‘自动化仪表“第35卷第8期 2014年8月
国家自然科学基金资助项目(编号:51075375)三修改稿收到日期:2014-01-22三
第一作者刘欣(1990-),女,现为中北大学测试计量技术及仪器专业在读硕士研究生;主要从事电路系统与数据采集方面的研究三
多路隔离信号采集存储系统设计
Design of the Acquisition and Storage System for Multi-channel lsolated Signals
刘 欣1,2 翟成瑞1,2 张会新1,2
(中北大学电子测试技术国家重点实验室1,山西太原 030051;中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室2,山西太原 030051)摘 要:为采集飞行器落地瞬间两路隔离电压参数与一路PCM 码流数据参数,采用 信号全隔离 思想,在电源隔离的同时使用光耦隔离芯片HCNR201对两路模拟电压速变量信号进行光耦隔离三系统采用Xilinx 公司Vertex-II 系列器件作为FPGA,以光继电器AQY210为选通开关,ADS8365作为模数转换器,经过FPGA 混合编帧处理后将数据写入Flash 中,存储数据完整可靠,模拟量波形稳定三实践证明,该系统可以成功隔离并采集到多路信号,满足设计需求三关键词:信号全隔离 模拟信号 数字信号 HCNR201 FPGA 混合编帧中图分类号:TP391 文献标志码:A
Abstract :To acquire two channels of isolated voltage parameters and one channel of PCM code stream data parameter at the landing moment of the aircrafts ,the concept of signal full isolation is adopted.While in power supply isolation ,the opto-coupling isolation chip HCNR201is used to opto-coupling isolate two of the speed variable analog voltage signals.In the system ,the device of Vertex-II family from Xilinx is used as
the FPGA ,the optical relay AQY210is used as the strobe switch ,and ADS8365is used as A /D converter.After FPGA mixing framing processing ,the data are written into Flash ,the data saved are reliable and complete ,and the analog waveform is stable.The practice proves
that the system can successfully isolate and collect multiple channels of signals ,so the demand for design is satisfied.Keywords :Signal full isolation Analog signal Digital signal HCNR201 FPGA Mixed framing
0 引言
航天遥测系统中各个测量信号能够使工作人员掌握飞行器内部的环境数据和工作状态,为飞行器的整体性能和故障分析提供实时可靠的依据,使其得到进一步的改进和提高三如何采集并存储这些测量信号参数显得尤为重要[1-2]三本设计要求采集并存储多路模拟信号
与脉冲编码调制(pulse code modulation,PCM)串行数据信号,并且多路信号之间要求彼此隔离,互不干涉,从而得到该飞行器测量所需重要参数三
1 总体方案设计
以模块化二电路最简化二高可靠性为原则,对数据采集存储系统进行了专门设计三系统固态存储器二地面测试台二计算机共同组成数据采集存储系统三系统组成框图如图1所示三系统供电采用模拟部分和数字部分独立供电方式,避免模拟二数字两部分之间供电干扰,导致信号传输质量的下降三系统采用变压器隔离原理,实现模拟二数字部分接地点各电路之间的电气连接隔离;利
用光电隔离实现多路开关数字选通信号之间的隔离三系统采用光隔继电器HCNR201进行各模拟输入通道之间的隔离,不影响正常PCM 码流的存储[3]三
本文采用 信号全隔离 思想,主要包括信号隔离
和电源隔离三采用线性光耦构成模拟信号光耦隔离电路,对自检模式下地面测试台输入或者整机联试模式下系统输出的两路模拟电压速变量信号进行隔离三其中,两路模拟电压信号与数据综合控制器输出的PCM 数据量信号相隔离,两路模拟电压信号之间亦保证隔离三两路模拟量信号由测量装置隔离二A /D 变换与采样后,直接存储于测量装置存储器内部三存储这两路参数的同时亦不能影响正常PCM 码流的数据存储三对于存储系统的电源模块,设计采用遥测系统供电与存储装置自供电两种方式下的智能选择供电三此外,为避免在飞行器落地瞬间的较大冲击造成系统整体断电,无法为存储器正常的采集存储供电,除依靠遥测系统输出的二次电源供电外,在测量装置中设计了自供电模块三
控制解保 不带电常开触点信号即可作为固态
存储器自带电池的供电启动信号,用于确保完整采集到飞行器落地瞬间或者其他紧急断电时的多路隔离信号,使测量装置实现全机智能化供电三通过以上方式,确保存储系统在各类环境条件下均能可靠采集所需数
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2多路隔离信号采集存储系统设计 刘 欣,等