專利名稱：一種振動控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及模擬現(xiàn)實工作狀態(tài)下的振動環(huán)境的一種振動控制器。
背景技術(shù)：
隨著社會的進步和科技的發(fā)展，作為考驗產(chǎn)品的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性的振 動試驗系統(tǒng)的應(yīng)用也越來越廣泛。作為振動試驗系統(tǒng)中控制核心-振動控制器結(jié) 構(gòu)在長期實踐應(yīng)用中有很大的改進。目前，振動試驗系統(tǒng)的振動控制器有下面 幾種基于現(xiàn)成的數(shù)據(jù)采集卡和計算機構(gòu)成的一個振動控制器。這類控制器的 數(shù)據(jù)采集卡負責(zé)數(shù)據(jù)的采集，計算機既要負責(zé)數(shù)字信號處理、算法的控制，又 要負責(zé)參數(shù)的設(shè)置、波形的顯示、結(jié)果的存儲等功能。它的優(yōu)點是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡 單、制造成本低，缺點是由于計算機參與了控制環(huán)算法的控制，降低了系統(tǒng)的 實時性和可靠性。為了提高控制系統(tǒng)的實時性和可靠性，現(xiàn)有技術(shù)中提出了一
種外置式的振動控制器，2007年10月3日公布的中國專利公開號為 CN101046685A的專利中公開了一種采用USB接口的便攜式振動控制器，它包括 雙通道數(shù)據(jù)采集模塊、信號處理模塊、數(shù)據(jù)存儲模塊、信號輸出模塊、邏輯控 制模塊、USB通信模塊。該控制器采用兩片浮點DSP和24位ADC/DAC的高性能 硬件架構(gòu)進行振動信號的處理。雖然該系統(tǒng)能獨立于PC，由控制器獨立完成閉 環(huán)控制的任務(wù)，減少了閉環(huán)控制時間，增強了系統(tǒng)實時性，但是由于該系統(tǒng)使 用了兩塊DSP芯片，使得兩塊DSP芯片之間的通訊以及兩塊DSP芯片與其他模 塊之間的通訊占用了非常大的資源，相應(yīng)的使軟件結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。同時，兩塊DSP 芯片增加了硬件成本。而且該振動控制器采用USB接口的設(shè)計存在不合理性， 因為采用USB接口實現(xiàn)與PC通信，在工業(yè)現(xiàn)場可靠性低，容易受到外界的干擾，
造成與計算機通訊中斷。所以在現(xiàn)有技術(shù)下的具有獨立完成閉環(huán)控制功能的振
動控制器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造成本高，通訊性能不穩(wěn)定。

實用新型內(nèi)容
本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種振動控制器，結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，系 統(tǒng)資源利用率高，制造成本低。
本實用新型要解決的另一個技術(shù)問題是提供一種振動控制器，通訊性能穩(wěn)定。
為解決上述技術(shù)問題，本實用新型采用如下技術(shù)方案該振動控制器包括 傳感器信號輸入模塊、模擬控制信號輸出模塊、高精度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊、 高精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換模塊、邏輯控制模塊、信號處理模塊和通訊模塊，所 述傳感器信號輸入模塊通過高精度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊與邏輯控制模塊連 接，所述模擬控制信號輸出模塊通過高精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換模塊與邏輯控制 模塊連接，所述信號處理模塊與邏輯控制模塊連接，并通過通訊模塊與外部設(shè) 備連接，所述信號處理模塊包括一塊工作頻率在三百兆赫茲以上的DSP芯片和
用于存儲該DSP芯片運行程序、數(shù)據(jù)的SDRAM。
作為本實用新型的一種改進，所述振動控制器包括兩個傳感器信號輸入模 塊，每個傳感器信號輸入模塊都包括輸入接口插座、多合一接口選擇電路、AC/DC 耦合選擇電路、增益調(diào)整電路、ADC模擬輸入接口電路，所述輸入接口插座通過 多合一接口選擇電路與AC/DC耦合選擇電路連接，所述AC/DC耦合選擇電路通 過增益調(diào)整電路與ADC模擬輸入接口電路連接，所述多合一接口選擇電路和 AC/DC耦合選擇電路都與邏輯控制模塊連接。采用多合一接口選擇電路以及 AC/DC耦合選擇電路增加該振動控制器的適應(yīng)范圍，從而應(yīng)對多種傳感器的使用 條件，方便使用。
作為本實用新型的一種優(yōu)選，因為電荷傳感器、ICP傳感器適合應(yīng)用在具有 振動特性的工作環(huán)境中，所述多合一接口選擇電路包括電荷傳感器信號接口、 ICP傳感器信號接口 ；為了能在系統(tǒng)硬件更新時提供通用的接口 ，所述多合一接 口選擇電路還包括了電壓輸入接口 。
作為本實用新型的另一種優(yōu)選，所述通訊模塊設(shè)有PCI總線接口電路，該
電路上包括有PCI芯片。振動控制器通過PCI總線與PC進行實時通訊和數(shù)據(jù)交 換，與原有的USB接口比較，采用PCI總線能簡化外圍硬件結(jié)構(gòu)，降低生產(chǎn)成 本；即能實現(xiàn)即插即用的功能，又能保證可靠穩(wěn)定的連接。
作為本實用新型的另一種優(yōu)選，所述DSP芯片通過其UHPI接口與PCI芯片 連接。這種方式增強了系統(tǒng)軟件的可升級性，功能的可擴展性。
作為本實用新型的另一種優(yōu)選，模擬控制信號輸出模塊包括DAC模擬輸出 接口電路、增益調(diào)整電路、模擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電路和輸出接口插座，所 述DAC模擬輸出接口電路通過增益調(diào)整電路與模擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電路連 接，所述模擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電路和輸出接口插座連接，所述模擬輸出驅(qū) 動及輸出調(diào)零電路與邏輯控制模塊連接。通過這樣結(jié)構(gòu)的模擬控制信號輸出模 塊可以保證輸出控制信號的精度。
作為本實用新型的進一步改進，該振動控制器外部安裝有金屬屏蔽盒。降 低外界對該振動控制器的干擾，還在一定程度上減少了振動控制器的噪聲。
本實用新型采用上述技術(shù)方案，振動控制器具有簡單的結(jié)構(gòu)，在保持高性 能的同時降低了系統(tǒng)的成本；通過內(nèi)部功能整合，利用一塊高性能DSP芯片處 理信息，即節(jié)約軟件資源又提升了工作性能，還使硬件成本大大降低，系統(tǒng)工 作效率提高；由PCI芯片建立的通訊模塊具有較強的抗干擾能力，從而使該振 動控制器的通訊功能性能穩(wěn)定。
以下結(jié)合附圖和具體實時方式對本實用新型進一步具體說明。


圖1為本實用新型一種振動控制器的電路原理圖2為本實用新型一種振動控制器的傳感器信號輸入模塊的電路原理圖； 圖3為本實用新型一種振動控制器的模擬控制信號輸出模塊的電路原理圖。
具體實施方式

如圖1所示，振動控制器的電路主要包括了傳感器信號輸入模塊1、模擬控 制信號輸出模塊2、高精度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊3、高精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn) 換模塊4、邏輯控制模塊5、信號處理模塊6和通訊模塊7。傳感器信號輸入模 塊1有兩個，如圖2所示，每個傳感器信號輸入模塊1都包括了輸入接口插座、 多合一接口選擇電路、AC/DC耦合選擇電路、增益調(diào)整電路、ADC模擬輸入接口 電路。輸入接口插座通過多合一接口選擇電路與AC/DC耦合選擇電路連接， AC/DC耦合選擇電路通過增益調(diào)整電路與ADC模擬輸入接口電路連接，而ADC模 擬輸入接口電路與高精度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊3連接。多合一接口選擇電路 和AC/DC耦合選擇電路都與邏輯控制模塊5連接，該多合一接口具有電荷傳感 器信號接口、 ICP傳感器信號接口和電壓輸入接口。因為高精度模擬/數(shù)字信號 轉(zhuǎn)換模塊3和邏輯控制模塊5連接，所以傳感器信號輸入模塊1最終通過高精 度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊3與邏輯控制模塊5連接。
該高精度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊3具有二十四位精度的A/D轉(zhuǎn)換芯片，能 夠精準地完成模擬信號到數(shù)字信號的轉(zhuǎn)換。并將轉(zhuǎn)換后的信號傳遞給邏輯控制 模塊5，在邏輯控制模塊5中設(shè)有CPLD可編程邏輯芯片，它能將完成對該數(shù)字
信號的發(fā)送和接收，以及數(shù)字信號的預(yù)處理、模擬通道控制信號的設(shè)置。
如圖1所示，邏輯控制模塊5與信號處理模塊6連接，信號處理模塊6包
括一塊工作頻率在三百兆赫茲以上的DSP芯片和用于存儲該DSP芯片運行程序、
數(shù)據(jù)的SDRAM。 DSP芯片完成由CPLD可編程邏輯芯片傳遞過來的數(shù)字信號的控 制運算和數(shù)字輸出控制。同時，多合一接口選擇電路和AC/DC耦合選擇電路都 與邏輯控制模塊5連接，這樣DSP芯片還控制著數(shù)字信號的采集、濾波。所以 信號處理模塊6完成整個振動試驗的閉環(huán)控制。
通訊模塊7設(shè)有PCI總線接口電路，該電路上包括有PCI芯片。DSP芯片通 過其UHPI接口與PCI芯片連接。這樣就能實現(xiàn)振動控制器與PC通訊以及數(shù)據(jù) 交換，通過PC進行參數(shù)的設(shè)置、目標譜的編輯、信號的實時顯示、試驗進程的 控制和報表的生成。
邏輯控制模塊5還通過高精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換模塊4與模擬控制信號輸 出模塊2連接。由信號處理模塊6計算所得的信息通過邏輯控制模塊5傳給高 精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換模塊4，高精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換模塊4再通過模擬控 制信號輸出模塊2發(fā)送給執(zhí)行機構(gòu)。高精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換模塊4具有二十 四位精度的D/A轉(zhuǎn)換芯片，完成數(shù)字信號到模擬信號的轉(zhuǎn)換。如圖3所示，在 模擬控制信號輸出模塊2中包括了 DAC模擬輸出接口電路、增益調(diào)整電路、模 擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電路和輸出接口插座，DAC模擬輸出接口電路通過增益 調(diào)整電路與模擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電路連接，模擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電路 和輸出接口插座連接，模擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電路與邏輯控制模塊5連接。
工作時，兩路模擬信號分別從兩個傳感器信號輸入模塊1進入振動控制器， 經(jīng)多合一接口選擇電路的信號選擇和調(diào)理后再由AC/DC耦合選擇電路、增益調(diào) 整電路、ADC模擬輸入接口電路處理進入雙通道的高精度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模 塊3。高精度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊3輸出的數(shù)字信號經(jīng)邏輯控制模塊5處理， 進入信號處理模塊6完成信號的采樣?？刂茣r，信號處理模塊6發(fā)送控制信號
到邏輯控制模塊5，再經(jīng)高精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換模塊4進行數(shù)字/模擬轉(zhuǎn)換， 通過模擬控制信號輸出模塊2直接輸送給執(zhí)行機構(gòu)。
為了增強振動控制器的抗干擾能力，降低噪音，在振動控制器外部安裝有 一個金屬屏蔽盒。
權(quán)利要求1.一種振動控制器，它包括傳感器信號輸入模塊(1)、模擬控制信號輸出模塊(2)、高精度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊(3)、高精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換模塊(4)、邏輯控制模塊(5)、信號處理模塊(6)和通訊模塊(7)，所述傳感器信號輸入模塊(1)通過高精度模擬/數(shù)字信號轉(zhuǎn)換模塊(3)與邏輯控制模塊(5)連接，所述模擬控制信號輸出模塊(2)通過高精度數(shù)字/模擬信號轉(zhuǎn)換模塊(4)與邏輯控制模塊(5)連接，所述信號處理模塊(6)與邏輯控制模塊(5)連接，并通過通訊模塊(7)與外部設(shè)備連接，其特征在于:所述信號處理模塊(6)包括一塊工作頻率在三百兆赫茲以上的DSP芯片和用于存儲該DSP芯片運行程序、數(shù)據(jù)的SDRAM。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動控制器，其特征在于所述振動控制器包括 兩個傳感器信號輸入模塊(l)，每個傳感器信號輸入模塊(l)都包括輸入接口插 座、多合一接口選擇電路、AC/DC耦合選擇電路、增益調(diào)整電路、ADC模擬輸入 接口電路，所述輸入接口插座通過多合一接口選擇電路與AC/DC耦合選擇電路 連接，所述AC/DC耦合選擇電路通過增益調(diào)整電路與ADC模擬輸入接口電路連 接，所述多合一接口選擇電路和AC/DC耦合選擇電路都與邏輯控制模塊(5)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的振動控制器，其特征在于所述多合一接口選擇 電路包括電荷傳感器信號接口 、 ICP傳感器信號接口和電壓輸入接口 。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動控制器，其特征在于所述通訊模塊(7)設(shè) 有PCI總線接口電路，該電路上包括有PCI芯片。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動控制器，其特征在于所述DSP芯片通過其 UHPI接口與PCI芯片連接。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動控制器，其特征在于模擬控制信號輸出模 塊(2)包括DAC模擬輸出接口電路、增益調(diào)整電路、模擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電 路和輸出接口插座，所述DAC模擬輸出接口電路通過增益調(diào)整電路與模擬輸出 驅(qū)動及輸出調(diào)零電路連接，所述模擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電路和輸出接口插座 連接，所述模擬輸出驅(qū)動及輸出調(diào)零電路與邏輯控制模塊(5)連接。
7、根據(jù)權(quán)利要求1所述的振動控制器，其特征在于該振動控制器外部安 裝有金屬屏蔽盒。
專利摘要本實用新型公開了一種振動控制器，該振動控制器的信號處理模塊包括一塊工作頻率在三百兆赫茲以上的DSP芯片和用于存儲該DSP芯片運行程序、數(shù)據(jù)的SDRAM。振動控制器具有簡單的結(jié)構(gòu)，在保持高性能的同時降低了系統(tǒng)的成本；通過內(nèi)部功能整合，利用一塊高性能DSP芯片處理信息，即節(jié)約軟件資源又提升了工作性能，還使硬件成本大大降低，系統(tǒng)工作效率提高；由PCI芯片建立的通訊模塊具有較強的抗干擾能力，從而使該振動控制器的通訊功能性能穩(wěn)定。
文檔編號G05B19/04GK201199325SQ200820087428
公開日2009年2月25日 申請日期2008年5月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月15日
發(fā)明者王述成, 諸葛軍 申請人:杭州愛盟科技有限公司