入方式。MAX191與微處理器之間可以采用串行或者并行接口傳輸數據。本設計中MAX191的輸入設置為單極性輸入方式，與DSP的接口采用并行接口傳輸數據。