[实用新型]一种基于FPGA的多振动器反馈控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于电子控制技术领域，涉及一种适用于色选机多振动器反馈控制的计算速度更快精度更高的测控装置。

背景技术

随着国民经济的快速发展，色选机在粮食加工行业得到了更加广泛的应用，提高色选机的性能是保证色选产品质量的重要前提。

目前，影响色选机性能的振动给料系统多是采用多振动器结构，多振动器给料系统的给料均匀性是保证后续处理精度的关键。然而由于振动给料器在生产加工过程中的工艺落后，不能严格保证同一批次的振动器机械性能的一致性，因此即便对每个振动器施加同样的驱动信号也不能保证其振动特性一致，更无法保证给料系统的均匀性，从而会影响到色选机系统的精度。

目前行业中广泛应用的色选机给料系统多是单向驱动控制，没有对振动器振动特性的实时反馈装置，少数加入反馈装置的振动给料系统也由于控制电路结构的复杂性、实时性不足及高昂的成本未得到广泛推广应用。另外，色选机生产现场环境复杂，存在各种电磁干扰，对反馈控制装置的抗干扰性能及稳定性提出了更高的要求。

因此，目前迫切需要开发出一种基于嵌入式的可以在复杂的工业现场稳定运行，能够对多振动器的振动一致性实时反馈控制的装置，且成本低廉，有利于广泛的生产普及。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：

1、实现对不同振动给料器同时进行跟踪测频，再分别启动高速AD进行采样，有效减小频率不等所造成的误差；

2、解决多振动器信号测量由于采样频率高，数据计算量大所造成的计算瓶颈问题，提高反馈控制的实时性；

3、解决色选机由于系统升级对振动给料器系统控制功能多样性的要求，增强了系统的可扩展性和灵活性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下的技术方案来实现的：

一种基于FPGA的多振动器反馈控制装置，包括FPGA现场可编程逻辑门阵列，AD转换芯片，以太网接口和人机接口，FPGA现场可编程逻辑门阵列与太网接口、人机接口相连接。以太网口传输距离长，速度快可以实现多台色选机的联网监测，实现功能扩展。每个振动传感器输出的模拟信号均与一片12位单端输入AD芯片相连接，多片AD转换芯片通过一条地址线和数据线与FPGA连接，FPGA现场可编程逻辑门阵列通过光电耦合器发出振动器驱动控制信号。

所述的FPGA带DSPA核并且带有多个DSP Slice。

该装置采用片上系统技术（SOPC）实现启动AD采样、数据循环采集存储、数据滤波、数据实时处理、反馈控制输出及与外设通讯如液晶显示、以太网通讯、数据存储等任务。

所述振动器驱动控制信号为200V高压脉冲，FPGA发出的振动器驱动控制信号通过光电耦合器等外部电路结构实现对振动器的驱动。

本实用新型的优点和有益效果：

本实用新型采用FPGA并结合片上系统技术（SOPC）代替DSP和一些功能型芯片，大大简化了硬件设计，使得FPGA成为了一个板级芯片，降低了设计难度减少了开发成本、增强了系统的抗干扰性能、增强了设计的可拓展性和灵活性；可实现同时对各个振动给料器的频率进行分别跟踪测频，再分别启动采样信号，有效减小频率不等所造成的误差；解决多振动器测量由于采样频率提高、数据计算量增大所造成的计算瓶颈问题；同时FPGA中集合了多种芯片功能，基于SOPC技术可以定制成功能强大，结构精简的片上系统，从而减少了电路板的布线面积提高了抗干扰性能和稳定性能。

附图说明

图1为本实用新型的装置硬件结构示意图；

图2为本实用新型的FPGA片上系统硬件采集示意图。

具体实施方式

实施例1

如图1和图2所示，本实用新型提供的基于FPGA的多振动器反馈控制装置，包括FPGA现场可编程逻辑门阵列，振动传感器、高速A/D，以太网接口和人机接口，该装置还包括低通滤波器用于对振动器输出信号进行低通滤波处理，高速A/D模数转换器与振动传感器相连接，所述FPGA现场可编程逻辑门阵列与高速A/D相连接，每个振动器所需测量的模拟量信号均与一片12位的单端A/D芯片相连接，多片A/D转换芯片通过一条地址线和数据线与FPGA连接，FPGA通过光电耦合器发出振动器驱动控制信号。

其中，所述的FPGA包括：

循环采集存储器：对读取的AD转换值进行循环存储；

数字滤波器：把每周波所采样数据进行数字滤波；