多通道微量注射泵的設(shè)計與實現(xiàn)
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FPGA(即現(xiàn)場可編輯門陣列)采用的是Attera公司生產(chǎn)的CYCLONE II系列。EP2C5。FPGA采用獨特的并行運(yùn)算電路，在一個控制核心中可以加入多個控制對象進(jìn)行獨立驅(qū)動，控制性能不受到影響，各控制對象間不會產(chǎn)生干擾，避免了多對象實時控制中繁瑣的時序設(shè)計問題，正好符合設(shè)計中同時控制多臺注射泵的要求，一定程度上提高系統(tǒng)的集成度和抗干擾能力。同時FPGA具有硬件實時處理能力，每個硬件都例化在FPGA里面，等效于旋轉(zhuǎn)編碼器和壓力傳感器都成為了FPGA的一個硬件塊，因此，其處理速度會非常快。
2．2 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊
步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動采用三洋公司生產(chǎn)的THB7128驅(qū)動芯片，它具有高細(xì)分，大功率的特點。THB7218為雙全橋MOSFET驅(qū)動，最高耐壓為DC 40 V，大電流3．3 A(峰值)，具有自動半流鎖定功能，內(nèi)置混合式衰減模式。相比其他驅(qū)動芯片，該苡片最突出的特點是最高達(dá)到1／128細(xì)分，因此電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)。THB7128電路圖如圖3所示。本文引用地址：http://www.biyoush.com/article/150743.htm
2．3 傳感器模塊
2．3．1 旋轉(zhuǎn)編碼器
本系統(tǒng)的閉環(huán)控制采用了光電式旋轉(zhuǎn)編碼器。經(jīng)過充分的市場調(diào)研，選擇了日本OMRON公司生產(chǎn)的E6A2系統(tǒng)編碼器。它結(jié)構(gòu)簡單，體積小，精度高，響應(yīng)速度快，性能穩(wěn)定，特別在高分辨率和大量程角速率／位移測量系統(tǒng)中，更具優(yōu)越性。旋轉(zhuǎn)編碼器按照信號和原理分成增量式和絕對式兩種，本系統(tǒng)采用增量式編碼器。
它由主碼盤、鑒相盤、光學(xué)系統(tǒng)和光電變換器組成。在主碼盤(光電盤)周邊上刻有節(jié)距相等的輻射狀窄帶，形成均勻分布的透明區(qū)和不透明區(qū)。鑒相盤與主碼盤平行，并刻有a，b兩組透檢測窄縫，它們彼此錯開1／4節(jié)距，以使A，B兩個光電變換器的輸出信號在相位上相差90°。工作時，鑒相盤靜止，主碼盤和轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，光投射到主碼盤和鑒相盤上，當(dāng)主碼盤上的透明區(qū)與窄縫對齊時，光電變換器輸出電壓最大，當(dāng)不透明區(qū)與窄縫對齊時，電壓最小。因此主碼盤每轉(zhuǎn)過一個刻線周期，光電變換器將輸出一個近似的正弦波電壓，且變換器A，B相位差為90°。為了判斷碼盤的絕對位置，還必須設(shè)置一個基準(zhǔn)點，即“零位標(biāo)志槽”。碼盤每轉(zhuǎn)一圈，零位標(biāo)志槽對應(yīng)的光敏元件產(chǎn)生一個脈沖，稱為“一轉(zhuǎn)脈沖”。
2．3．2 壓力傳感器
本系統(tǒng)采用電阻應(yīng)變式壓力傳感器。其工作原理是將一種電阻應(yīng)變片粘貼在各種彈性敏感元件上，當(dāng)彈性敏感元件受到外力的作用時將產(chǎn)生應(yīng)變，電阻應(yīng)變片將應(yīng)變再轉(zhuǎn)化為電阻的變化，然后電阻變化值通過數(shù)模轉(zhuǎn)換成為壓力變化值。圖4為壓力傳感器的應(yīng)用電路圖，由4個壓敏電阻組成惠斯通電橋電路，無差壓時，電橋兩臂平等，差壓信號加到4個陶瓷壓敏電阻上時，壓敏電阻的阻值隨差壓變化，引起電橋失衡。電橋失衡引起電流的變化，通過ADS1242芯片進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，把模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，再傳至主控芯片。
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