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MSP430单片机的电桥平衡自调节设计

MSP430单片机 电桥平衡

MSP430单片机的电桥平衡自调节设计

MSP430单片机的电桥平衡自调节设计

翁志能,李新娥

(中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,太原030051)

在应变式火炮膛压测试仪中,直流不平衡电桥测量电

MSP430单片机的电桥平衡自调节设计

路是测量火炮膛压信号的核心环节。由于电阻应变计阻值有一定的偏差,使得电桥在初始时达不到平衡,导致测试仪在没有应变时输出信号有为负值的可能性,致使测试仪所测得的数据无法以计算机数值校正方法实现。对于传统的机械电位器,膛压测试仪封闭式、小体的文设MSP430F2002占用空间小、功耗低、,可知[2]

MSP430单片机的电桥平衡自调节设计

:

Rab=n Rb+

bcn)Rb+

(1-n)n

2

Racbn-)

a

,ΔR2=R2-R′2,则得:

2+Rbc

ΔR2=

R2+(1-n)Rb+

n

2

2

当n=1时,ΔR2最大,ΔR2(max)=。可知,

R2+Ra

Ra的大小决定了调节范围,Ra越小,调节范围就越大。在

1电桥平衡自调节原理

在火炮膛压测试仪中,考虑到测试仪壳体结构的限制以及低功耗的要求,采用的电桥为1/4直流源电桥。电桥平衡自调节电路如图1所示。

常用的120Ω电阻应变计中,理想的Ra阻值范围一般为10~15kΩ。

2 主要芯片简介

2.1 MSP430F2002单片机

TI公司推出的MSP430F2002单片机集成了10位A/D转换器、定时器、内部DCO时钟、可复用的I/O口以

图1 电桥平衡自调节电路原理

左图为电桥平衡自调节电路工作原理。其中,R1为电阻应变计温度补偿片,R2为电阻应变计工作片,R1=R2

=R3=R4=120Ω,Uo为电桥输出电压,I0为恒流源。由电

及USI通用串行接口,具有很高的且性价比。MSP430F2002TRSA具有16个引脚,因外围设备多,I/O引脚都具有复用功能[3]。MSP430F2002不仅支持4线制JTAG烧写,而且还支持2线制Spy-Bi-Wire烧写。在熔丝非熔断模式下,MSP430F2002采用2线制Spy-Bi-Wire与MSP-FET430UIF烧写器的JTAG口的连接如图2所示。

路理论计算可知:

U0=

I0

R1+R2+R3+R4

若R2 R3-R1 R4=0,则电桥保持平衡[1]。测量中电桥初始输出值一般不为零,这可能导致传感器在测量信号时超过满量程或者为负值,使得通过A/D转换器所获

MSP430单片机的电桥平衡自调节设计

得的数据不可靠。点画线内为电桥平衡调节的核心部分,其中0≤n≤1。

右图为左图的等效电路。由Y型-Δ型等效理论

图2 MSP430F2002二线制接法

2.2 MAX5402数字电位器

MAX5402是Maxim公司生产的256节点10kΩ数

 paper@http://doc.xuehai.net(投稿专用) 2011年第1期  

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