CN201897711U - 基于can和mvb通信的脉冲信号采集单元 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于CAN和MVB通信的脉冲信号采集单元，是一个由单片机和FPGA构建的片上***，包括CAN和MVB通信部分，其特征在于：包括由RC滤波电路和运放LM224构成的滤波整形单元、由电阻和光耦芯片HCPL-0630构成的降压隔离单元和单片机与FPGA构成的中央处理单元，所述滤波整形单元通过降压隔离单元与中央处理单元保持电连接，中央处理单元则分别与CAN通信部分及MVB通信部分双向连接。所述采集单元利用单片机的采集能力和FPGA的运算处理能力，采用全数字化方法实现了机车高速段和低速段速度信号的等精度测量，测量精度高，范围大，实时性好。具有结构简单、可靠性高、维护方便，适用于机车及一般工业应用场合。
Description
技术领域
本实用新型涉及信息或其他信号在存储器、输入/输出设备或者中央处理器之间的互连或传送，尤其涉及脉冲信号的采集，用以实现机车速度信号的精度采集与处理。
背景技术
机车速度信号是机车运行中的重要状态参数，是构成机车闭环调速控制***必不可少的反馈参量。在机车的防滑/防空转***、机车运行状态监控等装置中，都需要实时地得到机车的运行速度信号，而且机车速度信号采集的精确度与机车操作的安全性直接相关联，因此电力机车运行速度信号的正确采集和处理对于机车的控制与操作至关重要。在目前的机车速度信号采集***中，通常的做法是将速度传感器输出的脉冲信号进行F/V变换(即频率-电压变换)，然后通过ADC采集得到速度信息，经过相应的转换得到机车的速度。但这种处理方法，在机车低速运行时，由于速度传感器输出脉冲较少，F/V变换得到的电压幅度小；而在高速时，又由于F/V变换的响应速度不够，导致机车速度采集误差大、实时性差。鉴于上述原因，利用单片机的采集能力和FPGA的运算处理能力，采用全数字化方法对机车高速段和低速段速度信号进行等精度测量，对于满足机车速度信号采集精度需求，具有十分重要的意义。
发明内容
本实用新型的目的是，提供一种机车速度信号处理单元来实现速度信号的精度采集与处理。
本实用新型的技术解决方案是这样实现的：
一种基于CAN和MVB通信的脉冲信号采集单元，是一个在单片机和FPGA芯片上构建的片上***，其特征在于：包括由RC滤波电路和运算放大器LM224构成的滤波整形单元、由电阻和光耦芯片HCPL-0630构成的降压隔离单元和单片机与FPGA构成的中央处理单元，所述滤波整形单元通过降压隔离单元与中央处理单元保持电连接，所述中央处理单元则分别与CAN通信部分及MVB通信部分双向连接。
与现有技术相比较，本实用新型的优点是显而易见的，主要表现在测量精度高，范围大，实时性好，结构简单，可靠性好且维护方便。
附图说明
本实用新型有附图2幅，其中：
图1是本实用新型的结构框图；
图2是本实用新型的电路原理图。
图中：1.整形滤波单元，2.降压隔离单元，3.中央处理单元，4.CAN通信部分，5.MVB通信部分。
具体实施方式
如图1～图2所示，一种基于CAN和MVB通信的脉冲信号采集单元，包括CAN和MVB通信部分，其特征在于：由信号的滤波整形单元1、降压隔离单元2和中央处理单元3组成，是一个在单片机与FPGA上构建的片上***。利用单片机的采集能力和FPGA的运算处理能力，采用全数字化方法实现了速度信号的等精度测量，再通过网络将采集信息传送给主控单元。当机车行驶时，速度传感器输出信号频率和机车速度成线性比例关系，信号通过滤波整形处理、降压隔离后送给中央处理部分经过滤波计算再通过CAN或MVB传送给主控单元。
所述的滤波整形处理单元由RC滤波电路和运算放大器LM224构成。
所述的降压隔离单元由电阻及隔离光藕HCPL-0630构成。
所述的中央处理单元由单片机和FPGA构成。
所述的网络通信部分由单片机，FPGA及其***电路构成。
脉冲信号具体处理过程由三个部分组成，包括滞回滤波降压隔离电路、FPGA滤波整形电路和应用测速计算程序。
滞回降压隔离电路由滞回比较部分、降压部分、光电隔离部分组成。滞回部分由运放LM224及电阻R5、R7、R13组成，初始态运放输出高电平即15V。由图2所示可得，当A点电压到达某一定值时，运放输出翻转成低电平，当A点电压下降到另一定值时，运放输出高电平。电压在俩定值之间时运算放大器输出电平保持不变。A点电压由R1、R3分压所得。B点电压再通过电阻降压、限流送入光耦。通过光耦隔离送给FPGA和单片机。
FPGA滤波整形电路主要去除异常周期脉冲，根据相邻脉冲周期不会超过10％跳变的原理，实时去除因机械偏差而产生的每组脉冲中周期发生跳变的脉冲。同时也可以根据两路相位差90度的速度信号，判断出行车方向。
单片机通过设定，采集脉冲信号的相邻两个上升沿，再由定时器记录发生两个上升沿所用的时间。由于两路信号之间具有相位差，可以在捕捉到其中一路信号上升沿的同时，读取另一路信号的状态，从而可以判断那个信号的相位在前，同时判断出行车方向。
应用测速计算程序在FPGA和单片机内同时执行，主要设置时间滑窗(例如10个时间数据)，随着时间滑窗的偏移，实时取出10个时间数据进行算术运算，计算出当前车辆速度，再对比两部分计算结果，去掉最大值最小值，取平均值，再将车速数据通过MVB网络或CAN网络传送给中央处理单元。
Claims (1)
1.一种基于CAN和MVB通信的脉冲信号采集单元，是一个在单片机和FPGA芯片上构建的片上***，其特征在于：包括由RC滤波电路和运算放大器LM224构成的滤波整形单元(1)、由电阻和光耦芯片HCPL-0630构成的降压隔离单元(2)和单片机与FPGA构成的中央处理单元(3)，所述滤波整形单元(1)通过降压隔离单元(2)与中央处理单元(3)保持电连接，所述中央处理单元(3)则分别与CAN通信部分及MVB通信部分双向连接。
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| CN102854375A (zh) * | 2012-09-07 | 2013-01-02 | 哈尔滨工业大学 | 基于fpga的高速电压电流模拟量采集*** |
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