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EEPW首页 > 嵌入式系统 > 设计应用 > 基于FPGA的高可靠全自动加样器

基于FPGA的高可靠全自动加样器

作者:何伟 王春晓 林英撑 田丹 文兴亮 赵明俐时间:2015-04-27来源:电子产品世界

  1 系统方案

本文引用地址:/article/273200.htm

  智能加样器系统以为控制核心,通过控制步进电机的运动,结合到位,控制整个设备机械平台的正常运转;通过处理液位信号和控制泵阀一体模块,实现加样功能;同时,采用无线网络与安卓手机通讯,将安卓手机作为无线控制终端和数据显示平台。系统的设计方案如图1所示。

  为了提高系统加样速率与效率,设计了以试管架作为加样单位的加样方式。如图2所示,系统由步进电机带动机械推臂和行车,实现试管架在进样仓、加样区与出样仓之间的推动转移,并在加样区实现对试管的依次加样。这种新型的加样方式在进行大批量加样时具有显著优势,便于操作和试管的置取。

  2 电机控制

  电机平稳、流畅的运行是保证系统可靠、自动化运行的基础,为了更好的进行电机的控制与精准的位置调整,结合电机的步进角、转矩、动力能力和工作频率,选用STH-39D型两相混合步进电机,最小步进角为1.8°,带动机械行车前进最小距离为3mm,充分满足设计要求。

  为了确保电机运行的速度与平稳度,选用THB6128专用电机驱动芯片为电机提供驱动动力,该芯片仅需输入Step信号即可实现步进励磁。在中设计了步进电机控制模块,模块框图如图3所示。电机控制模块的主要功能是输出使能和步进脉冲信号,分别控制系统的5个电机实现加减速运动。

  为了确保电机的流畅运行,选择经典的7段式S型运动曲线如图4所示,控制加速度连续变化,从而避免步进电机在启停阶段的冲击过大,防止步进电机的卡顿和丢步现象。

  3

  自动是系统自动化和精确加样的保证。在加样针的尖端设置电容式液位。当针尖接触到液面时,电容值发生将发生跳变,利用555振荡器将电容值的变化转化为输出的脉冲信号周期的变化。将脉冲信号输入的液位信号处理模块,进行滤波处理与跳变判断,从而实现

  液位探测信号处理模块使用均值滤波的方法过滤干扰,设置采样周期为T(1)、T(2)…T(n),将连续5点的均值作为当前环境值T’(i),如下式所示:

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