以太網(wǎng)的遠程控制信號調(diào)理系統(tǒng)
?
在許多物理實驗(核聚變實驗裝置托卡馬克的放電實驗)的數(shù)據(jù)采集過程中,由于待測信號微弱且測試環(huán)境電磁輻射嚴重等因素,在數(shù)據(jù)采集前端往往需要對信號進行濾波和放大等信號調(diào)理操作,以濾除信號噪聲并將待測信號調(diào)整到后端數(shù)據(jù)采集卡的最佳量程范圍,最終提高整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的分辨率。
一般認為在A/D轉(zhuǎn)換器前加一個增益為2的前置放大電路可使測量分辨率增加1位,增益為4則分辨率將增加2位,以此類推。因此,在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)前端增加信號調(diào)理電路以擴展其動態(tài)范圍是必要的。信號調(diào)理系統(tǒng)的以太網(wǎng)遠程控制可以實現(xiàn)信號調(diào)理系統(tǒng)的統(tǒng)一管理,有效提高實驗效率,并且減少實驗人員進入實驗現(xiàn)場調(diào)節(jié)調(diào)理電路的次數(shù)。
1 程控信號調(diào)理系統(tǒng)方案設計
設計需求:
?、佥斎胄盘栯妷悍?峰-峰值)為100 mV~10 V;
?、?個增益檔位分別為0.1、0.5、1、2、5、10、20、50;
?、?a href="http://srfitnesspt.com/tags/濾波器/" target="_blank">濾波器類型可選,中心頻率和品質(zhì)因數(shù)可遠程控制;
?、?a href="http://srfitnesspt.com/tags/放大器/" target="_blank">放大器增益選擇及程控濾波器各項參數(shù)均實現(xiàn)以太網(wǎng)遠程控制;
?、莼赟ocket設計上位機控制程序;
?、尴挛粰CIP地址、放大器增益、濾波器各項參數(shù)通過可視化界面管理。
基于以上設計需求,本系統(tǒng)主要包括以下部分:控制器模塊、程控濾波器模塊、程控放大器模塊和上位機數(shù)據(jù)采集控制程序。系統(tǒng)以AVR單片機為控制器,實現(xiàn)嵌入式以太網(wǎng)通信、濾波器參數(shù)和放大器參數(shù)的遠程控制,并將以上各數(shù)據(jù)存儲在非易失性存儲器中,在系統(tǒng)開機或復位后能恢復關機前設置的參數(shù)值。
2 系統(tǒng)硬件設計
如圖1所示,系統(tǒng)硬件電路由控制器電路、程控放大器電路和程控濾波器電路組成??刂破麟娐穼崿F(xiàn)嵌入式以太網(wǎng)通信、程控濾波器電路和程控放大器電路的參數(shù)設置。程控濾波器電路實現(xiàn)濾波器類型的選擇,以及中心頻率和品質(zhì)因數(shù)的設置。程控放大器基本電路實現(xiàn)對輸入信號的增益控制。
?
2.1 控制器電路
基于AVR單片機的嵌入式控制器電路是整個程控信號調(diào)理系統(tǒng)的控制核心,用于接收上位機數(shù)據(jù)采集控制程序發(fā)出的指令,實現(xiàn)對程控放大器放大倍數(shù)的設置等操作。該控制器電路在Ethernut 1.3g開源軟硬件嵌入式系統(tǒng)設計方案的基礎上進行了重構,結構如圖2所示。
?
該電路采用核心芯片AVR單片機ATmega128。ATmega128工作于16 MHz時性能高達16MIPS;內(nèi)置128 KB系統(tǒng)內(nèi)可編程Flash和4 KB EEPROM,外擴一片32 KB的SRAM KM62256;與IEEE802.3兼容的10 Mbps以太網(wǎng)控制器RTL8019AS可實現(xiàn)全雙工以太網(wǎng)通信。4 KB的EEPROM可用于保存32路程控放大器的參數(shù),在系統(tǒng)上電或重啟后用于自動恢復掉電前的放大器狀態(tài)。LM1086為系統(tǒng)提供1.5 A、+5 V穩(wěn)壓電源。當手動復位按鈕動作或系統(tǒng)電源電壓低于4.63 V時,MAX825L將向ATmega128發(fā)送復位信號,引發(fā)系統(tǒng)重新啟動。
控制器通過ATmega128上的I/O端口控制放大電路與濾波電路的參數(shù)設置。整個系統(tǒng)的數(shù)字地與模擬地采用單點接地設計,以減少控制器電路數(shù)字信號的噪聲干擾信號調(diào)理電路中的模擬信號。
- 第 1 頁:以太網(wǎng)的遠程控制信號調(diào)理系統(tǒng)
- 第 2 頁:程控濾波器電路
- 第 3 頁:系統(tǒng)性能測試
本文導航
非常好我支持^.^
(0) 0%
不好我反對
(0) 0%
相關閱讀:
- [電子說] 蜂窩物聯(lián):物聯(lián)網(wǎng)智能控制器,多種傳感器接入,一部手機控制全部設備 2023-10-24
- [電子說] 遠程IO模塊物聯(lián)網(wǎng)應用提高工業(yè)自動化生產(chǎn)效率 2023-10-24
- [電子說] 超六類網(wǎng)線的優(yōu)勢 2023-10-24
- [汽車電子] 汽車電子電氣架構車控軟件系統(tǒng)詳解 2023-10-23
- [電子說] 組態(tài)王和觸摸屏與200Smart之間PN無線通訊 2023-10-23
- [電子說] 車載以太網(wǎng)轉(zhuǎn)換器及交換機解決方案 2023-10-23
- [電子說] 工業(yè)以太網(wǎng)交換機助力鐵路綜合視頻監(jiān)控網(wǎng)絡的革命性升級 2023-10-23
- [電子說] 介紹一種具備RDMA功能的FPGA網(wǎng)卡實現(xiàn)方案—RNIC 2023-10-22
( 發(fā)表人:葉子 )