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    基于FPGA的高可靠全自動加樣器

    作者:何偉 王春曉 林英撐 田丹 文興亮 趙明俐時間:2015-04-27來源:電子產品世界收藏

      1 系統方案

    本文引用地址:http://www.me-unplugged.com/article/273200.htm

      智能加樣器系統以為控制核心,通過控制步進電機的運動,結合到位,控制整個設備機械平臺的正常運轉;通過處理液位信號和控制泵閥一體模塊,實現加樣功能;同時,采用無線網絡與安卓手機通訊,將安卓手機作為無線控制終端和數據顯示平臺。系統的設計方案如圖1所示。

      為了提高系統加樣速率與效率,設計了以試管架作為加樣單位的加樣方式。如圖2所示,系統由步進電機帶動機械推臂和行車,實現試管架在進樣倉、加樣區與出樣倉之間的推動轉移,并在加樣區實現對試管的依次加樣。這種新型的加樣方式在進行大批量加樣時具有顯著優勢,便于操作和試管的置取。

      2 電機控制

      電機平穩、流暢的運行是保證系統可靠、自動化運行的基礎,為了更好的進行電機的控制與精準的位置調整,結合電機的步進角、轉矩、動力能力和工作頻率,選用STH-39D型兩相混合步進電機,最小步進角為1.8°,帶動機械行車前進最小距離為3mm,充分滿足設計要求。

      為了確保電機運行的速度與平穩度,選用THB6128專用電機驅動芯片為電機提供驅動動力,該芯片僅需輸入Step信號即可實現步進勵磁。在中設計了步進電機控制模塊,模塊框圖如圖3所示。電機控制模塊的主要功能是輸出使能和步進脈沖信號,分別控制系統的5個電機實現加減速運動。

      為了確保電機的流暢運行,選擇經典的7段式S型運動曲線如圖4所示,控制加速度連續變化,從而避免步進電機在啟停階段的沖擊過大,防止步進電機的卡頓和丟步現象。

      3

      自動是系統自動化和精確加樣的保證。在加樣針的尖端設置電容式液位。當針尖接觸到液面時,電容值發生將發生跳變,利用555振蕩器將電容值的變化轉化為輸出的脈沖信號周期的變化。將脈沖信號輸入的液位信號處理模塊,進行濾波處理與跳變判斷,從而實現。

      液位探測信號處理模塊使用均值濾波的方法過濾干擾,設置采樣周期為T(1)、T(2)…T(n),將連續5點的均值作為當前環境值T’(i),如下式所示:

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