！！ 鱼：塑 Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ 工业技术 基于数字电位器的可控滤波器设计及实验研究 方超 梁国君 丛培田 （１沈阳理工大学机械工程学院 辽宁沈阳 １ １ ０１ ５９；２．沈阳铁路局 辽宁沈阳 １ １ ００００） 摘要：滚动轴承故障诊断中应用共振解调技术时需要选择某一高频固有振动信号作为研究对象，基于数字电住器具有便于利用数字信 号控制的优点，设计井研制了该滤波器，通过单片机系统控制数字电位器的阻控值，实现滚动轴承振动信号滤波器中心频率的控制和里示， 井通过实验验证了其有效性及实用性。 关键词：数字电位器 滤波器 １２Ｃ串行接口 中图分类号：ＴＭ５４７ 文献标识码：Ａ 文章编号：１ ６７４－－０９８Ｘ（２０ＩＯ）ｌＩ（ｂ）一００５２－－０Ｉ 滚动轴承故障诊断中应用共振解调技 术时需要选择某一高频固有振动信号作为 图ｌ所示，图上右方为状态滤波器电 路，本文中电容Ｃ取值为１．０２ｎＦ，故中心频 产生的振动信号，由于此信号近似为脉冲 信号，故包含的频率成分很宽，利用该中心 研究对象，而为了获取这一指定高频固有 率，、只与电阻Ｒ的取值有关，即通过调节电 频率可调的滤波器，可以实现获取这８个中 振动中的信号成分，可通过选用中心频率 阻Ｒ可以实现改变中心频率， 将数字电位 心频率附近的固有振动信号。 可调的带通滤波器来实现，检测过程中经 器的Ｗ０ Ｂ０分别与Ｓ１ Ｓ２相连，Ｗｌ Ｂ１分别 图２分别中心频率为１ｋＨｚＮ的频域曲 常需要改变中心频率。 与Ｓ３ Ｓ４相连串人电路，这样电阻Ｒ的阻值 线。实验结果表明了基于数字电位器的可 改变电阻值的方法有调节电位器，开关电 就可由数字电器通过单片机改变了。单片 控滤波器的设计合理，方法有效，具有良好 阻或开关电容，或用多路开关选择电阻来实 机与数字电位器以Ｉ ２ Ｃ总线方式改变 的有效性及实用性。 现。但普通的电位器在调节过程中无法知道其 ＲＤＡＣ０寄存器及ＲＤＡＣｌ寄存器的值。 准确的阻值；开关电阻或开关电容的方法需要 ４结语 较高的开关时钟的频率；而多路开关虽然可以 ２数字电位器 该文设计的可调状态滤波器由于采用 准确知道所选择的阻值，但受限于开关的触点 本文采用的数字电位器ＡＤ５２ ５４通过 了数字电位器调节其中心频率，从而使用 数和电路板的尺寸，选择的电阻个数是有限 Ｉ２Ｃ总线与单片机连接。Ｉ２Ｃ总线采用两线 单片机进行控制以及显示其中心频率成为 的，也就是说中心频率的选择是有限的。 制实现全双工同步数据传送，可以极方便 可能。通过数字电位器便可以用数字信号 而数字电位器却能够较好的解决这两个 的构成外围器件扩展系统，它由数据线 来控制模拟信号，使其实现振动频率信号 问题。首先，数字电位器在改变其阻值时可以 ＳＤＡ￣ｎ时钟线ＳＣＬ构成。Ｉ２Ｃ总线为同步传 的选择和便利调节等功能。该状态滤波器 确定共阻值。另外，数字电位器可改变的阻值 输总线，数据线上信号完全与时钟同步。数 具有通用性可作为智能仪器仪表的子模块 数量根据型号的不同可以有２５６，５ｌ２和ｌ０２４ 据传送采用主从方式，即主器件寻址从器 使用。 档数值，从而可以选择到的中心频率的数量 件，启动总线，产生时钟，传送数据及结束 也相应增多，能够满足使用要求。 数据的传送。 参考文献 【ｌ】胡汉才．单片机原理及其接口技术【Ｍ１． １系统的总体设计 ３实验及结果分析 北京：清华大学出版社，２００５． 系统总体设计框图如图１所示。 利用加速度传感器测量由敲击金属棒 ［２】王幸之，钟爱琴，王雷等．ＡＴ８９系列单 片机原理与接口技术【Ｍ１．北京：北京航 空航天大学出版社，２００４，５． ［３】（美）弗朗哥．基于运算放大器和模拟集 成电路的电路设计【Ｍ】．西安交通大学 出版社，２００８． 【４】Ａｒｔｈ ｏｕｒ Ｂ．Ｗｉｌｌｉａｎｓ，Ｆｒｅｄ Ｊ．Ｔｅａｙｌｏｒ． 电子滤波器设计［Ｍ】．科学出版社，２００８， ９． ［５】熊诗波，黄长艺．机械工程测试技术基 础【Ｍ］．机械工业出版社，２００２． 图１ 系统总体设计框图 ５２ 科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ Ｈｅｒａｌｄ
