[發明專利]基于FPGA的動態運動解碼觸發器

在審

• 申請號: 201410726889.1
• 申請日: 2014-11-27
• 公開（公告）號: CN104536340A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 王建鋒;劉春明;王瑤;黃麗婧;李立
• 申請（專利權）人: 中國航空工業空氣動力研究院
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種基于FPGA的動態運動解碼觸發器。

背景技術

動態實驗是風洞實驗中重要的組成部分，相對于常規靜態實驗來說，動態實驗可以獲得靜態實驗獲得不到的實驗數據，例如動導數實驗、大幅震蕩實驗、旋轉天平實驗等。動態實驗中需要獲得模型運動過程中的氣動力數據，并且數據密度要求高，該數據還要與模型運動的位置相吻合，即同步采集。目前常見的采集方式是采集系統以本身時鐘為基準，以實驗要求頻率采集氣動數據，例如模型運動頻率1Hz，要求每周期采集240組數據，這樣采集系統設置采集周期就應該為1/240s，采集系統大多在Windows平臺下運行，精度要求高的采集周期難以實現，對于希望采集多周期數據的情況，實驗數據會出現首尾不對應現象，導致無法處理實驗數據.另外，氣動力數據需要與模型位置同步采集，常見采集系統采集氣動力數據的同時采集控制系統輸出的位置信號，很難保證同步。

發明內容

基于上述采集方式的不足之處，本發明提供一種基于FPGA的動態運動解碼觸發器，應用于風洞實驗中模型動態實驗，用來連接控制系統和采集系統，實現模型多個運動周期內固定頻率或固定位置的氣動力數據采集及模型位置同步采集，該設備可以滿足實驗要求數據的準確性、重復性及高效性。

本發明所采用的技術如下：一種基于FPGA的動態運動解碼觸發器，包括FPGA模塊、輸入信號電平轉換電路、DA電路和脈沖光耦轉換電路，輸入信號電平轉換電路與FPGA模塊的起動信號輸入端連接，FPGA模塊的脈沖信號輸出端與脈沖光耦轉換電路連接，脈沖光耦轉換電路與采集系統的采集觸發端連接，FPGA模塊的位置信號輸出端與DA電路連接，DA電路與采集系統連接，外界控制系統輸入起動信號，經輸入信號電平轉換電路轉換成FPGA模塊識別電壓；模型的位置信號通過位置編碼器輸入到FPGA模塊的編碼器信號輸入端，FPGA模塊通過內置的邏輯程序解析出模型位置信息，FPGA模塊同時能夠按照實驗要求以一定頻率或固定位置輸出脈沖信號，該脈沖信號以提前設定的模型運動位置為起始開始采集判斷信號，該脈沖信號以模擬量的形式輸出到采集系統，采集系統以此為外部中斷信號，同步采集氣動力數據及模型位置數據，采集時間以中斷觸發信號為基準，在采集點數達到要求后，本解碼觸發器停止輸出脈沖信號，采集系統停止采集，采集結束。

本發明的獲得的數據準確率高、重復度高、效率高、穩定性好，相對于傳統的采集方式性能大大提高。

附圖說明

圖1為基于FPGA的動態運動解碼觸發器原理圖。

其中，1、FPGA模塊，2、編碼器信號輸入端，3、起動信號輸入端，4、輸入信號電平轉換電路，5、位置信號輸出端，6、脈沖信號輸出端，7、脈沖光耦轉換電路；

具體實施方式

下面結合說明書附圖舉例對本發明作進一步說明：

實施例1

根據圖1所示，一種基于FPGA的動態運動解碼觸發器，包括FPGA模塊1、輸入信號電平轉換電路4、DA電路和脈沖光耦轉換電路7，輸入信號電平轉換電路4與FPGA模塊1的起動信號輸入端3連接，FPGA模塊1的脈沖信號輸出端6與脈沖光耦轉換電路7連接，脈沖光耦轉換電路7與采集系統的采集觸發端連接，FPGA模塊1的位置信號輸出端5與DA電路連接，DA電路與采集系統連接，外界控制系統輸入起動信號，經輸入信號電平轉換電路4轉換成FPGA模塊1識別電壓；模型的位置信號通過位置編碼器輸入到FPGA模塊1的編碼器信號輸入端2，FPGA模塊1通過內置的邏輯程序解析出模型位置信息，FPGA模塊1同時能夠按照實驗要求以一定頻率或固定位置輸出脈沖信號，該脈沖信號以提前設定的模型運動位置為起始開始采集判斷信號，該脈沖信號以模擬量的形式輸出到采集系統，采集系統以此為外部中斷信號，同步采集氣動力數據及模型位置數據，采集時間以中斷觸發信號為基準，在采集點數達到要求后，本解碼觸發器停止輸出脈沖信號，采集系統停止采集，采集結束。其中，編碼器信號輸入端2可根據要求接入最多四通道信號，位置信號輸出端5，可輸出±10V電壓，代表用戶需求的角度信息，通道數量與編碼器通道數量對應；起動信號輸入端3，由外界控制系統輸入起動信號，該設備開始工作，輸入電壓5-24V，輸入信號電平轉換電路4轉換成FPGA模塊1識別電壓；脈沖信號輸出端6輸出的脈沖經過光耦轉換電路7可轉換為5V電平的脈沖信號，作為采集系統中斷觸發信號。

實施例2