光电编码器快速地检系统显示功能设计

针对航空航天领域中高精度、高转速光电轴角编码器的性能检测问题,设计了一种基于航天级光电编码器的快速地检系统显示功能。系统可同时对多台光电编码器信号进行采集、处理、通信和显示,以DSP+CPLD为核心处理模块,CPLD控制高速A/D对光电编码器信号的采集与粗码数据锁存,DSP负责处理编码器精粗码信号和数据通讯与显示功能。经处理过的数据信息由自定义的通信接口通过双口RAM进行传输,利用外部按键控制LCD分别显示出从RAM中读取的每台编码器二进制和度分秒形式的角度位置信息。实验结果表明,该系统可同时处理多台编码器信号数据,并实现数据传输通信和显示功能,实时性好,可视性强,并且系统显示功能还可进一步扩展。     

基于DSP的绝对式光电编码器接口的实现

在全数字伺服控制系统中,绝对式光电编码器作为位置传感器越来越普通。基于此介绍了以DSP为微处理器,通过MMI4832接口芯片,对ROC425绝对式光电编码器进行位置采集的设计方法,并给出了实用程序的编写方法。     

光电编码器精码信号采集与传输系统设计

为实现对光电编码器精码数据进行采集与处理,为精码信号图形细分提供数据依据,设计了以逻辑器件FPGA为核心的精码数据采集传输系统。首先设计了精码信号模数转换电路,其次设计了基于USB2.0通信协议的数据传输电路,最后完成了USB芯片固件程序、FPGA控制程序、上位机应用程序的开发。实验结果表明,该数据采集传输系统能够实现对光电编码器精码信号12位分辨力的数据采集与显示、能够实现将采集的数据快速准确上传至PC机中存储、显示及后续的图形细分处理。该数据采集传输系统可应用于光电编码器的生产和研制过程中,为高精度、高分辨力、小型化光电编码器的设计和生产提供数据依据,具有便携、易操作、直观等特点。     

光电编码器信号传输的光纤实现

为了提高光电编码器输出信号在特定应用系统中的抗干扰能力,通过分析研究绝对值型和增量式光电编码器的输出信号形式,提出了采用相应的光电转换器件将电信号转换为光信号进行传输,实验结果表明方法可行,传输信号稳定并能可靠转换,提高了编码器输出信号的抗干扰能力。     

DSP主控型CO和CH4双路激光气体检测数据采集系统研制

通过精确检测CO和CH4两种气体浓度,对于煤矿企业安全生产和工业过程控制具有重要意义,TDLAS技术是一种实时高精度的气体检测方式,可用于CO和CH4双路气体检测.针对TDLAS型CO和CH4双路气体检测系统,本文设计了一种DSP型双路数据采集系统.激光信号被CO和CH4选频吸收后,光电二极管FD10D将光信号转换为电流信号,微弱电流信号经OPA2387搭建的前置放大电路转换为电压信号,由ADC芯片ADS8330进行数据采集,回传至DSP主控芯片TMS320C6748,处理完成的数据存储至FLASH芯片M25P16,最后将数据实时上传至上位机.经过测试,该系统可以稳定、准确地进行数据采集,并且适配于其他TDLAS型双路气体检测系统.     

基于DSP双通道高速数据采集卡的设计

针对采集高频扰动信号的需要,本文介绍了一种由DSP芯片THS320VC5509和两片8位并行高速A/D转换芯片TLC5510组成的双通道高速数据采集卡.经过实测,该卡的的数据采集速度可以达到2OMSPS.利用该数据采集卡,可以采集高频扰动信号并存储采集到的数据.     

基于光阴影的降水粒子数据采集系统设计

基于当前降水类型识别精确的光阴影技术,采用高精度浮点DSP芯片TMS320F28335和数据转换芯片AD9240设计了降水粒子数据采集系统,并用Proteus仿真了信号处理电路,初步的试验结果表明:信号处理电路符合测量要求,设计的数据采集系统较好的实现了对模拟降水信号的采集.     

提高光电轴角编码器细分精度的改进粒子群算法

为提高光电轴角编码器的细分精度及莫尔条纹光电信号的细分倍数,设计了一种基于改进粒子群算法的信号正弦性修正方法。首先,根据莫尔条纹光电信号的数学模型,分析信号质量指标对细分误差的影响;并从编码器的制作、调试、使用等环节出发,指出信号细分误差产生的根本原因;然后,对改进粒子群算法的基本原理和实现步骤做了具体阐述;最后,以21 位光电编码器为实验对象,依据其精码转换的方波信息实现精码信号的自适应采样,同时应用改进算法对采集的编码器原始光电信号进行数据预处理,通过辨识信号模型中的3 个待定参量,直接实现信号等幅性偏差、稳定性偏差、正交性偏差的修正;对算法处理后的莫尔条纹信号进行细分精度检测,实验结果表明:编码器细分误差峰值由19.08降低到2.86,细分精度明显提高。     

基于PCI总线的非标准视频图像的实时采集与显示

为了实现非标准视频图像信号的实时采集与显示,设计了以DSP和CPLD为核心的基于PCI总线的图像采集系统.首先利用DSP进行频谱分析从非标准视频图像信号中提取出同步信号的参数,并产生高精度的同步信号,同步信号经过倍频锁相后产生图像采集的采样脉冲,CPLD内部编程对采集逻辑进行控制.系统与主机之间采用PCI总线接口芯片PCI9054进行通信,以DMA的方式将采集的数据传送给主机.实验结果表明,系统能够快速实现非标准视频图像信号的实时采集与显示.     

非均匀采样光电编码器莫尔条纹信号分析方法

为实现高精度光电编码器非匀速转动时动态细分误差的检测,提出了一种基于非均匀采样的莫尔条纹光电信号分析方法.首先,利用曲线拟合的最小二乘法将采集到的编码器非均匀信号数据重构出真实的信号波形.然后,根据离散傅里叶变换算法分析重构信号,同时推导出信号的频率、幅值和相位的计算表达式,运用软件仿真评估算法可行性.最后,采用该方法对某21位绝对式光电轴角编码器精码信号进行分析,根据信号参数与细分误差的关系获得动态细分误差,其细分极值误差为+2.41"和-3.08".实验结果表明,该方法利用信号重构和傅里叶变换算法得到信号参数,真实的反应了莫尔条纹信号质量,在编码器非匀速转动时,可有效地测量动态细分误差,为实际工作现场编码器精度误差的实时检测奠定了基础.     

莫尔条纹光电信号自动补偿系统

为了保证高精度光电编码器在恶劣工作环境下的精确测量,建立一种基于高分辨力数字电位计+DSP+CPLD的莫尔条纹光电信号自动补偿系统。首先,介绍了自动补偿系统的工作原理及构成,并设计了系统使用过程中的工作模式;融合莫尔条纹信号各个偏差的补偿算法,建立了光电信号细分误差的综合补偿模型;然后,具体阐述了系统的硬件设计、相关软件设计,并分析了补偿系统自身存在的系统误差;最后,以24位光电编码器为实验对象,对该补偿系统进行测试分析,实验结果表明:自动补偿系统可实现编码器精码信号直流电平漂移、等幅性偏差、正交性偏差及二次、三次、五次谐波偏差的综合补偿,可使实际的静态细分误差减小0.61。该系统可用在编码器的工作现场,实现莫尔条纹信号细分误差的自动修正。     

基于FPGA的光电编码器接口设计

基于减小导弹舵机系统的体积的目的,采用一个控制器控制四个舵机,舵机控制器以DSP＋FPGA为核心架构,控制器中的编码器接口通过FPGA来实现。根据增量式光电码盘进行位置检测的原理,本文采用Verilog语言,提出了一种基于FPGA的实现增量式光电编码器接口的设计方案。通过实验证明,该接口具有数字滤波、方向鉴别、双向计数、复位等功能,能够与DSP等多种CPU相连。     

光电轴角编码器莫尔条纹误差信号补偿

为保证光电轴角编码器在恶劣工作环境下的细分精度,提出一种基于Hilbert-Huang变换的误差补偿方法。针对编码器系统受正弦振动引起的测角故障,提出一种莫尔条纹误差信号的数学模型;采用经验模态分解算法,获取误差信号的本征模态函数,分别对本征模态函数进行希尔伯特变换解调分析,提取包含干扰特征的莫尔条纹信号;同时,基于光电轴角编码器的精码信号方波信息,获取精码信号的基波时域频率;提取与基波时域频率匹配的本征模态函数包络分量。以24位光电轴角编码器为实验对象,实验结果表明:编码器莫尔条纹信号动态细分误差峰值由约200降低到1.54左右,细分精度明显提高。     

基于STC89C52的简易倒立摆控制装置设计

以全国大学生电子设计竞赛为背景,通过分析简易旋转倒立摆及控制装置系统的任务和基本要求,设计制作了基于单片机为主控芯片的倒立摆控制系统,利用光电编码器传回来的反馈信号采用PID控制调节,并发出控制信号驱动直流电机,实现调速控制。该装置可以使旋转臂适时适当的摆动,准确地让摆杆在短时间内达到题目所需的要求。     

莫尔条纹光电信号细分误差的实时补偿

为了保证高精度光电轴角编码器在恶劣工作条件下的细分精度,设计了基于高分辨率数字电位计的实时补偿处理系统。依据莫尔条纹光电信号的数学模型,说明了由信号等幅性偏差和直流电平漂移引起的细分误差的空间分布特征,并得出误差规律及计算公式,从编码器的光机装调、码盘均匀性、光敏元件调试等制作环节出发,指出了编码器光电信号细分误差的根本特性;受高精度光电编码器分辨力的约束,从编码器光敏元件输出莫尔条纹信号的形式出发,构建了分辨率为0.1 的数字电位计查找表;并设计了实时补偿的关键算法。以23位光电编码器为实验对象,在-40～60 ℃条件下对补偿处理系统测试,实验结果表明:直流漂移1.2%,等幅性2%,且自动补偿时间约为3 s,满足编码器分辨力（0.154）和工作实时性的要求。该方法可实际应用于编码器系统,能够提高编码器的环境适应性和测角可靠性。     

基于Arduino开发环境的光电编码器检测仪的设计

为了能快速简便地判断光电编码器的好坏,设计了一种基于Arduino新型集成开发环境的光电编码器检测仪,实现了Arduino板与可编程智能液晶触摸显示器终端的通信控制,完成了对光电编码器信号准确的计数,并能判断其好坏。检测仪操作简单方便,对于基于Arduino集成开发环境开发的产品具有一定的参考价值。     

高分辨率光栅精密定位系统研究

为了使光谱分析仪(Optical Spectrum Analyzer, OSA)能精确测量窄谱宽光信号,要求光栅转动一圈分辨200万个点。设计了一种基于衍射光栅、直流无刷电机(Brushless Direct Current Motor, BLDCM)和光电编码器的高分辨率光栅定位系统。实现了基于比例-积分-微分(Proportion Integration Differentiation, PID)的高精度闭环调速控制技术,以驱动BLDCM带动光栅的转动。同时,高精度光电编码器快速检测并反馈光栅的角位置,细分电路对编码器的输出信号作进一步细分。将输出信号的分辨率从16000点/圈提升至2048000点/圈,极大地提升了光栅定位系统的整体分辨率。通过实验测试了光栅扫描速度、波长重复性和波长准确度等性能指标,验证了光栅定位的精度和分辨率。     

基于FPGA和USB2.0的光电探测系统研究

自由空间光通信已引起广泛注意。在工业和科研等领域生产过程中探测光电信号,对探测信号数据处理要求也日益严格。本文提出以FPGA芯片EP2C5Q208C8为主控芯片,利用TLC5510进行多路的、同步的模数转换,对光电信号进行数据采集,从而实现较高精度的多路光电数据采集系统设计。通过软硬件编程,该系统可以实现8路、8位有效数据位光电信号采集,经FPGA处理和USB2.0通信完成光电探测数据采集显示功能。