实验回转窑控制系统设计

本文基于RS485现场总线结构,由智能仪表、D/A转换模块和工业控制计算机构成了实验回转窑控制系统.该系统由VB程序实现工控机与智能仪表和D/A模块间的通讯,采用组态软件设计了人机界面(MMI),组态软件通过DDE与VB服务程序交换数据.本文介绍了该系统的硬件和软件设计以及系统的特点.     

基于单片机的数控直流源设计

本设计方案本着简单、可靠、功能完备、高精度的原则出发,采用了以单片机为核心部件,由键盘和显示模块、D/A,A/D转换模块,V/I转换和功率放大模块、精密整流模块组成数控直流电源.设计了稳定性较强的电源模块.系统结构较优化,具有较高的控制精度.     

基于DSP的便携式分析仪控制系统设计

本文提出了一种基于DSP的便携式分析仪控制系统的软硬件设计方案.该系统采用模块化设计,主要详细介绍了其中的存储器模块、LCD液晶显示模块、A/D采样与数据处理模块以及时钟模块等.最后对该嵌入式控制系统进行了展望,提出了有待于进一步深入研究的方向.     

实验回转窑控制系统设计

本文基于RS485现场总线结构,由智能仪表、D/A转换模块和工业控制计算机构成了实验回转窑控制系统。该系统由VB程序实现工控机与智能仪表和D/A模块间的通讯,采用组态软件设计了人机界面(MMI),组态软件通过DDE与VB服务程序交换数据。本文介绍了该系统的硬件和软件设计以及系统的特点。     

高速D/A卡在声信号模拟器中的应用

介绍了PMC66-16AO16高速D/A卡在声信号模拟器中的应用,基于该器件的声信号模拟器由主控模块和接口模块组成,主控模块负责控制系统工作状态和执行声信号模拟算法;接口模块负责将生成的数据信号连续地发送到D/A卡上.为达到实时性和灵活性的目标,本系统采用了双缓冲区机制,即收缓冲区接收新的数据、发缓冲区把当前的数据发送出去;并且由D/A卡产生的中断信号触发双缓冲区的交换,从而使信号生成过程和传输过程同步进行,保证输出的声信号连续无断点.最后通过实验结果验证了设计目标.     

基于DSP的主动光学力促动器控制系统设计

针对步进电机型力促动器,设计了一种基于DSP的力促动器控制系统,并进行了测试.系统以TMS320F28069型DSP作为主控制器,采用ADS1259高精度A/D转换器采集传感器LoadCell输出力信号,通过DSP片上PWM模块输出电机控制脉冲给电机细分驱动芯片TMC389,驱动步进电机转动,形成力控制闭环.系统软件采用PID控制算法来校正力促动器输出偏差,并给出了控制程序流程图.实验测试结果表明:该控制系统具有良好的响应特性和较强的抗干扰能力,满足主动光学实验系统的要求.     

基于高阶滑模的自适应Super-Twisting控制系统设计

目前设计的自适应Super-Twisting控制系统由于不具备抖振情况感知能力,导致响应时间过长,控制精度较低。为了解决上述问题,基于高阶滑模设计了一种新的自适应Super-Twisting控制系统。系统硬件由采集模块、存储模块、控制模块、电路模块组成。采集模块利用AD8036采集器,主要负责采集Super-Twisting的控制参数,并对控制信号进行调理,存储模块选择TDB7659存储器,主要负责存储由采集模块采集的控制参数数据,控制模块是控制系统的核心,主要由微控制器、D/A转换器单元、信号输入通道、输出通道、电源单元组成,控制系统的电路主要负责为各个模块提供所需的电压。引入高阶滑模理论,通过主程序完成系统初始化、设计Super-Twisting 控制器、实现自适应Super-Twisting控制。实验结果表明,设计的基于高阶滑模的自适应Super-Twisting控制系统能够精准地感知抖振情况,缩短响应时间,提高控制精度。     

3D打印机控制系统的设计

设计了一种3D打印机控制系统,采用微控制器ATmega2560为主控制器,集成了USB通信接口模块、打印头温度检测模块、LCD控制器模块以及电机驱动模块等;利用计算机切片软件将3D模型切片产生G代码,通过串口送到主控制器,主控制器处理G 代码并对电机驱动模块发送控制信号,采用PWM脉冲宽度调制技术控制3D打印机的XYZ三轴电机及挤出机电机进行3D打印,为了保证打印头快速达到打印温度并保持温度恒定,采用增量式PID算法实现对温度的精确控制;测试结果表明,采用增量式PID算法后,挤出头温度控制在245℃,控制精度为1℃,将原来的300 s左右进入恒温状态提高到75 s左右进入恒温状态,提高了三维打印恒温控制的性能,减少了打印过程中打印材料断丝、粗细不均匀等现象,满足了对打印质量的要求。     

基于单片机的数控直流电流源设计

本文介绍了基于单片机的数控直流电流源设计方案,给出了硬件组成及软件系统。本系统以单片机AT89S52为核心部件,由键盘、显示、D/A及A/D转换,V/I转换、功率放大等模块组成。采用负反馈闭环控制系统,单片机实时将预置值和实测值进行比较、调整控制,提高了电流源的输出精度。所设计的数控直流电流源采用PID算法实现了量程可选、输出可调、步进精确、纹波电流极小的功能,而且可将输出电流预置值、实测值在LED上同时显示。经实验证明具有较高的控制精度。     

基于FPGA的串行A/D转换模块设计

使用了基于FPGA的Xilinx公司Spartan-3E系列的XC3S250ETQG144处理器, 对A/D转换芯片TLC549进行驱动采样和后续实际电压值读取. 采用Verilog语言, 整个模块设计在ISE的环境下进行, 设计时减少复杂逻辑, 精简模块设计, 实现高速A/D转换和时序控制, 该设计可移植性强, 利用ISE进行编译、综合、仿真, 为后续A/D转换的工作提供了实验依据. 实验表明设计可靠性高, 可以满足A/D转换的高精度、实时性、抗干扰等方面的要求.     

基于FPGA的光纤光栅传感解调系统设计

设计一款FPGA的光纤光栅传感解调设备,实现光纤光栅传感的低成本高速解调。该光纤光栅传感解调设备由数据采集和A/D模块、FIR数字滤波模块、数据缓存模块和显示模块4大核心模块组成。系统由FPGA主控模块为各个子模块提供全局系统同步时钟。与现有的基于FPGA的光纤光栅传感解调仪相比,设计所需元件均嵌在同一块FPGA开发板上,不仅降低了解调仪的成本而且提高了系统的集成度。实验验证,系统的数字信号处理模块设计合理正确。最后,提出了设计的一种应用,具有一定的实用意义。      

基于DSP的Fe83 Ga17合金磁致伸缩传感器信号处理系统设计

为了突破传统Fe-Ni磁致伸缩材料测量量程的限制,采用了一种新型的Fe83 Ga17材料。讨论了传统硬件比较电路方法,为了解决硬件比较电路存在的问题,设计了基于数字信号处理器（ DSP）的磁致伸缩位移传感器信号处理系统,包括A/D采样模块、FIR滤波模块和位移测量模块。考虑到环境因素带来的误差,进行温度补偿设计,修正了测量结果。实验结果显示：基于DSP的信号系统能够达到较高的测量精度,对磁致伸缩位移传感器的实际应用有积极的意义。     

一种小型化SPR生物传感器的设计与实现

介绍了一种采用不规则四边形棱镜设计的小型化表面等离子体共振(SPR)生物传感器。棱镜结构与已有的TI Spreeta传感器类似,但是在尺寸、光学性能等方面做了较大优化。新研制的SPR传感器在光学检测精度和系统集成性等方面也有了很大提高。在光路设计中,采用波长为630 nm的宽光束红光LED作为光源,5 000像素点线阵CCD作为光电检测器,光学检测效果要大大优于TI Spreeta波长为830 nm的近红外光源和128像素点的线阵硅光二极管。在光路优化的同时,系统集成了流动控制模块、信号采集处理模块,形成了一个可实现生物大分子相互作用分析的集成小型化SPR检测装置。利用空气、水及乙醇等进行的SPR实验表明:该装置能够对单一样本进行精确检测,共振角的检测精度高达0.01°,且检测结果线性度高,稳定性好,单一样本的检测偏差小于0.5%。     

即熟型3D食品打印机的设计

针对现有3D食品打印机打印后无法直接烤熟食用的不足,设计了一种恒温加热、恒压匀速出料、快速烤熟的即熟型3D食品打印机.采用虚拟制造技术,通过SolidWorks软件设计3D食品打印机的机械系统,并基于PC机设计了3D食品打印机的测控系统.采用气压传感器实时检测物料瓶内气压,并实现匀速出料控制;采用PT100温度传感器检测烤盘表面温度,实现恒温加热控制;通过有限元分析及实验研究,给出烤盘合适的加热温度和打印轨迹.实验表明,所设计的即熟型3D食品打印机可以高效、高品质地实现食品的3D打印和烤熟,具有较好的实用价值.     

基于FPGA的弹载数模混合采集存储系统设计

针对弹载试验过程中传感器输出方式的不同,设计了一种基于FPGA的弹载数模混合采集存储系统。系统选用Spartan-II系列的XC2S100作为核心处理器,采用16 bit的高精度A/D转换芯片ADS8365实现模数转换。FPGA控制将传感器输出的数字量和模拟量采集编码后存储到固态存储器FLASH中,最后,为了模拟系统在飞行过程中的状态,将系统放置在三轴位置速率摇摆温控转台上进行验证,试验结果证明,所设计的数模混合采集存储系统正确可靠,具有一定的工程应用价值。     

矿用圆环链淬火温度控制系统

矿用圆环链的热处理是决定其产品质量和生产效率的关键所在. 但由于控制方法和稳定性等原因,目前国内矿用圆环链热处理中所使用的中频感应加热系统往往达不到工艺要求. 本设计在对淬火工艺进行深入分析后确定了高质量圆环链淬火前最合理的温度. 通过非接触式红外测温传感器对圆环链的淬火温度进行实时检测,结合积分分离PID算法,以PLC为控制核心,利用D/A模块对中频电源控制模块进行控制,A/D模块对系统反馈量进行采集,并通过触摸屏对系统参数进行设置. 最终实现对淬火过程的高精度闭环控制. 针对工业现场的复杂环境进行了系统控制温度的稳定性分析,从实际投入使用结果来看该系统对中频感应加热设备温度控制精度较高且操作简单方便,人机界面友好,长期运行稳定可靠.     

基于单片机的实用型温度控制仪设计

为了达到快速、稳定的控温效果,以标准PT100热电阻作温度传感器,利用16位的模数转换器ADS1110实现高精度的A/D转换,选用STC89C51单片机为主控芯片,结合积分分段PID控制算法,通过调节PWM波的占空比控制双向晶闸管的导通,从而控制加热炉丝的平均加热功率,构成温度测量控制系统.经测试,该温控系统稳态精度可...     

基于最大制冷系数调节算法的井下制冷器设计

为了提高井下电子仪器的应用温度范围,创新性地设计了基于半导体制冷技术的井下制冷器为仪器降温。通过分析半导体制冷片的性能特性,得到了最大制冷系数工况的实现条件,据此设计了能够均衡最大制冷系数工况和最大制冷量工况的分段调节控温算法,以达到高效制冷的目标。为了实现控温算法的系统设计,使用微控制器控制高精度温度传感器采集多点温度,同时用特殊功率运算放大器设计了精密电压-电流转换器为半导体制冷片供电。仿真及实验测量结果表明,该井下制冷器具有制冷效率高、自产热低、可耐高温等特点,使较低温度级别的井下电子仪器在较高的环境温度下能够正常工作,有利于降低钻井成本。     

适用于捷联惯导温度补偿的高精度测温系统

针对捷联惯导温度补偿的研究,设计了一种用铂电阻Pt1000作温度敏感器, ADS1148为信号调理和A/D转换的高精度双通道数字测温系统。采用高性能集成芯片、双恒流源式三线式配线法、比例输出结构和RC低通滤波器的设计,有效的简化了电路,增加了系统的抗干扰能力并减小了硬件误差;主控芯片采用MSP430单片机实现与ADS1148的通信和对上位机输出与温度数据相对应的16位数字量。试验结果表明该系统在捷联惯导温度补偿研究中所用的-40°C到60°C的温度范围内达到了0.002°C的分辨率。     

基于DSP的实时PCR仪温度控制系统研制

为小型实时聚合酶链式反应(PCR)仪研制一种基于数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F2812的温度控制系统。由DSP产生的脉冲宽度调制(PWM)波经功率放大电路驱动半导体加热制冷片以Pt100作为温度传感器构建一种消除非线性误差的电桥传感电路,将温度信号转换为电压信号,电压信号送入DSP的A/D转换模块,同时进行位置式PID算法,然后调节PWM波的占空比,使整个系统对温度信号达到闭环控制。实验结果表明:系统的升降温速率能达到4℃/s,精度为0.2℃。