基于FPGA和单片机的位移测量装置的设计

2010-12-07 20:20:07来源: 武汉大学 关键字:FPGA  单片机  位移测量  DDS

  位移传感器广泛应用于工业和控制领域,如过程检测、物理测量和自动控制等。由于其测量精度不高,往往满足不了社会需求,也限制了传感器的应用。因此,这里设计了一套基于单片机FPGA位移测量装置,能够实现较高的精度测量,同时也能够达到较高的线性度,能够在各种恶劣环境下替代人工工作,实现较高精度的测量,并具有一定的实用价值。

  1 整体设计方案及实现框图

  系统整体实现框图如图1所示,由信号产生部分、差分放大部分、变压器耦合部分、信号处理部分、数据采样部分和处理及显示部分组成。利用DDS技术产生的信号经THS4503的差分放大之后送入差动变压器,差动变压器输出的信号经放大、整流以及滤波处理之后送入MAXl97采样,采样得到的数据经处理单元处理后在LCD上显示测得的位移量。

整体实现框图

  2 理论分析与计算

  2.1 DDS信号产生理论分析

  在系统时钟频率和相位累加器位数一定的情况下,输出波形频率由频率控制字决定。设M为所设计的相位累加器的位数,N为频率控制字,则DDS系统输出信号的频率

  DDS系统输出信号的频率

  实验中,激励信号的频率是100 kHz,采用的时钟频率是40 MHz,频率控制字是24位,相位累加器的位数是29位。然后经过D/A转换器,输出的信号经一个截止频率是150 kHz的有源低通滤波器输出,得到稳定、连续平滑的波形。

  2.2 数据处理方法分析

  差动变压器是开磁路,原、副边间的互感随磁芯移动而做相应的变化,使输出的两次级线圈的电压随之发生变化,将位移的变化转化为输出的电压的变化,整流后采集数据,并进行数据处理,得到d值,图2所示为差动变压器数据处理采用查表法:首先采用游标卡尺测量若干组位移值,测量的组数根据测量范围以及测量结果来确定,并记录下相应的d值,绘制成一张表格。在实际测量时,根据测得的d值通过查表确定位移范围,并在这一范围内采用分段折线法处理得到精确的位移值。采用查表法可精确定位移范围,得到的数据误差较小,精度较高。

查表法

[1] [2] [3]

关键字:FPGA  单片机  位移测量  DDS

编辑:小甘 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2010/1207/article_1625.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:一种基于PSoC的无线静载仪采集系统的设计
下一篇:基于MAX9060比较器的插孔自动检测电路设计

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利
推荐阅读
全部
FPGA
单片机
位移测量
DDS

小广播

独家专题更多

迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
迎接创新的黄金时代 无创想,不奇迹
​TE工程师帮助将不可能变成可能,通过技术突破,使世界更加清洁、安全和美好。
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
TTI携TE传感器样片与你相见,一起传感未来
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2017 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved