屏蔽門(mén)門(mén)控系統(tǒng)和紅外分析儀數(shù)字處理系統(tǒng)硬件研制.pdf

1、本文分為上下兩篇，分別設(shè)計(jì)了站臺(tái)屏蔽門(mén)控制器以及不分光紅外氣體分析儀的數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)硬件電路。整篇文章是對(duì)作者在讀研期間學(xué)習(xí)、工作的總結(jié)。雖然這兩部分內(nèi)容所涉及的領(lǐng)域有些差別，但均以當(dāng)前較常用的DSC控制器為核心，結(jié)合相應(yīng)的數(shù)字、模擬外圍硬件電路，實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理與控制算法。
　　現(xiàn)在地鐵/輕軌等軌道交通已經(jīng)成為城市中最快捷的交通方式。目前新建軌道交通項(xiàng)目大都安裝了屏蔽門(mén)，起到安全、衛(wèi)生、節(jié)能等多方面的作用。然而，國(guó)內(nèi)軌道交通所用的

2、屏蔽門(mén)，其控制器大都依靠進(jìn)口。國(guó)外產(chǎn)品雖然技術(shù)成熟，但價(jià)格昂貴，技術(shù)保密，維護(hù)困難。所以，研發(fā)國(guó)產(chǎn)屏蔽門(mén)控制器的任務(wù)迫在眉睫。
　　本文上篇設(shè)計(jì)了基于MCU+IPM架構(gòu)的屏蔽門(mén)控制器硬件系統(tǒng)。屏蔽門(mén)門(mén)控系統(tǒng)主要由機(jī)組部分、主回路部分、控制回路部分以及各種保護(hù)電路組成。在機(jī)組部分，選用帶霍爾位置傳感器的直流無(wú)刷電機(jī)。它結(jié)合了直流電機(jī)與交流電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、控制方便、可靠性高。在主回路部分，選用三菱公司IPM構(gòu)成電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。IP

3、M內(nèi)部集成了IGBT以及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)、保護(hù)電路，在簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)的同時(shí)，提高了系統(tǒng)可靠性?？刂苹芈芬杂w凌公司XE164單片機(jī)為核心，該芯片專為電機(jī)驅(qū)動(dòng)而優(yōu)化，易于實(shí)現(xiàn)同時(shí)控制多臺(tái)直流無(wú)刷電機(jī)，并具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。主回路與控制回路之間信號(hào)傳輸全部進(jìn)行光電隔離，并有過(guò)壓、欠壓、過(guò)流、過(guò)熱等硬件保護(hù)措施，保證系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定可靠運(yùn)行。
　　屏蔽門(mén)拖動(dòng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)調(diào)速性能優(yōu)良，從靜止啟動(dòng)到2500rpm全速運(yùn)行只需要20

4、0ms；防夾性能快速、準(zhǔn)確，不會(huì)對(duì)乘客造成威脅；屏蔽門(mén)開(kāi)關(guān)過(guò)程快速、平穩(wěn)。本系統(tǒng)具有工程應(yīng)用前景。
　　本文下篇設(shè)計(jì)了不分光紅外氣體分析儀數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)硬件電路。傳統(tǒng)不分光紅外分析儀大都采用模擬的相敏檢波電路作為信號(hào)處理電路，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試繁瑣、穩(wěn)定性差、精度不高。本文針對(duì)這些問(wèn)題，設(shè)計(jì)了以TI公司TMS320F28335型DSP為核心的數(shù)字化處理硬件平臺(tái)。
　　不分光紅外分析儀數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)硬件電路主要包括信號(hào)調(diào)理與轉(zhuǎn)

5、換模塊、DSP、溫度控制模塊、壓力補(bǔ)償模塊、通信模塊等。紅外傳感器信號(hào)經(jīng)放大、濾波等處理后，由ADC轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，由DSP對(duì)這些數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理。數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)簡(jiǎn)化了模擬處理過(guò)程，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。系統(tǒng)采用數(shù)字信號(hào)處理方法提高了系統(tǒng)的精度和穩(wěn)定性，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)調(diào)試過(guò)程。溫度控制模塊使傳感器溫度保持恒定，防止測(cè)量結(jié)果因溫度變化而波動(dòng)。壓力補(bǔ)償模塊測(cè)量氣體氣壓，而DSP核心利用測(cè)得的氣壓對(duì)處理結(jié)果進(jìn)行補(bǔ)償。4～20mA模塊、RS-4