ZBC_型避孕套爆破仪的研发

ZBC_型避孕套爆破仪的研发 2006年第 22期 橡 胶 科 技 市 场 ?15? 新产品 新技术 ZBC2?型避孕套爆破仪的研发 刘 学 ()中橡集团株洲橡胶塑料工业研究设计院 ,湖南 株洲 412003 摘要 : ZBC2?型避孕套爆破仪是在 ZBC2?型基础上研制开发的 ,其系统采用测控 领域先进的虚拟仪器的设计思想 ,技术性能较前者有显著提高 ,系统具有良好人机交互 界面 ,逼真的动画仿真 ,全中文操作界面方便操作和查询 ,功能强大的数据处理存储和 查询系统 ,在国内首次实现数据库管理存盘数据 ,可查询历史数据中任意时刻的存盘数 据。 关键词 :橡胶避孕套 ;爆破仪 近年来 ,随着世界艾滋病感染者人数逐年快 根据市场和行业的需求及避孕套测试工作的 ,在原 ZBC2?型速递增 ,橡胶避孕套作为预防性病和艾滋病传播 ,我院从 2001年开始 实际需要 避 孕套爆破仪的基础上 ,研制开发了升级换代的有效工具 ,已受到世界各国和世界卫生组织的 普遍重视 。在我国 ,橡胶避孕套的生产已有近 50 型产 品 ZBC2?型橡胶避孕套爆破仪 。 年的历史 ,与之相配套的橡胶避孕套产品标准也 历经了三次修订 ,而作为橡胶避孕套产品重要性 1 系统硬件设计 能指标之一的避孕套爆破体积与爆破压力的 111 系统组成框图 仪器 ———橡胶避孕套爆破仪 ,其仪器本身质量与 该系统由模拟信号输入 、程控放大 、A /D 转 功能的优劣将直接影响到产品的质量水平和人们 换 、总线驱动及光电耦合等部分组成 ,硬件系统组 的使用功效 ,因此 ,研究开发新一代的橡胶避孕套 成框图如图 1所示。 爆破仪就显得十分重要 。 图 1 硬件系统组成框图 抗干扰性。 112 系统特点 由于 PC机电源 、数字量控制信号以及外考虑到系统应尽量减少通道间信号互相干 部 的扰动信号可能对模拟通道产生不良影响 ,扰 ,本系统选用了 4 片 8 选一 CD4051 多路模拟 模拟 信号通道与 PC数字量信号均通过光电藕开关 。 合器相 互分开 ;电源采用 DC—DC隔离 ,提高了为优化系统设计 ,采用程控放大的思想 。程 采集卡的 ?16? 橡 胶 科 技 市 场 2006年第 22期 控放大器由软件控制 ,采用单级放大器或两级放 采用双电源供电 : 模拟部分为 ?12V / ? 10. 大器 。放大器选用高增益 、低漂移的 OP37,第一 15V,数字部分为 + 5V; 级放大倍数固定为两倍 ,第二级采用多路开关组 (11. 使用温度范围 : AD1674J / K为 0,70? C 成可编程放大器 ,由软件切换出 8种放大倍率 ,) ( ) 级 ; AD1674A /B 为 - 40 ,85? I级 ; AD1674T 以 满足不同传感器的要求 。两级放大器可组() 为 - 55,125?M级 。 合出 16种不同的放大倍率。 12. 采用 28 脚密封陶瓷 D IP或 SO IC 封装形 位逐次逼近式 A A /D转换部分选用了 12 式 。 /D 转换芯片 AD1674,其内部带有数据采样保持13. 功耗低 ,仅为 385mW。 μ器 , 其转换时间为 20s,转换误差 ?0105% ,满11312 内部结构及引脚说明 足系 统设计要求 。 图 2 所示为 AD1674 的内部结构框图 , 图 3 113 A /D 转换 所示为其引脚排列。 由于本部分是整个系统关键 ,本文将作详细 说明。 11311 概述 AD1674是美国 AD 公司推出的一种完整 的 12位并行模 /数转换单片集成电路 。该芯片 ( ) 内部 自带采样保持器 SHA 、10V 基准电压源 、 时钟源 以及可与微处理器总线直接接口的暂存 /三态输 出缓冲器 。 与 原 有 同 系 列 的 AD574A /674A 相 比 , AD1674的内部结构更加紧凑 ,集成度更高 ,工 ()作 性能 尤其是高低温稳定性 也更好 ,而且可 以使 设计板面积大大减小 ,因而可降低成本并 提高系 统的可靠性 。它可实时地采集各传感器 的模拟参 量 ,以进行快速 、精确的数据转换并传图 2 AD1674的功能框给 CPU 进 行处理 图 AD1674的基本特点和参数如下 : 1. 带有内部采样保持的完全 12 位逐次逼近 ( )SAR 型模 /数转换器 ; 2. 采样频率为 100kHz; μ3. 转换时间为 10s; ( ) 4. 具有 ?1 /2L SB 的积分非线性 INL 以及 () 12位无漏码的差分非线性 DNL; 5. 满量程校准误差为 01125% ; 6. 内有 + 10V 基准电源 ,也可使用外部基准 电源 ; 7. 四种单极或双极电压输入范围分别为 ? 5V、?10V、0,10V 和 0,20V; 8. 数据可并行输出 ,采用 8 /12位可选微处 理 器总线接口 ; ( ) 9. 内部带有防静电保护装置 ESD ,放电耐 压值可达 4000V; 图 3 AD1674引脚排列 AD1674的引脚按功能可分为逻辑控制端 2006年第 22期 橡 胶 科 技 市 场 ?17? 口 、并行数据输出端口 、模拟信号输入端口和电源 10V IN: 10V 范围输入端 , 包括 0 ,10V 单极 输 入或 ?5V 双极输入 ; 端口 4种类型。 20V IN: 20V 范围输入端 , 包括 0 ,20V 单极 输1. 逻辑控制端口 入或 ?10V 双极输入 ; 12 /8:数据输出位选择输入端 。当该端输入 应当注意的是 : 如果已选择了其中一种作为 输为低时 ,数据输出为双 8位字节 ;当该端输入为 入范围 ,则另一种不得再连接 。 高 时 ,数据输出为单 12位字节。 4. 供电电源端口 CS:片选信号输入端 。 REF IN:基准电压输入端 ,在 10V 基准电源 上R /C:读 /转换状态输入端 。在完全控制模式 Ω 接 50电阻后连于此端 ; 下 ,输入为高时为读状态 ; 输入为低时为转换状 态 ;在独立工作模式下 ,在输入信号的下降沿时开 REF OUT: + 10V基准电压输出端 ; 始转换。 B IP OFF:双极电压偏移量调整端 ,该端在双 Ω 极输入时可通过 50电阻与 REF OUT端相连 ; CE:操作使能端 。输入为高时 , 芯片开始进 在单极输入时接模拟地 。图 4 给出了 AD1674 在 行读 /转换操作 。 单极和双极输入时的两种连接电路。 A0:位寻址 /短周期转换选择输入端 。在转 VCC: + 12V / + 15V模拟供电输入 ; 换开始时 ,若 A0 为低 ,则进行 12 位数据转换 ;若 VEE: - 12V / - 15V模拟供电输入 ; A0为高 ,则进行周期更短的 8位数据转换 ;当 R VLOG IC: + 5V逻辑供电输入 ; / C = 1 且 12 /8 = 0 时 , 若 A0 为低 , 则在高 8 (A GND /D GND:模拟 /数字接地端 ; )位 DB4,DB11作数据输出 ;若 A0为高 ,则在 DB0 1给出了 AD1674的逻辑控制真值表 。 DB8,DB11作数据输出 ,而 DB4 ,,DB3和 表 1 AD1674控制逻辑真值表 DB7 CE CS R / C 12 / 8 A0 执行操作 置零。 × × × × 无操作 0 × × × × 无操作 STS:转换状态输出端。输出为高时表明转 1 × 1 0 0 0 启动 12位数据转换 换正在进行 ;输出为低时表明转换结束 。 × 1 0 0 1 启动 8位数据转换 2. 并行数据输出端口 × 1 0 1 1 允许 12位并行输出 DB11,DB8:在 12 位输出格式下 ,输出数据 1 0 1 1 0 允许高 8位并行输出 1 0 1 0 1 允许低 4 位并行输出 的高 4位 ;在 8 位输出格式下 , A0 为低时也可 输 出数据的高 4位。 3. 模拟信号输入端口 图 4 AD1674在单 /双级输入时的连接电路 有专门输入端系统 ,因而不需要有全总线的接口 11313 工作时序 能力 。而采用全控工作模式则有利于和 CPU 进 ( AD1674的工作模式可分为全控模式 Full - )( ) 行总线连接。 Contro l和独立模式 Stand - A lone,而在这两种 模式下工作时序是相同的 。独立模式主要用于具 图 5、图 6分别是 AD1674在全控工作模式下 18? 橡 胶 科 技 市 场 2006年第 22期 ? 的转换启动时序和读操作时序 。转换启动时 ,在 行转换开始命令 ,直到这次转换周期结束 。而数 μCE和 CS有效之前 , R /C必须为低 ,如果 R /C据输出缓冲器将比 STS提前 016s变低 ,且在 整 个转换期间内不导通。 为 高 ,则立即进行读操作 ,这样会造成系统总线 的冲 突 。一旦转换开始 , STS立即为高 ,系统将 不再执 图 6 读操作时序 图 5 转换启动时序 主要特点是对底层操作简单 ,界面友好。 根据2 软件系统的设计 用户要求 ,软件系统框图如图 7所示 。 + + 系统软件选用 CBuilder作为编程语言 ,其 图 7 软件系统框图 性 ,最多可达 8 个测试单元 ,该仪器测试精度高 , 3 结束语 性能稳定 ,抗干扰性能强 ,参数调整简便 ,为行业 该系统严格按国标 GB754422004 / ISO 4074: 和相关检验机构提供了一种理想的仪器 。 2002设计 ,已经用户数年的使用 ,证明本系统完 全达到设计要求 。该系统还具有良好的可扩充 欢 迎 订 阅《 橡 胶 科 技 市 场 》 欢迎在《橡胶科技市场 》上刊登广告 欢 迎加入中国橡胶市场信息网