數(shù)字技術(shù)、電力電子技術(shù)以及控制論的進步推動弧焊電源從模擬階段發(fā)展到數(shù)字階段。數(shù)字化逆變弧焊電源不僅可靠性高、控制精度高而且容易大規(guī)模集成、方便升級,成為焊機的發(fā)展方向,推動了焊接產(chǎn)業(yè)的巨大發(fā)展。針對傳統(tǒng)的埋弧焊電源存在的體積大、控制電路復(fù)雜、可靠性差等問題,本文提出了雙逆變結(jié)構(gòu)的焊機主電路實現(xiàn)方法和基于“MCU+DSP”的數(shù)字化埋弧焊控制系統(tǒng)的設(shè)計方案。 本文詳細介紹了埋弧焊的特點和應(yīng)用,從主電源、控制系統(tǒng)兩個方面闡述了數(shù)字化逆變電源的發(fā)展歷程,對數(shù)字化交流方波埋弧焊的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀進行了深入探討,設(shè)計了雙逆變結(jié)構(gòu)的數(shù)字化焊接系統(tǒng),實現(xiàn)了穩(wěn)定的交流方波輸出。 根據(jù)埋弧焊的電弧特點和交流方波的輸出特性,本文采用雙逆變結(jié)構(gòu)設(shè)計焊機主電路,一次逆變電路選用改進的相移諧振軟開關(guān),二次逆變電路選用半橋拓撲形式,并研究了兩次逆變過程的原理和控制方式,進行了相關(guān)參數(shù)計算。根據(jù)主電路電路的設(shè)計要求,電流型PWM控制芯片UC3846用于一次逆變電路的控制并抑制變壓器偏磁,選擇集成驅(qū)動芯片EXB841作為二次逆變電路的驅(qū)動。 本課題基于“MCU+DSP”的雙機主控系統(tǒng)來實現(xiàn)焊接電源的控制。其中主控板單片機ATmega64L主要負責(zé)送絲機和行走小車的速度反饋及閉環(huán)PI運算、電機PWM斬波控制以及過壓、過流、過熱等保護電路的控制。DSP芯片MC56F8323則主要負責(zé)焊接電流、焊接電壓的反饋和閉環(huán)PI運算以及控制焊接時序,以確保良好的電源外特性輸出。外部控制箱通過按鍵、旋轉(zhuǎn)編碼器進行焊接參數(shù)和焊接狀態(tài)的給定,預(yù)置和顯示各種焊接參數(shù),快速檢測焊機狀態(tài)并加以保護。 主控板芯片之間通過SPI通訊,外部控制箱和主控板之間則通過RS—485協(xié)議交換數(shù)據(jù)。通過軟件設(shè)計,實現(xiàn)焊接參數(shù)的PI調(diào)節(jié),精確控制了焊接過程,并進行了抗干擾設(shè)計,解決了影響數(shù)字化埋弧焊電源穩(wěn)定運行的電磁兼容問題。 系統(tǒng)分析了交流方波參數(shù)的變化對焊接效果的影響,通過對焊接電流、焊接電壓的波形分析,證明了本課題設(shè)計的埋弧焊電源能夠精確控制引弧、焊接、 收弧等焊接時序,并可以有效抑制功率開關(guān)器件的過流和變壓器的偏磁問題,取得了良好的焊接效果。 最后,對數(shù)字化交流方波埋弧焊的控制系統(tǒng)和焊接試驗進行了總結(jié),分析了系統(tǒng)存在的問題和不足,并指出了新的研究方向。 關(guān)鍵詞:埋弧焊;交流方波;數(shù)字化;逆變;軟開關(guān)技術(shù)
上傳時間: 2013-04-24
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智能化住宅小區(qū),是指在一定范圍內(nèi)通過有效的傳輸網(wǎng)絡(luò),將多元住處服務(wù)、物業(yè)管理、安防以及住宅智能化等系統(tǒng)結(jié)合在一起,為該小區(qū)的服務(wù)與管理提供高技術(shù)的智能化手段。從而實現(xiàn)快捷高效的超值服務(wù)管理和安全舒適的家居環(huán)境,使業(yè)主生活得更安全、更方便。 隨著國民經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)水平的提高,特別是計算機技術(shù)、通信技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和控制技術(shù)的迅速發(fā)展,促進了智能小區(qū)在我國的推廣和應(yīng)用。目前這些小區(qū)的智能化建設(shè)大多數(shù)是采用Lonworks、FF等現(xiàn)場總線技術(shù)。但是現(xiàn)場總線協(xié)議標準化程度還不成熟,且成本較高。隨著寬帶Internet進入家庭,利用Internet來構(gòu)建智能小區(qū)已成為大勢所趨。 本文介紹了一種基于以太網(wǎng)和FPGA的嵌入式智能小區(qū)管理系統(tǒng)的組建方法。首先,以Altera的FPGA為核心,通過在外圍添加適當?shù)拇鎯υO(shè)備和通信接口設(shè)備,構(gòu)成一個嵌入式系統(tǒng)的硬件平臺。其次,在此平臺的基礎(chǔ)上,通過在FPGA中定制Nios Ⅱ軟核處理器以及在外圍的Flash存儲器中下載uClinux操作系統(tǒng),從而構(gòu)建出一套資源豐富的嵌入式操作系統(tǒng)。該系統(tǒng)帶有一個網(wǎng)絡(luò)功能齊全的Web服務(wù)器。最后,將此操作系統(tǒng)作為智能小區(qū)的樓宇集中器,再根據(jù)需要配置適當?shù)牟杉骱惋@示器,就可以組建成一套功能強大的智能小區(qū)管理系統(tǒng)。它可以完成圖像抄表、定時圖像采集、實時溫度監(jiān)控、樓宇廣播、智能語音報警等功能。 這種利用當前流行的嵌入式系統(tǒng)來組建的智能小區(qū)管理系統(tǒng),不但實現(xiàn)簡單、功能強大;而且節(jié)約布線、成本低廉。因此具有很高的性價比,相信在未來有較大的市場潛力。 本文主要包括如下幾個部分:系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括系統(tǒng)的原理圖構(gòu)建和PCB板的繪制:系統(tǒng)核心處理器設(shè)計,包括Nios Ⅱ軟核CPU的設(shè)計方法、外圍存儲和通信器件的添加及設(shè)計方法;嵌入式操作系統(tǒng)uClinux的相關(guān)知識及移植方法:系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計,包括圖像采集、溫度采集、LCD顯示等CGI程序設(shè)計,以及單片機語音報警程序設(shè)計等;最后給出了調(diào)試情況以及一些試驗結(jié)果。
上傳時間: 2013-04-24
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基于FPGA的智能小車系統(tǒng)就是本地計算機通過接入Internet小車實現(xiàn)對遠端工作現(xiàn)場、危險工作地段等特殊環(huán)境進行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)。智能小車是智能行走機器人的一種,這種智能小車可以適應(yīng)不同環(huán)境,不受溫度、濕度、空間、磁場輻射、重力等條件的影響,可以在人類無法進入或生存的環(huán)境中完成人類無法完成的探測任務(wù)。適用于國防及民用多個領(lǐng)域。整個系統(tǒng)以遙控小車裝置為基礎(chǔ),通過配置在上面的攝像頭實現(xiàn)圖像的采集及對行車道的檢測,通過配置的紅外測溫儀探測環(huán)境和目標的溫度,具有一定的智能性。其明顯的優(yōu)點是可以通過網(wǎng)絡(luò)遠程控制小車運行及采集現(xiàn)場的溫度、圖像等相關(guān)信息,完成人類在特定條件下無法完成的工作。對人類的科學(xué)研究、探索未知領(lǐng)域、遠程監(jiān)控等有著重要的意義。 論文在深入研究SOPC和嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,提出了基于FPGA的智能小車遠程監(jiān)控方案。采用FPGA來實現(xiàn),可以充分利用現(xiàn)有的IP核,功能擴展容易,設(shè)計開發(fā)成本低,上市時間快,修改方便,甚至可以遠程重構(gòu)系統(tǒng)。與單片機相比,集成度高,可靠性好,調(diào)試和維護方便。 論文主要內(nèi)容包括以下幾個部分:在對智能小車功能分析的基礎(chǔ)上,設(shè)計了硬件系統(tǒng),并在FPGA上構(gòu)建了基于Nios Ⅱ的嵌入式系統(tǒng),配置了SPI、串行口和以太網(wǎng)接口模塊和驅(qū)動程序,以及各種存儲器。移植了μClinux操作系統(tǒng),配置嵌入式Web服務(wù)器,編寫CGI程序,設(shè)計了動態(tài)網(wǎng)頁;并對行車道檢測系統(tǒng)進行了研究,在DSP Builder中構(gòu)建了該模塊,并在Matlab中進行了仿真。在研究數(shù)碼相機模塊和紅外測溫模塊的基礎(chǔ)上,編寫了圖像采集和溫度測量程序以及小車運動控制程序,并對系統(tǒng)進行了調(diào)試,初步達到通過Internet實現(xiàn)遠程監(jiān)控的目的。
上傳時間: 2013-05-24
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分,5'1Zk硬件和軟件的角度介紹了智能電壓數(shù)據(jù)采集裝置各部分的原理、功能,給出了串行通訊的程序流程圖及部分程序。經(jīng)調(diào)試證明,該程序簡單、可靠,具有較高的應(yīng)用價值。
上傳時間: 2013-07-07
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溫度的測量在工業(yè)領(lǐng)域最為常見,隨著電子技術(shù)、計算機技術(shù)的飛速發(fā)展,對現(xiàn)場溫度的測量也由過去的模擬刻度溫度計、指針溫度計向數(shù)字顯示的智能溫度計發(fā)展,而且,對測量的精度要求也越來越高。目前,盡管市場上也有高精度的溫度測量儀,但一般價格都很昂貴。傳統(tǒng)的8位單片機已經(jīng)越來越不能適應(yīng)日漸復(fù)雜的應(yīng)用需求。友好的交互界面、網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能、智能化的軟件、高效的數(shù)據(jù)處理幾乎成了智能化系統(tǒng)的共同需求。隨著嵌入式系統(tǒng)的迅猛發(fā)展,這種應(yīng)用系統(tǒng)正逐步取代傳統(tǒng)的以PC為中心的應(yīng)用,成為未來智能化儀表中的主力軍。本文立足于設(shè)計一種通用性強的測溫系統(tǒng),可以在軟硬件兩方面適應(yīng)多種測溫元件,為系統(tǒng)日后升級帶來方便。 本論文以對通用Linux操作系統(tǒng)在32位ARM微處理器上進行移植并對其實時性進行了改造。研制了鉑熱電阻高精度溫度監(jiān)測系統(tǒng),闡述了其具體技術(shù)指標及相關(guān)實現(xiàn)方法。系統(tǒng)以S3C2410為硬件核心,開發(fā)了主板及數(shù)據(jù)采集調(diào)理電路。構(gòu)建了以微處理器S3C2410、閃存FLASH、存儲器SRAM、A/D、鍵盤、顯示器為一體的溫度監(jiān)測的硬件平臺。在此硬件平臺上嵌入RT—Linux嵌入式實時操作系統(tǒng),構(gòu)建系統(tǒng)的多任務(wù)管理,最終完成了本課題的設(shè)計開發(fā)。
標簽: Linux ARM 高精度 測溫系統(tǒng)
上傳時間: 2013-06-07
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隨著當今生產(chǎn)力的發(fā)展和技術(shù)的進步,生產(chǎn)設(shè)備的自動化程度越來越高,傳統(tǒng)的監(jiān)控手段已不能滿足生產(chǎn)自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的需求。智能巡檢終端作為生產(chǎn)安全的重要輔助設(shè)備,能在復(fù)雜環(huán)境下實現(xiàn)對多設(shè)備多信號量的實時采集和處理,可以作為解決生產(chǎn)設(shè)備安全運行的主要手段之一。近來年嵌入式技術(shù)以其強大的處理能力、高度的可靠性在微控制領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。無線通信技術(shù),特別是GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的快速發(fā)展。使互聯(lián)網(wǎng)等寬帶數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)與無線通信網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互聯(lián),能夠大大提高無線監(jiān)控效率。在分析研究了當前國內(nèi)、外設(shè)備巡檢系統(tǒng)研究現(xiàn)狀,并結(jié)合嵌入式技術(shù)和GPRS無線網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上,根據(jù)實際項目企業(yè)的具體生產(chǎn)要求,論文提出了一種基于GPRS無線通信技術(shù)與嵌入式技術(shù)的無線智能設(shè)備巡檢系統(tǒng)。 本系統(tǒng)采用三星公司的ARM920TS3C2410芯片作為系統(tǒng)處理器,處理器從外部傳感器采集到的相關(guān)數(shù)據(jù),如:溫度、濕度、壓力等,通過SIM—300GRPS無線通訊模塊的AT命令將數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送到移動運營商GPRS網(wǎng)絡(luò)中,然后將數(shù)據(jù)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控中心(指定IP地址或域名)監(jiān)控中心,監(jiān)控中心可以通過專門軟件對從各監(jiān)控點傳遞的數(shù)據(jù)作出分析處理,并通過GPRS網(wǎng)絡(luò)將相關(guān)控制命令反饋給各個監(jiān)控點。 本課題主要工作集中在兩個方面:一方面是GPRS無線收發(fā)設(shè)備硬件實現(xiàn),在這一部分涉及到模塊硬件功能設(shè)計、無線模塊、嵌入式處理器的選型;另一方面是軟件設(shè)計,給出了系統(tǒng)軟件開發(fā)流程,完成了各模塊的開發(fā)工作。研究和試驗表明,該系統(tǒng)具有價格低廉、穩(wěn)定可靠的特點,能滿足遠程無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶嶋H需求。
上傳時間: 2013-06-01
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儀器儀表產(chǎn)品的總體發(fā)展趨勢是傳統(tǒng)的儀器儀表將仍然朝著高性能、高精度、高靈敏、高穩(wěn)定、高可靠、高環(huán)保和長壽命的“六高一長”的方向發(fā)展;新型的儀器儀表與元器件將朝著微型化、集成化、電子化、數(shù)字化、多功能化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、計算機化的方向發(fā)展;其中占主導(dǎo)地位、起核心或關(guān)鍵的作用是微型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化。而我國儀器儀表在工業(yè)自動化儀表方面重點發(fā)展基本上是基于現(xiàn)場總線技術(shù)的主控系統(tǒng)裝置及智能化儀表和專用自動化儀表;閘門測控儀表一般的功能都是控制閘門開度、荷重,以及超限報警等基本功能。處理器核心也一般都是8/16位的單片機,8/16位單片機功能簡單難以滿足嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)、圖像傳輸?shù)纫螅覍θ穗H交互功能的支持也相對較弱。 本文正是針對現(xiàn)有閘門測控儀存在的功能單一、網(wǎng)絡(luò)功能差、接口標準不統(tǒng)一、不具備監(jiān)控功能等問題,開發(fā)設(shè)計高性能新型智能儀表。以設(shè)計出一種智能型閘門測控儀表為研究出發(fā)點,在分析國內(nèi)主流儀表廠家的儀表操作方式和儀表功能的基礎(chǔ)上,合理地進行軟硬件設(shè)計,為在同一硬件平臺下實現(xiàn)多種儀表的功能進行創(chuàng)新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式閘門智能測控儀表的設(shè)計,構(gòu)建基于ARM系統(tǒng)的硬件平臺和基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的軟件平臺。應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)技術(shù)設(shè)計開發(fā)全新的智能閘門測控儀主要功能包括:閘門開度和荷重自動檢測、實時性控制;過閘流量實時自動監(jiān)測;閘門運行狀態(tài)診斷與故障報警;實時工況圖像處理;工業(yè)以太網(wǎng)現(xiàn)場總線接口與網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)取?/p>
上傳時間: 2013-04-24
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目前國內(nèi)的大多數(shù)通用直流電參數(shù)測量設(shè)備,精度等級一般為0.5級或0,2級,精度更高的測量儀表(校表)一般為0.1~0.05級。而數(shù)字儀表使用的CPU大多數(shù)仍采用8位或16位單片機,由于其處理速度慢,不易實現(xiàn)更多的功能。軟件上還是采用匯編語言編程,流程上沿用傳統(tǒng)的線性程序,不便于軟件的升級和維護。而國外高精度的測量設(shè)備往往價格很高。為了更好地滿足計算過程中準確性、精確性、快速性以及日后客戶對儀表功能上的升級要求,克服目前國內(nèi)現(xiàn)行的直流電參數(shù)測量儀器存在的局限,同時獲得更高的性價比,本文在充分分析和吸收當前國內(nèi)外數(shù)字儀表的先進技術(shù)和經(jīng)驗后,研制了一種基于32位ARM和嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的智能直流校驗表,精度已達到了0.05級,該儀器是目前國內(nèi)直流電參數(shù)測量的最高性能儀器之一,可廣泛用于實驗室、計量院所、電力系統(tǒng)等部門作為0.1級、0.05級直流電壓、電流測量標準或現(xiàn)場檢測。 本文首先對直流表的各種測量功能和精度要求進行了分析,提出了儀器的總體框架和滿足測量精度要求的措施。本裝置硬件上采用ARM結(jié)構(gòu),以恩智浦公司的ARM微控制器(LPC2134)為控制核心,實現(xiàn)測量、校準、通信和顯示功能。軟件上則基于嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ進行了儀表的總體程序設(shè)計。 在介紹了對直流表硬件電路的設(shè)計及驅(qū)動程序的編寫后,再簡單闡述了μC/OS-Ⅱ的一些基本概念和在ARM微控制器(LPC2134)上的移植,并詳細介紹了基于μC/OS-Ⅱ平臺應(yīng)用程序的任務(wù)劃分,在設(shè)計了全部程序后,探討了誤差的分類和產(chǎn)生原因,并對實驗結(jié)果進行了分析。
上傳時間: 2013-06-25
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針對儀器儀表向高端產(chǎn)品的發(fā)展趨勢,課題提出并設(shè)計實現(xiàn)了一種基于嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)和ARM7微處理器為核心的控制平臺,使儀表的使用更加方便、智能。系統(tǒng)融合了嵌入式系統(tǒng)、USB通信、LAN通信、顯示等多項快速發(fā)展的技術(shù),通過USB模塊和LAN網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸,實現(xiàn)了高端儀表與外部設(shè)備的通信,整個平臺具有高速、實時傳輸數(shù)據(jù)等特性,能夠廣泛地應(yīng)用于多種行業(yè)的現(xiàn)場測量中。 硬件方面,課題采用具有ARM7TDMI核的LPC2220微處理器作為系統(tǒng)的控制平臺,并結(jié)合應(yīng)用設(shè)計出了顯示模塊、USB通信模塊、LAN通信模塊。控制平臺通過USB通信模塊和LAN通信模塊,建立與外部設(shè)備的數(shù)據(jù)處理通道,將與SPI接口連接的儀表數(shù)據(jù)進行傳輸處理。USB接口電路采用了Cypress公司的CY7C68001芯片,LAN通信模塊則采用了CIRRUSLOGIC的以太網(wǎng)控制器CS8900實現(xiàn)底層驅(qū)動。 軟件方面,首先將μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)移植到ARM7上,并在嵌入式μC/OS-Ⅱ環(huán)境下編寫了各硬件模塊的驅(qū)動程序。在驅(qū)動程序的基礎(chǔ)上設(shè)計了VFD顯示程序、USB通信和網(wǎng)絡(luò)通信等應(yīng)用模塊,驗證了數(shù)據(jù)處理平臺具有的各項功能。網(wǎng)絡(luò)通信模塊中,WEB SERVER在控制平臺實現(xiàn),在上位PC上輸入服務(wù)器的固定IP地址,實現(xiàn)控制命令的發(fā)送、數(shù)據(jù)包的接收等功能。 經(jīng)測試,系統(tǒng)運行正常,較好的實現(xiàn)了各項設(shè)計目標,從而證明了本文的方法是可行的。本系統(tǒng)為高端儀表的數(shù)據(jù)處理提供了一個有效的解決方案,具有良好的應(yīng)用前景。
上傳時間: 2013-06-06
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智能控制器是智能斷路器的核心,不僅具有普通脫扣器的各種保護功能,而且還具有實時參數(shù)顯示、故障記憶和查詢、自診斷等多項功能。在回顧和總結(jié)了智能斷路器的發(fā)展歷程后,討論了當前智能斷路器的發(fā)展趨勢,提出了基于ARM的斷路器智能控制器的研究。本論文介紹了斷路器智能控制器的設(shè)計原理,同時重點闡述了斷路器智能控制器的各項參數(shù)測量及保護原理和算法,并進行了具體的硬件和軟件模塊的設(shè)計,旨在實現(xiàn)斷路器的智能保護。 本文涉及的斷路器智能控制器,在硬件上以PHILIPS公司的ARM芯片LPC2294為核心處理器,主要進行數(shù)據(jù)的實時采集處理和斷路器的故障保護。硬件設(shè)計采用了標準化模塊設(shè)計方法,硬件電路盡可能選擇標準化、模塊化結(jié)構(gòu)的典型電路,以便擴展。其中,液晶選用的是SMG240128A,鍵盤芯片選用的是ZLG7290。軟件的編制采用模塊化編程方法,每一個模塊相對獨立,完成特定功能,便于維護添加新功能。編程工具為ARM公司提供的ADS1.2。為了保證智能控制器各種保護功能的可靠實現(xiàn),論文中對智能控制器的干擾源進行了分析,從硬件和軟件兩個方面采取了多項設(shè)計措施,提高了智能控制器的穩(wěn)定性和可靠性。實踐證明,論文中構(gòu)建的斷路器智能控制器結(jié)構(gòu)簡單,易于實現(xiàn),可以滿足系統(tǒng)需要,因此具有較高的實用價值。
上傳時間: 2013-06-10
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