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基于FPGA的煙支檢測系統(tǒng)的設(shè)計

作者: 時間:2011-03-29 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏


2 器件選型
2.1 數(shù)據(jù)采集部件(探頭)的選擇
數(shù)據(jù)采集部件一般位于整個系統(tǒng)的最前端,它的選型對系統(tǒng)的穩(wěn)定性、可行性有很大影響,本系統(tǒng)選擇光電傳感器作為探頭來對煙支的數(shù)據(jù)進行采集,它的靈敏度直接與剔除率有關(guān)。為了讓剔除效果達到最好,探頭靈敏度必須調(diào)整到合適的設(shè)置值。
靈敏度包括靜態(tài)靈敏度和動態(tài)靈敏度兩種,靜態(tài)靈敏度主要是在靜態(tài)情況下探頭的光反射強度與探頭距煙頭的距離、日光、煙頭密度及探頭電壓等之間的關(guān)系;動態(tài)靈敏度是動態(tài)情況下的性能指標(biāo)。本系統(tǒng)是讓探頭工作在不同的靈敏度下分析剔除率和誤剔率,從而選定剔除性能最好的靈敏度器件。動態(tài)靈敏度的另一個影響因素為動態(tài)位置誤差,即在采樣時間內(nèi),由輪盤(與軸編碼器同步)轉(zhuǎn)動造成的位置變化所引起的探頭誤差,這里主要從位置誤差和探頭作用距離上比較,圖2所示是動態(tài)位置誤差示意圖。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/191273.htm

b.JPG


在圖2中,R表示推煙板曲軸的輪盤半徑,一次采樣過程的起點為p1,結(jié)束位置為p2,該段持續(xù)時間內(nèi)的曲軸誤差為δr,其中:
c.JPG
若所選A/D采樣速率為50kHz,采樣周期為2×15-5s,那么,按每分鐘400轉(zhuǎn)計算,一次采樣時間內(nèi)的輪盤轉(zhuǎn)動弧度為:
c.JPG
取采樣10次的平均,其位置誤差不到4μm。而根據(jù)探頭的位置響應(yīng)曲線,探頭的最佳檢測距離在離煙2~3.5mm處,2mm>>4μm,所以,理想情況下由動態(tài)位置引起的誤差可忽略不計。
根據(jù)以上分析,本設(shè)計選用韓國KODENSHI公司的SG-2BC傳感器。
2.2 A/D轉(zhuǎn)換器的選擇
ADS7841E是德州儀器公司開發(fā)的一塊4通道,12位,帶串行接口的模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片,它是一塊低功耗、高速度、高精確度的A/D采樣芯片,電壓為2.7~5 V,可達到200kHz的轉(zhuǎn)換速率。根據(jù)筆者對探頭的測試,探頭檢測的最小變化為0.5V左右,而A/D采樣的分辨率為3.3/212V≈8×10-4V,所以,該AD采樣芯片完全可以滿足設(shè)計要求。
2.3 的選擇
該系統(tǒng)采用EP3C16Q型進行控制邏輯編程。該器件是ALXERA公司生產(chǎn)的CycloneII系列高性能現(xiàn)場可編程門陣列,而且具有豐富的邏輯資源。EP3C16Q具有15408個邏輯單元、56個嵌入式乘法器和4個鎖相環(huán)(PLL),其內(nèi)部的RAM容量為504Kbits,系統(tǒng)頻率高達260MHz,而且穩(wěn)定性很高。采用單片實現(xiàn)邏輯控制和數(shù)據(jù)處理功能可以簡化電路設(shè)計,提高系統(tǒng)的可靠性并節(jié)約成本。設(shè)計時,只需一根下載電纜連接到目標(biāo)板上,就可以多次重復(fù)編程,而且電路調(diào)試十分方便。



關(guān)鍵詞: FPGA 檢測系統(tǒng)

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