基于ZYNQ阵列涡流检测系统硬件设计(一)

为实现阵列涡流检测系统总体功能,需研制一套多通道信号采集硬件系统,以搭配
软件编程实现分时激励和分时采集。基于以上要求,本章介绍了阵列涡流检测系统的硬
件模块设计。
3.1 阵列涡流检测系统总体设计
阵列涡流检测系统需要利用 DA 数模转换芯片对激励线圈进行正弦激励,激励信号
需外加功率运放提高带负载能力。感应线圈的感应信号会被 AD 模数转换芯片进行采集,
ZYNQ PL 部分会将 AD 模数转换芯片的数字量保存在 FIFO 中,编写数字相敏检波
算法将感应电压信号进行阻抗分解,实现感应信号实部、虚部和相位差的获得。最后通
LWIP 传输到上位机中进行显示。
3.2 阵列涡流检测系统硬件设计
3.2.1 ZYNQ 平台
Zynq-7000 系列是 Xilinx 设计的拥有 FPGA+ARM 的结合,全可编程这是一个野心
也是一个趋势,便于设计开发,加速产品上市 [51-53] Zynq-7020 芯片内部所集成的 FPGA
ARM 资源, FPGA 一种硬件可编程芯片, ARM 是基于 RISC 的微处理器,具有软件
可编程性,两者结合稳定性和灵活性高 [54-56] ZYNQ PS PL 之间的传输采用了 AXI
总线,两者之间的数据传输是通过乒乓缓存的方式进行,
ZYNQ PS 包含处理器和 DDR
控制器, PL 部分包含 Xilinx Artix 处理器, PS PL 的集成让 ZYNQ 既拥有了极其
强大的扩展性,又降低了开发难度,提高了数据传输的稳定性 [57-61]
3.2.2 DAC 转换电路
选用 AD9767 ROM 查找表中的数字量转换为模拟量。 AD9767 是一个双通道,高
14 CMOS DAC 最高数模转换速度可达 125MSPS AVDD 引脚为模拟电压输入,
输入电压范围最高可达到 6.5V AVDD 引脚的电压最高值限定了模拟电压的范围。
DVDD 引脚为数字电压输入,输入电压范围最高可达到 6.5V DVDD 引脚电压幅值过
高导致 AD9767 会提高对数字电压高电平所要求的实际电压数值。
AD9767 里内部含有控制放大器,用于调节全尺度输出电流 I OUTFS ,全尺度输出电流
I OUTFS 是参考电流 I REF 32 倍。

AD9767 通过将IREF限定在 62.5μA 625μA 可以将IOUTFS限定在 2mA 20mA 之间。

 

其中 DAC CODE 表示 AD9767 的输入数字量, AD9767 有两个数字输入通道,每个
输入数字通道都有 14 个并联输入且都有独立的 WRT 线和 CLK 线。当 MODE 引脚绑定
为逻辑 1 时, AD9767 将进入双端口模式,这时每个 DACs 都有自己完全独立的数字输
入和控制线,两者互不干扰。
数字量会进入到输入锁存器中,之后会进入到 DAC 锁存器,最后模拟量会得到新
值。其中 WRT 线路控制通道输入锁存,而 CLK 线路控制 DAC 锁存,两组锁存器都会
在各自的控制线的上升边缘进行更新。在 AD9767PCB 布线的时候,可以将 WRT CLK
接在一起,使得两组锁存器同时更新,但 CLK 不可以滞后 WRT ,否则将突破数据的建
立保持时间,会使得数据的输出出现错误。
MODE 引脚设定为逻辑 0 时, AD9767 会以交错模式运行,此时 WRT1 将作为
IQWRT CLK1 将作为 IQCLK WRT2 作为 IQSEL CLK2 作为 IQRESET 。在 IQWRT
的上升沿,数字量会进入到设备中。当 IQSEL 为逻辑 1 时,数字量会进入到通道 1,当
IQSEL 为逻辑 0 时,数字量会进入到通道 2 。当 IQRESET 为高电平时, IQCLK 将会被
禁用,当 IQRESET 变为低电平时,在 IQCLK 的下一个上升沿, DAC 锁存器会被更新
并改变模拟量的输出值。
本设计中将 MODE 引脚连接到 3.3V 电压中,即将 MODE 置为高电平,使得通道之
间是独立运作的,将通道 2 14 个输入量接 10K 电阻连地, CLK2 WRT2 可以不接
电阻,使得通道 2 关闭。
为了将 AD9767 的差分输出变为单端输出,采用一个运算放大器来执行差分到单端
的转换。这里选用 AD8066 电压反馈放大器。 AD8066 是双路放大器,具有 5V 24V
宽电源供电,带宽为 145MHz ,具有轨到轨输出能力。

 如图 3-5 所示 AD8066 差分输出由 R20R26R21 R2 确定。

3.2.3 功率放大电路
OPA544F 是一种高压高电流运算放大器,具有 2A 的高电流输出能力,可以驱动高
功率负载,拥有 ±10V ±35V 的宽电源供电范围。 OPA544F 内部具有热保护,最大保护
电流为 4A ,实测将 OPA544F 的正负电源接反,测量电流值为 3980mA 上下,可以起到
限流保护的作用。

OPA544F 运放设置成同相放大,用±12V 供电,组成同相放大电路。

 

 

3.2.4 激励通道模拟开关
激励线圈和感应线圈可以相互转换,将功率运放的输出连接到 8 个线圈,需要一个
多路复用开关。在选取激励多路复用开关的时候需要考量的是多路开关最大可通过的电
流值,很遗憾大部份整合度高的多路开关的可通过电流值都很小,目前发现了一种但是
只允许一个通道的关断,因此需要每一个通道都配备一个模拟开关。
。。。
利用所构建的涡流无损检测硬件和软件系统,用信号发生器作为标准信号源代替感
应线圈的感应信号,检验设计的硬件系统输出激励和接收感应信号的能力以及数字相敏
检波算法的正确性。整个系统包括信号发生器、电源、示波器、 ZYNQ 核心板、采集系
统板等模块,构造如图 5-10 所示的检验系统,利用逻辑分析仪抓取信号发生器与 DA
出信号进行相位计算并与数值相敏检波算法计算的相位进行对照,验证系统设计。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/news/2393.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

分布式软件架构——传输链路

传输链路 链路指无源的点到点的物理连接。链路是计算机网络中的一个重要概念,它指的是连接两个网络设备的物理或逻辑路径。简单来说,链路就是电信号或数据在网络中传输的路径。在计算机网络中,链路可以分为物理链路和逻辑链路两种。物理链路…

【UI自动化测试】appium+python+unittest+HTMLRunner

进阶Python接口自动化测试必备教程(2023全网最详细) 简介 获取AppPackage和AppActivity 定位UI控件的工具 脚本结构 PageObject分层管理 HTMLTestRunner生成测试报告 启动appium server服务 以python文件模式执行脚本生成测试报告 下载与安装 下载需要自…

举例说明基于线性回归的单层神经网络网络(以梯度下降算法来求解权重的过程)...

我们将通过一个简单的例子来说明基于线性回归的单层神经网络,以及如何使用梯度下降算法来求解权重。 假设我们有以下数据集,表示学生的学习时间(小时)与他们的考试分数: 学习时间(X)&#xff1a…

线程池学习(五)线程工厂、线程池工厂

Executors 定义的Executor, ExecutorService, ScheduledExecutorService, ThreadFactory和Callable类的工厂和实用程序方法,我们称为线程池工厂。ThreadFactory 为定制化创建新线程的对象,我们称为线程工厂 前面几期的学习中,我已经初步会使用线程池了&…

MySQL内置函数

内置函数从实现的功能角度可以分为数值函数、字符串函数、日期和时间函数、流程控制函数、加密与解密函数,获取MySQL信息函数、聚合函数等。 1.数值函数 来源: 版权声明:本文为CSDN博主「清风拂来水波不兴」的原创文章,遵循CC 4…

Ceph简介及部署

Ceph Ceph一、存储基础1、单机存储设备2、Ceph 简介3、Ceph 优势5、Ceph 架构6、Ceph 核心组件7、OSD 存储后端8、Ceph 数据的存储过程9、Ceph 版本发行生命周期10、Ceph 集群部署 二、部署ceph-deploy Ceph 集群前环境配置1、关闭 selinux 与防火墙2、根据规划设置主机名3、配…

数据中心水浸事件,该如何找回安全?

数据中心是现代企业和组织中不可或缺的基础设施,承载着大量的敏感数据和关键业务运作。然而,水浸事件可能成为数据中心的巨大威胁,可能导致设备故障、数据丢失以及业务中断,给组织带来严重的损失和风险。 因此,为了保护…

gd32f103vbt6 串口OTA升级3-linux端的部分

一. 简介 本文主要是对linux端升级单片机程序的功能部分做一些介绍,包括一些软件流程。 二.硬件部分 2.1 rk3399cpugd32f103 2.2 连接方式:串口(115200,8N1)或者iic(本文没有介绍iic) 三、其…

WebRTC不同方案对比

1.功能上会有一些出入,尤其是国内的metaRTC版本迭代很快, 2.后续的ffmpeg也在进行支持webrtc特性,obs新的版本好像已经支持了webrtc, 3.对于webrtc部分缺少的信令部分的标准化也有了对应的标准whip和whep协议 所以,如…

一道SQL题

有个搞数仓的朋友不知道从哪儿弄了个题。。。 做了做体验了一下。。。 记录记录。 分析 要保证每天都要做新题 5天必须都做题,不然GG 最后一天必须做新题,如果最后一天做新题了,前面那几天没做新题,做的是老题 最后一天&#…

QT:问题、解决与原因

在这里记录一些自己遇到的在QT开发上面的小问题和tips 目录 QComboBox 设置qss样式不生效qt按钮设置点击释放效果实现效果 QComboBox 设置qss样式不生效 我设置的样式是: box->setStyleSheet("QComboBox {""border: none;""padding:…

支付宝支付上线准备工作(商家自研接入)

商家自研流程 1.创建应用 登录支付宝开放平台创建 网页/移动应用 说明:生成的应用唯一标识 APPID 可用于调用开放产品接口。 2.配置应用 2.1 应用详情 2.2 产品绑定 2.3 开发设置 在开发 > 开发设置 中配置应用信息。 2.3.1 接口加密方式 按操作步骤进行…

抖音seo源码部署/开源不加密可二开/抖音seo优化开发方案

一、前言 抖音是目前国内非常流行的短视频平台之一,用户数量庞大,更是吸引了许多企业和个人在上面开设账号,通过发布内容来进行流量变现。但是,在一个账号发布内容的同时,管理员又需要同时关注多个账号,对账…

mysql中的行格式之compact格式分析

mysql中的行格式之compact格式分析 mysql行格式 所谓行格式,就是指mysql一行数据的存储格式。 InnoDB 储存引擎支持有四种行储存格式:Compact、Redundant、Dynamic 和 Compressed。 Redundant是很古老的行格式了,因为占用空间最多&#x…

基于深度学习的高精度道路瑕疵检测系统(PyTorch+Pyside6+YOLOv5模型)

摘要:基于深度学习的高精度道路瑕疵(裂纹(Crack)、检查井(Manhole)、网(Net)、裂纹块(Patch-Crack)、网块(Patch-Net)、坑洼块&#x…

【C++】模板进阶—非类型模板参数、模板特化及模板的分离编译

🚀 作者简介:一名在后端领域学习,并渴望能够学有所成的追梦人。 🚁 个人主页:不 良 🔥 系列专栏:🛸C 🛹Linux 📕 学习格言:博观而约取&#xff0…

什么是云应用程序?

应用程序优先的云服务的日益普及导致应用程序与云服务的融合程度比以前更深。应用程序和云之间的运行时边界正在从虚拟机转移到容器和函数。集成边界正在从仅访问数据库和消息代理转向应用程序的机械部分混合并在云中运行的边界。在这个最终架构中,应用程序是“云绑…

pwm呼吸灯

文章目录 一、呼吸灯二、代码实现三、引脚分配 一、呼吸灯 呼吸灯是指灯光在微电脑的控制之下完成由亮到暗的逐渐变化,使用开发板上的四个led灯实现1s间隔的呼吸灯。 二、代码实现 c module pwm_led( input clk ,input rst_n ,output reg [3:0] led ); …

photoshop制作法线和凹凸贴图

做个选区 Ctrlj 法线贴图 生成凹凸贴图

Spring框架的创建和使用

目录 Spring框架概述 什么是Spring框架 什么是容器 什么是IoC容器 Spring的核心功能 IoC容器和普通程序开发的区别 DI Spring项目的创建和使用 Spring项目创建 创建一个maven项目 添加Spring框架支持 添加一个启动类 Spring项目的使用 存储Bean对象 获取并使用B…