带方便，价 格比较便宜。
[0021] 单片机硬件原理图如2所示，系统的77LE58,通过地址锁存器74LS373进行地址/ 数据总线的分解，在〇~7FFF数据空间内，扩展了 62256 (32K) RAM，作为测量数据存储器。
[0022] 由A15、A14、A0、RD与WR信号，通过逻辑电路组合成AD1674的所有控制信号；光 电编码器A向脉冲输入信号接入外部中断TO ;单片机本身的TTL电平RS232逻辑接口，通 过MAX232电平转换芯片，可直接连接到上位机串口。
[0023] 下面分别对如图1中所示的前置放大电路和滤波电路进行详细说明。
[0024] 前置放大电路系统采用一个双刀双向开关，为电路设置两个放大倍数。其中，JINO 为传感器信号，其输出电压为inV JTO是电位器，其输出电压为V JSO是一个双刀双向开 关。
[0025] 当开关2和3、4和5接通时，输出为Vout = Vin
[0026] 此时，电路的放大倍数为A = 1，相当于同相电压放大器。
[0027] 当开关2和1、5和6接通时，输出为
[0028]
[0029] 此时，电路可以通过调节电位计来调节V的值，实现电路隔直；通过调节可变电阻
RW0,可以调节放大倍数 使输出作为A/D转换的输入值时，能够尽量使A/ ， D转换器满量程测量，提高测量的精度。
[0030] 其中，运算放大器使用的是0P07, 0P07是一种高精度单片运算放大器，具有很低 的输入失调电压和漂移。0P07的优良特性使它特别适合作前级放大器来放大微弱信号，使 用0P07 -般不用考虑调零和频率问题就能满足要求。其特性有：低输入失调电压，最大为 75 μ V ;低温漂，最大为1. 3 μ V/°C ;低噪声，最大为0. 6 μ V ;宽输入电压范围，输入电压从一 14V到+14V ;很宽的电源电压范围，为3V~18V。
[0031] 滤波电路的采样定理。
[0032] 在数据采集系统中，采样定理起着举足轻重的作用。由数据采集系统采集的数据 是离散的时间信号。所谓离散时间信号是指在离散时刻取有限的信号，它可以是客观存在 的信号，也可以将一个时间连续的模拟信号，按一定时间间隔逐点抽取瞬时值。采样时从连 续信号或者离散时间信号中抽取一系列样本值，实际上就是对信号的一种处理。
[0033] 如图3a所示，信号x(t)的傅里叶变换为Χ(ω)，其频带范围为-ω~ω。采样信 号Xs(t)的傅里叶变换时一个周期性频谱图，其周期为，并且ω3= 2 π/Ts。图3b所示， ω s>2 ωπ，周期频谱相互分离；而图3c所示，ω s〈2 ωπ，周期频谱相互重叠，即频谱之间的高 频与低频部分发生重叠，这将使信号复原时产生频谱混叠效应。所谓频谱混叠效应是由于 采样以后采样信号发生变化，而出现高、低成分发生混淆的一种现象。
[0034] 综上，由图3可以看出，如果2ω π，则不发生频率混叠现象，因此采样频 率《s(2 3i/Ts)或仁(1/%)必须大于或者等于信号x(t)中的最高频率ωπ的两倍，即 ω 2 ω ^，或者fs> f ^，这称为采样定理。
[0035] 因此在对信号进行采集时，应该根据信号的最高频率分量或者需要的频率分量将 信号中的噪声或者不需要的频率成分滤掉。
[0036] 滤波电路的设计。
[0037] 滤波电路是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的选择。根据允许信号中 通过的频率不同分为低通滤波电路、带通滤波电路和高通滤波电路。根据要求，本系统选择 的是低通滤波电路。最常用的低通滤波器电路有三种，即巴特沃斯（Butterworth)、切比雪 夫（Chebyshev)和贝塞尔（Bessel)滤波电路。巴特沃斯滤波电路的幅频响应在通带中具 有最大平坦度，但从通带到阻带衰减较慢；切比雪夫滤波电路的幅频响应在通带中有一定 纹波，但是能迅速衰减；而贝塞尔滤波电路着重于相频特性，其相频与频率成正比，即时延 基本是恒定的，可得失真最小的波形。在相同指标下，切比雪夫滤波电路的阶数要比巴特沃 斯滤波电路要低。本系统选用的是切比雪夫滤波电路。本系统选择滤波器阶数是8阶，选 择的滤波器芯片是0P07高精度运算放大器。滤波电路采用的设计软件是FilterLAB。
【主权项】
1. 主轴回转误差精度测试装置，包括涡流传感器、前置放大电路、滤波电路、A/D转换 芯片、单片机及其外围电路和嵌入式微处理器，其特征在于，所述涡流传感器包括X向传感 器和Y向传感器，所述X向传感器和Y向传感器分别依次通过前置放大电路、滤波电路和A/ D转换芯片连接至所述单片机的输入端，所述单片机的输入输出端口连接至存储器和嵌入 式微处理器，所述嵌入式微处理器输入输出端口连接键盘、鼠标、USB和显示器。2. 根据权利要求1所述的主轴回转误差精度测试装置，其特征在于，所述单片机的输 出端口还连接有数码管显示器。
【专利摘要】本发明涉及机床加工技术领域，具体是指一种机床主轴回转误差精度测试装置，包括涡流传感器、前置放大电路、滤波电路、A/D转换芯片、单片机及其外围电路和嵌入式微处理器，所述涡流传感器包括X向传感器和Y向传感器，所述X向传感器和Y向传感器分别依次通过前置放大电路、滤波电路和A/D转换芯片连接至所述单片机的输入端，所述单片机的输入输出端口连接至存储器和嵌入式微处理器，所述嵌入式微处理器输入输出端口连接键盘、鼠标、USB和显示器。本发明可有效提高机床主轴的回转误差，针对误差情况及时发现和诊断机床故障，或者是对机床进行针对性的预防及改善措施，提高了机床加工精度，保障了机床加工产品的成品率及质量。
【IPC分类】B23Q17/00
【公开号】CN104942655
【申请号】CN201510428573
【发明人】徐文欢
【申请人】徐文欢
【公开日】2015年9月30日
【申请日】2015年7月20日