基于FPGA和光电耦合的旋转机械非接触双向信号传输系统

【摘要】：旋转机械的应用非常广泛,在对它的研究中,如何实时测量旋转件上的各种参数以及对其上的激励元件进行控制一直是工程师感兴趣的课题。本文针对传统接触式数据传输系统中存在的结构复杂,带宽窄、易受干扰等缺点,通过对比目前各种主流无线传输技术,提出采用红外光传输方式来完成旋转机械与固定部件间的非接触双向数据传输。红外技术应用于非接触式测量系统中,具有轻便、快速、可靠性高的特点,且不受转速限制。 本文第一章总结了旋转机械测量的传统方法和存在的缺点,并概述了当前国际国内的常用的非接触测量手段;第二章在已有的硬件平台上,根据多通道参数实时测量和控制的需要,提出了系统的总体设计方案;明确了数据通路采用同步和异步传输相结合加PCI总线传输的思路;第三章从详细分析通信系统中位同步和帧同步原理入手,利用可编程器件资源丰富,构建数字电路灵活的特点,给出了基于FPGA的同步接收电路的实现方法;第四章则围绕前面各章内容完成采集、传输部分的硬件电路设计;第五章先构建PCI采集平台,然后对整个系统进行测试并给出最终试验结果;最后是全文的总结和展望。 通过在FPGA内部综合出速率达2Mbps的同步接收电路来完成对旋转机械上各路参数快速、可靠地接收,并将数据通过固定侧的PCI接口传输给应用程序,完成对旋转机械上待测量的采集和分析;根据分析结果,也可以由应用程序发出命令或数据经红外方式传递给旋转侧的接收电路,以对其上的激励元件进行控制。该方案在旋翼静态条件下进行了试验,结果表明,信号传输可靠,误码率极低,具有很大推广性。