基于FPGA的煙支檢測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
加入技術(shù)交流群
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(gè)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(jìn)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(dá)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(dòng)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(qiáng)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(dòng)態(tài)靈敏度是動(dòng)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(dòng)態(tài)靈敏度的另一個(gè)影響因素為動(dòng)態(tài)位置誤差，即在采樣時(shí)間內(nèi)，由輪盤(與軸編碼器同步)轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)態(tài)位置誤差示意圖。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/191273.htm
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(diǎn)為p1，結(jié)束位置為p2，該段持續(xù)時(shí)間內(nèi)的曲軸誤差為δr，其中：
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(jì)算，一次采樣時(shí)間內(nèi)的輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)弧度為：
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(dòng)態(tài)位置引起的誤差可忽略不計(jì)。
根據(jù)以上分析，本設(shè)計(jì)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(dá)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(jì)要求。
2．3 FPGA的選擇
該系統(tǒng)采用EP3C16Q型FPGA進(jìn)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(gè)邏輯單元、56個(gè)嵌入式乘法器和4個(gè)鎖相環(huán)(PLL)，其內(nèi)部的RAM容量為504Kbits，系統(tǒng)頻率高達(dá)260MHz，而且穩(wěn)定性很高。采用單片FPGA實(shí)現(xiàn)邏輯控制和數(shù)據(jù)處理功能可以簡化電路設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性并節(jié)約成本。設(shè)計(jì)時(shí)，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。
評論