[实用新型]基于FPGA的船舶柴油机瞬时转速在线监测装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及瞬时转速在线监测，特别是一种基于FPGA的船舶柴油机瞬时转速在线监测装置。 

背景技术

柴油机的瞬时转速信号蕴涵有与柴油机燃烧和机械运动状态相关的丰富信息，转速的波动反映了柴油机工作循环内各缸做功的均匀性。由于非接触式转速传感器具有安装简单、使用方便、性能可靠和寿命长的特点，利用瞬时转速信号在线监测柴油机运行状态的故障诊断技术，是近年来发展趋于成熟、最具实用价值的柴油机故障诊断技术之一。 

现有的船舶柴油机瞬时转速在线监测系统，由高速采集设备和计算机共同完成或由单片机系统来完成。高速数据采集设备使得瞬时转速监测系统成本高、体积大；单片机系统外部扩展多，数据处理能力较小，难以满足高速采集和处理要求，且升级不便。 

因此，有必要开发一种采集精度高、体积小、成本低且升级方便的船舶柴油机瞬时转速在线监测系统。 

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于FPGA的船舶柴油机瞬时转速在线监测装置，以克服现有技术存在的问题。 

本实用新型解决其技术问题采用的技术方案是：由传感器、FPGA系统和计算机组成，所述传感器安装在柴油机的自由端，分别用来测量上止点信号和曲轴转角信号，该传感器的输出端通过电缆与FPGA系统相连；所述FPGA系统，安装在柴油机机旁，由信号调理模块、FPGA芯片、LCD显示模块、扩展SDRAM模块和CAN通信模块组成，该FPGA系统的输出端与计算机相连；所述计算机采用工控机。 

所述传感器可以采用型号为SZMB-18-5型的磁电式转速传感器。 

所述FPGA系统可以采用型号为EP2C8Q208C8N的芯片。 

所述EP2C8Q208C8N的芯片可以通过其IO引脚与外围扩展部件相连，外围扩展部件包括LCD显示模块、扩展SDRAM模块和CAN通信模块，其中：LCD显示模块采用型号为NS320240B的液晶；SDRAM模块采用型号为HY57V641620ETP-7的芯片；CAN通信模块中CAN控制器采用型号为MCP2515的芯片、CAN收发器采用型号为TJA1050的芯片。 

所述信号调理模块可以由限幅电路、电压跟随器和电压比较器组成，其中：所述限幅电路，其输入端与传感器输出端相连；所述电压跟随器，其输入端与限幅电路的输出端相连；所述电压比较器，其输入端与电压跟随器的输出端相连，其输出端与FPGA系统的IO引脚直接相连。 

电压跟随器可以采用型号为OP27GS的运算放大器。 

本实用新型可以采用型号为LM311的电压比较器。 

本实用新型与现有技术相比，主要有以下的优点： 

1. 信号调理模块能将各种传感器输出信号调理成标准的LVTTL信号，从而扩大了系统的适用范围。

2. 主处理器采用FPGA芯片，其内部有8256个逻辑单元，通过调理后的上止点信号和曲轴转角信号的上升沿中断触发FPGA对高频时钟进行计数，处理速度和实时性好。外部扩展有8M bit的SDRAM，能满足大容量数据采集缓存要求。 

3. 在FPGA芯片上完成瞬时转速数据的去畸变点滤波、齿平均和周期平均处理，并在液晶上显示出瞬时转速波形。 

4. FPGA系统可方便的置于机旁，满足实船条件下的瞬时转速在线监测要求。 

附图说明

图1是基于FPGA的船舶柴油机瞬时转速监测系统结构图。 

图2是基于FPGA的船舶柴油机瞬时转速监测系统工作过程图。 

图3是基于FPGA的船舶柴油机瞬时转速监测系统数据采集流程图。 

图4是基于FPGA的船舶柴油机瞬时转速监测系统采集的瞬时转速波形图。 

图5为本实用新型采集的瞬时转速波形图

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步说明。