一种基于DSP的数控机床多路温度实时采集系统的制作方法

本发明涉及温度采集领域，具体是一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统。

背景技术：

由于现代制造业对高精度零件的要求，从而要求数控机床也向高精度，高效率方向发展。研究表明，数控机床的误差来源主要有热误差和定位误差，其中热误差占到数控机床误差的40％以上，因此，实时获得机床不同部位精确的温度信息，从而对数控机床进行温度补偿来提高机床加工精度是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统。该系统的二级放大电路有效地抑制了共模信号干扰，提高测量精度；该系统的线性化电路能够补偿电路的非线性误差，提高了测量精度；该系统的限压电路有效地保护了dsp主控芯片；该系统的软件滤波有效地消除了高频谐波的干扰，提高测量精度；另外该系统可以对机床床身多个温度采集点进行实时高精度的温度采集显示。

本发明实现发明目的采用如下技术方案：

一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统，可选地多路pt100铂电阻温度传感器，用于采集数控机床上对应采集点的温度并输出其电阻值；稳压电路，用于为后级桥式电路提供稳定的电压；桥式电路，用于将铂电阻的阻值转化为电压信号；二级放大电路，用于消除共模信号干扰并将电压信号进行放大处理；线性化电路，用于补偿电路的非线性误差；限压电路，用于限定输出电压的幅值，保护后级电路；dsp主控芯片，用于电压信号采集、软件滤波，并根据电压与温度转换函数，将电压信号转换为温度值；上位机显示，用于将温度值实时显示。

作为优选，本发明提供的一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统，可选地pt100铂电阻温度传感器为16路。

作为优选，本发明提供的一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统，可选地稳压电路采用tl431可控精密稳压源。

作为优选，本发明提供的一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统，可选地二级放大电路采用lm358双运算放大器，分别进行比例差分放大和比例放大。

作为优选，本发明提供的一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统，可选地限压电路采用1n5222稳压二极管。

作为优选，本发明提供的一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统，可选地dsp主控芯片采用tms320f28335dsp及其外围电源电路、晶振电路、复位电路、jtag电路。

作为优选，本发明提供的一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统，可选地上位机通过仿真器与dsp的jtag接口连接，并通过ccs5.5软件实时显示温度。

作为优选，本发明提供的一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统，可选地电压与温度转换函数获取方法包括如下步骤：步骤1.将多路pt100放入温控箱中；步骤2.调节温控箱温度获得不同电压值；步骤3.将温度和电压值输入matlab中并进行拟合，从而获得转换函数。

有益效果：

本发明与现有技术相比，其有益效果体现在：本发明基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统包括多路pt100铂电阻温度传感器、稳压电路、桥式电路、二级放大电路、线性化电路、限压电路组成的外围温度采集硬件电路。通过dsp主控芯片对电压信号采集、软件滤波，并根据电压与温度转换函数，将电压信号转换为温度值并在上位机中实时显示。本发明通过二级放大电路，有效地抑制了共模信号干扰，提高系统的测量精度；通过线性化电路补偿电路中的非线性误差，提高系统的测量精度；通过限压电路有效地保护了dsp主控芯片；通过软件滤波有效地消除了高频谐波的干扰，提高系统测量精度；又由dsp强大的计算能力，使多路温度信号实时采集显示。综合以上软硬件设计，能够较准确的还原数控机床各个测温点的实时温度信息，为后续的热误差补偿奠定基础。

附图说明

图1是本发明所涉及一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统的系统组成图。

图2是本发明所涉及一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统的一路外围电路结构示意图。

图3是本发明所涉及一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统的程序流程图。

图4是本发明所涉及一种基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统的温度采集流程图。

具体实施方式

如图1所示，基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统包括多路pt100铂电阻温度传感器，用于采集数控机床上对应采集点的温度并输出其电阻值；稳压电路，用于为后级桥式电路提供稳定的电压；桥式电路，用于将铂电阻的阻值转化为电压信号；二级放大电路，用于消除共模信号干扰并将电压信号进行放大处理；线性化电路，用于补偿电路的非线性误差；限压电路，用于限定输出电压的幅值，保护后级电路；dsp主控芯片，用于电压信号采集、软件滤波，并根据电压与温度转换函数，将电压信号转换为温度值；上位机显示，用于将温度值实时显示。

如图2所示，基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统的一路外围电路结构示意图，r1和tl431构成稳压电路；r2、r3、pt100、r16构成桥式电路，其中r2＝r3，r16为200欧姆的可调精密电阻，通过调节r16改变温度零点设定；r4、r5、r6、r11、lm358a、c1构成比例差分电路，其中r4＝r5，r6＝r11；r7、r8、r9、r12、lm358b构成比例放大电路，其中r7＝r8，r9＝r12；r13、r14、r15、c3构成线性化电路，通过调节r15的阻值对线性度进行调整；r10、1n5222、c2构成限压电路。同时，另外几路外围电路与其结构相同。

如图3所示，基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统的程序流程图，打开上位机软件ccs5.5，根据流程图进行编程设计。采集温度信号起止是根据ccs5.5软件中debug界面内运行、终止程序进行控制。温度信号的显示是由ccs5.5软件debug界面内tools目录下的graph界面进行实时显示。

如图4所示，基于dsp的数控机床多路温度实时采集系统的温度采集流程图。第一步根据图1和图2搭建硬件电路；第二步根据图3编写不含电压/温度函数转换的软件程序；第三步通过调节温控箱获得不同温度下对应的电压信号；第四步利用matlab软件对得到的温度、电压进行拟合，获得转换函数；第五步将采集程序中加入电压/温度转换函数；第六步将pt100传感器贴在数控机床床身各个温度采集点；第七步启动数控机床，通过ccs5.5软件下的图形界面对各个温度采集点的温度进行实时显示。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。