一种四极杆质谱仪真空测量及控制系统的硬件电路设计

来源:澳门巴黎人官网网(www.chvacuum.com)钢研纳克检测技术有限公司 作者:李凯

1、真空规外部电路

  由于每一路真空规内部均有一个识别电阻,不同类型的真空规,内部识别电阻阻值不同,其中皮拉尼规为27K,潘宁规为100K,据此,本系统设计了电路来测量识别电阻的端电压,由此来实现真空规类型的识别。另外,根据真空规的物理接口,电路输入端采用RJ-45 型接口作为信号和电源的传输线。

2、ADC 采集电路

  ADC 采集电路用于采集真空规输出信号及端电压,共6 路信号,电压范围为0V~10V,为了方便设计,选用多通道集成的芯片AD7327,它的主要特点有:500KSPS 的吞吐率,软件可选择的输入范围(±10V,±5V,±2.5V,0V 到10V),8路可选择的模拟输入通道,硬件可设计成单端、差分、伪差分模拟输入,17mW 的低功耗,内部2.5V 参考等。内部功能框图如图3 所示。

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图3 AD7327 功能框图

  ADC 采集电路的硬件电路图如图4 所示。其中前级处理电路选用OPA2277 芯片,对真空规输出信号进行电压跟随, 输出至AD7327 芯片,AD7327 的基准电压采用外部芯片ADR431 产生。

3、ARM 微控制器

  ARM 微控制器选用了NXP 公司的LPC1788芯片, 该芯片是基于ARM Cortex-M3 的微控制器,操作频率可以高达120MHz,它的外设组件包括高达512kB 的Flash 存储器、高达96kB 的数据存储器、4kB 的EEPROM、一个双通道的CAN 接口、5 个UART 接口、一个带独立电池电源和事件监控器/记录器的超低功耗RTC、多达165 个通用I/O引脚等,用于处理要求高集成度和低功耗的嵌入式应用。

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图4 ADC 采集电路

  LPC1788 芯片的外围电路如图5 所示。主要包括JTAG 电路、复位电路和时钟电路等。

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图5 LPC1788 外围电路

4、CAN 通讯接口

  鉴于CAN(Controller Area Network)总线在实时性、抗干扰能力及可扩展性等方面展现出的明显优越性,LPC1788 采用CAN 通讯接口与上位机通讯。LPC1788 内部自带CAN 控制器。CAN 收发器选用了广州致远电子有限公司的CTM1050D模块,该模块通讯速率高达1Mbps;隔离电压:DC2500V;电磁辐射EME 极低;电磁抗干扰EMI性极高;无需外加元件可直接使用;高低温特性好,能满足工业级产品技术要求。CAN 的通讯接口电路如图6 所示。

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图6 CAN 通讯接口电路

5、无线传输模块

  为了方便实验人员实时监测与控制仪器的澳门巴黎人在线娱乐,本设计利用HM-TRP 系列无线数据收发模块实现了澳门巴黎人在线娱乐的无线终端显示。HM-TRP系列是一款低成本,高性能的FSK 无线透明数据收发模块,可工作在433/470/868/915MHz ISM 频段,具有尺寸小,功率大,灵敏度高,传输距离远,通讯速率高,内部自动完成通讯协议转换和数据收发控制等特点。

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