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

  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和FPGA的位移测量装置,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为

  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。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
FPGA
单片机
位移测量
DDS

小广播

独家专题更多

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。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
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 © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved