屏蔽門門控系統(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)計了站臺屏蔽門控制器以及不分光紅外氣體分析儀的數(shù)字信號處理系統(tǒng)硬件電路。整篇文章是對作者在讀研期間學(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，實現(xiàn)信號處理與控制算法。
　　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目大都安裝了屏蔽門，起到安全、衛(wèi)生、節(jié)能等多方面的作用。然而，國內(nèi)軌道交通所用的

2、屏蔽門，其控制器大都依靠進口。國外產(chǎn)品雖然技術(shù)成熟，但價格昂貴，技術(shù)保密，維護困難。所以，研發(fā)國產(chǎn)屏蔽門控制器的任務(wù)迫在眉睫。
　　本文上篇設(shè)計了基于MCU+IPM架構(gòu)的屏蔽門控制器硬件系統(tǒng)。屏蔽門門控系統(tǒng)主要由機組部分、主回路部分、控制回路部分以及各種保護電路組成。在機組部分，選用帶霍爾位置傳感器的直流無刷電機。它結(jié)合了直流電機與交流電機的優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單、控制方便、可靠性高。在主回路部分，選用三菱公司IPM構(gòu)成電機驅(qū)動電路。IP

3、M內(nèi)部集成了IGBT以及相應(yīng)的驅(qū)動、保護電路，在簡化電路設(shè)計的同時，提高了系統(tǒng)可靠性?？刂苹芈芬杂w凌公司XE164單片機為核心，該芯片專為電機驅(qū)動而優(yōu)化，易于實現(xiàn)同時控制多臺直流無刷電機，并具有穩(wěn)定性高、抗干擾能力強等優(yōu)勢。主回路與控制回路之間信號傳輸全部進行光電隔離，并有過壓、欠壓、過流、過熱等硬件保護措施，保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定可靠運行。
　　屏蔽門拖動實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)調(diào)速性能優(yōu)良，從靜止啟動到2500rpm全速運行只需要20

4、0ms；防夾性能快速、準(zhǔn)確，不會對乘客造成威脅；屏蔽門開關(guān)過程快速、平穩(wěn)。本系統(tǒng)具有工程應(yīng)用前景。
　　本文下篇設(shè)計了不分光紅外氣體分析儀數(shù)字信號處理系統(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。本文針對這些問題，設(shè)計了以TI公司TMS320F28335型DSP為核心的數(shù)字化處理硬件平臺。
　　不分光紅外分析儀數(shù)字信號處理系統(tǒng)硬件電路主要包括信號調(diào)理與轉(zhuǎn)

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