[實用新型]一種基于FPGA的多振動器反饋控制裝置

有效

• 申請號: 201220612311.X
• 申請日: 2012-11-19
• 公開（公告）號: CN202939435U
• 公開（公告）日: 2013-05-15
• 發明（設計）人: 朱均超;張寶峰;滿德虎
• 申請（專利權）人: 天津理工大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 天津佳盟知識產權代理有限公司 12002
• 代理人: 侯力

技術領域

本實用新型屬于電子控制技術領域，涉及一種適用于色選機多振動器反饋控制的計算速度更快精度更高的測控裝置。

背景技術

隨著國民經濟的快速發展，色選機在糧食加工行業得到了更加廣泛的應用，提高色選機的性能是保證色選產品質量的重要前提。

目前，影響色選機性能的振動給料系統多是采用多振動器結構，多振動器給料系統的給料均勻性是保證后續處理精度的關鍵。然而由于振動給料器在生產加工過程中的工藝落后，不能嚴格保證同一批次的振動器機械性能的一致性，因此即便對每個振動器施加同樣的驅動信號也不能保證其振動特性一致，更無法保證給料系統的均勻性，從而會影響到色選機系統的精度。

目前行業中廣泛應用的色選機給料系統多是單向驅動控制，沒有對振動器振動特性的實時反饋裝置，少數加入反饋裝置的振動給料系統也由于控制電路結構的復雜性、實時性不足及高昂的成本未得到廣泛推廣應用。另外，色選機生產現場環境復雜，存在各種電磁干擾，對反饋控制裝置的抗干擾性能及穩定性提出了更高的要求。

因此，目前迫切需要開發出一種基于嵌入式的可以在復雜的工業現場穩定運行，能夠對多振動器的振動一致性實時反饋控制的裝置，且成本低廉，有利于廣泛的生產普及。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：

1、實現對不同振動給料器同時進行跟蹤測頻，再分別啟動高速AD進行采樣，有效減小頻率不等所造成的誤差；

2、解決多振動器信號測量由于采樣頻率高，數據計算量大所造成的計算瓶頸問題，提高反饋控制的實時性；

3、解決色選機由于系統升級對振動給料器系統控制功能多樣性的要求，增強了系統的可擴展性和靈活性。

為了解決上述技術問題，本實用新型采取以下的技術方案來實現的：

一種基于FPGA的多振動器反饋控制裝置，包括FPGA現場可編程邏輯門陣列，AD轉換芯片，以太網接口和人機接口，FPGA現場可編程邏輯門陣列與太網接口、人機接口相連接。以太網口傳輸距離長，速度快可以實現多臺色選機的聯網監測，實現功能擴展。每個振動傳感器輸出的模擬信號均與一片12位單端輸入AD芯片相連接，多片AD轉換芯片通過一條地址線和數據線與FPGA連接，FPGA現場可編程邏輯門陣列通過光電耦合器發出振動器驅動控制信號。

所述的FPGA帶DSPA核并且帶有多個DSP?Slice。

該裝置采用片上系統技術（SOPC）實現啟動AD采樣、數據循環采集存儲、數據濾波、數據實時處理、反饋控制輸出及與外設通訊如液晶顯示、以太網通訊、數據存儲等任務。

所述振動器驅動控制信號為200V高壓脈沖，FPGA發出的振動器驅動控制信號通過光電耦合器等外部電路結構實現對振動器的驅動。

本實用新型的優點和有益效果：

本實用新型采用FPGA并結合片上系統技術（SOPC）代替DSP和一些功能型芯片，大大簡化了硬件設計，使得FPGA成為了一個板級芯片，降低了設計難度減少了開發成本、增強了系統的抗干擾性能、增強了設計的可拓展性和靈活性；可實現同時對各個振動給料器的頻率進行分別跟蹤測頻，再分別啟動采樣信號，有效減小頻率不等所造成的誤差；解決多振動器測量由于采樣頻率提高、數據計算量增大所造成的計算瓶頸問題；同時FPGA中集合了多種芯片功能，基于SOPC技術可以定制成功能強大，結構精簡的片上系統，從而減少了電路板的布線面積提高了抗干擾性能和穩定性能。

附圖說明

圖1為本實用新型的裝置硬件結構示意圖；

圖2為本實用新型的FPGA片上系統硬件采集示意圖。

具體實施方式

實施例1

如圖1和圖2所示，本實用新型提供的基于FPGA的多振動器反饋控制裝置，包括FPGA現場可編程邏輯門陣列，振動傳感器、高速A/D，以太網接口和人機接口，該裝置還包括低通濾波器用于對振動器輸出信號進行低通濾波處理，高速A/D模數轉換器與振動傳感器相連接，所述FPGA現場可編程邏輯門陣列與高速A/D相連接，每個振動器所需測量的模擬量信號均與一片12位的單端A/D芯片相連接，多片A/D轉換芯片通過一條地址線和數據線與FPGA連接，FPGA通過光電耦合器發出振動器驅動控制信號。

其中，所述的FPGA包括：

循環采集存儲器：對讀取的AD轉換值進行循環存儲；

數字濾波器：把每周波所采樣數據進行數字濾波；