基于PC104的放線車檢測系統(tǒng)硬件設(shè)計
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3 放線速度的測量邏輯設(shè)計
恒張力放線車在放線過程中，導(dǎo)線必須經(jīng)過張力設(shè)定盤，因此可以通過測量張力盤的轉(zhuǎn)速來確定實際的放線速度。張力設(shè)定盤轉(zhuǎn)速的測量通過非接觸式脈沖傳感器采集轉(zhuǎn)速信號。轉(zhuǎn)速測量主要有兩種方法，分別為：1)測頻法：記錄在確定時間Tc內(nèi)待測信號的脈沖個數(shù)M，則待測頻率F=M／Tc；2)測周法：在待測信號的一個周期Tx內(nèi)，記錄標(biāo)準(zhǔn)頻率信號的變化次數(shù)M，則待測信號的頻率F=M／Tx。測周法在待測信號頻率較低時測量誤差較小。張力放線車在施工過程中放線速度小于10 km／h，大于1 km／h，張力設(shè)定盤每轉(zhuǎn)一圈轉(zhuǎn)速傳感器輸出6個脈沖信號，故本系統(tǒng)采用測周法。以10 M的晶振經(jīng)FPGA內(nèi)部邏輯分頻后產(chǎn)生100 K的方波信號為標(biāo)準(zhǔn)的頻率信號。
4 系統(tǒng)誤差分析
4．1 傳感器輸出4～20 mA電流信號的測量精度
根據(jù)系統(tǒng)要求，在實驗室中搭建了實驗校準(zhǔn)平臺。向采集調(diào)理板中分別輸入4 mA、8 mA、12 mA、16 mA、20 mA的模擬傳感器信號，工控機采集到的數(shù)據(jù)如表1所示。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/193676.htm
由公式I=VK1+K0代入輸入電流I和實測電壓V的第一組和第五組數(shù)據(jù)計算出K0，K1。根據(jù)系統(tǒng)要求取測試設(shè)備精確度為系統(tǒng)測量精度指標(biāo)，這個數(shù)值是傳感器和測量儀表在規(guī)定條件下允許的最大絕對誤差值相對于其測量范圍的百分數(shù)，它可以用下式表示：
△A為測量范圍內(nèi)允許的絕對誤差，YFS為滿量程輸出值。由表1可以看出測量精度誤差最大的是第4組，測量相對誤差為0．015％，遠小于系統(tǒng)測量精度不大于1％的要求，硬件部分具有良好的線性度。
4．2 轉(zhuǎn)速傳感器脈沖信號的測量精度
轉(zhuǎn)速脈沖采用測周法測量轉(zhuǎn)速，根據(jù)其測量原理，測量誤差主要來自于基準(zhǔn)頻率信號，測量邏輯產(chǎn)生的基準(zhǔn)頻率信號的誤差小于3個基準(zhǔn)信號周期，可以通過提高基準(zhǔn)頻率的方法降低測量誤差。當(dāng)放線速度10 km／h，基準(zhǔn)頻率100 kHz時，測量相對誤差=誤差基準(zhǔn)信號周期個數(shù)／1個被測信號周期內(nèi)基準(zhǔn)頻率信號計數(shù)個數(shù)。被測信號周期最小約為0．38 s，一個周期內(nèi)基準(zhǔn)頻率信號計數(shù)值約為3．8x104，測量誤差≈7．9x10-3。遠小于測試精度要求。
5 結(jié)論
文中所研究的恒張力放線車綜合檢測系統(tǒng)硬件部分是一種基于PC104模塊設(shè)計的高可靠性的、多參數(shù)測量的綜合檢測裝置。基于PC104總線模塊的設(shè)計使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高，簡化了系統(tǒng)設(shè)計。本系統(tǒng)中，使用簡單的電路設(shè)計，選擇使用廣泛、性價比高的元器件很好的實現(xiàn)了設(shè)計要求，節(jié)約了成本，保證了可靠性。
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