多通道微量注射泵的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
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FPGA(即現(xiàn)場(chǎng)可編輯門(mén)陣列)采用的是Attera公司生產(chǎn)的CYCLONE II系列。EP2C5。FPGA采用獨(dú)特的并行運(yùn)算電路，在一個(gè)控制核心中可以加入多個(gè)控制對(duì)象進(jìn)行獨(dú)立驅(qū)動(dòng)，控制性能不受到影響，各控制對(duì)象間不會(huì)產(chǎn)生干擾，避免了多對(duì)象實(shí)時(shí)控制中繁瑣的時(shí)序設(shè)計(jì)問(wèn)題，正好符合設(shè)計(jì)中同時(shí)控制多臺(tái)注射泵的要求，一定程度上提高系統(tǒng)的集成度和抗干擾能力。同時(shí)FPGA具有硬件實(shí)時(shí)處理能力，每個(gè)硬件都例化在FPGA里面，等效于旋轉(zhuǎn)編碼器和壓力傳感器都成為了FPGA的一個(gè)硬件塊，因此，其處理速度會(huì)非?？?。
2．2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用三洋公司生產(chǎn)的THB7128驅(qū)動(dòng)芯片，它具有高細(xì)分，大功率的特點(diǎn)。THB7218為雙全橋MOSFET驅(qū)動(dòng)，最高耐壓為DC 40 V，大電流3．3 A(峰值)，具有自動(dòng)半流鎖定功能，內(nèi)置混合式衰減模式。相比其他驅(qū)動(dòng)芯片，該苡片最突出的特點(diǎn)是最高達(dá)到1／128細(xì)分，因此電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)。THB7128電路圖如圖3所示。本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/150743.htm
2．3 傳感器模塊
2．3．1 旋轉(zhuǎn)編碼器
本系統(tǒng)的閉環(huán)控制采用了光電式旋轉(zhuǎn)編碼器。經(jīng)過(guò)充分的市場(chǎng)調(diào)研，選擇了日本OMRON公司生產(chǎn)的E6A2系統(tǒng)編碼器。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，精度高，響應(yīng)速度快，性能穩(wěn)定，特別在高分辨率和大量程角速率／位移測(cè)量系統(tǒng)中，更具優(yōu)越性。旋轉(zhuǎn)編碼器按照信號(hào)和原理分成增量式和絕對(duì)式兩種，本系統(tǒng)采用增量式編碼器。
它由主碼盤(pán)、鑒相盤(pán)、光學(xué)系統(tǒng)和光電變換器組成。在主碼盤(pán)(光電盤(pán))周邊上刻有節(jié)距相等的輻射狀窄帶，形成均勻分布的透明區(qū)和不透明區(qū)。鑒相盤(pán)與主碼盤(pán)平行，并刻有a，b兩組透檢測(cè)窄縫，它們彼此錯(cuò)開(kāi)1／4節(jié)距，以使A，B兩個(gè)光電變換器的輸出信號(hào)在相位上相差90°。工作時(shí)，鑒相盤(pán)靜止，主碼盤(pán)和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，光投射到主碼盤(pán)和鑒相盤(pán)上，當(dāng)主碼盤(pán)上的透明區(qū)與窄縫對(duì)齊時(shí)，光電變換器輸出電壓最大，當(dāng)不透明區(qū)與窄縫對(duì)齊時(shí)，電壓最小。因此主碼盤(pán)每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)刻線周期，光電變換器將輸出一個(gè)近似的正弦波電壓，且變換器A，B相位差為90°。為了判斷碼盤(pán)的絕對(duì)位置，還必須設(shè)置一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，即“零位標(biāo)志槽”。碼盤(pán)每轉(zhuǎn)一圈，零位標(biāo)志槽對(duì)應(yīng)的光敏元件產(chǎn)生一個(gè)脈沖，稱為“一轉(zhuǎn)脈沖”。
2．3．2 壓力傳感器
本系統(tǒng)采用電阻應(yīng)變式壓力傳感器。其工作原理是將一種電阻應(yīng)變片粘貼在各種彈性敏感元件上，當(dāng)彈性敏感元件受到外力的作用時(shí)將產(chǎn)生應(yīng)變，電阻應(yīng)變片將應(yīng)變?cè)俎D(zhuǎn)化為電阻的變化，然后電阻變化值通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換成為壓力變化值。圖4為壓力傳感器的應(yīng)用電路圖，由4個(gè)壓敏電阻組成惠斯通電橋電路，無(wú)差壓時(shí)，電橋兩臂平等，差壓信號(hào)加到4個(gè)陶瓷壓敏電阻上時(shí)，壓敏電阻的阻值隨差壓變化，引起電橋失衡。電橋失衡引起電流的變化，通過(guò)ADS1242芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，再傳至主控芯片。
評(píng)論