CN216286236U - 一种基于fpga的信号采集控制从站系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于FPGA的信号采集控制从站系统，每个从站单元包括通信相连接的AD模块、FPGA主控单元和EtherCat工业以太网模块；使用FPGA实现采集通道选择和增益控制；使用EtherCat工业以太网模块实现多从站的数据同步采集；采用EtherCat作为从站协议，板卡可实现数据同步传输；使用多个从站的设计构成从站系统。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信硬件技术领域，尤其涉及一种基于FPGA的信号采集控制从站系统。
背景技术
由于设备在工作时，其表面振动噪声量可反馈整设备的运行状态，该振动量信号频率范围及幅值范围均较大，对其产生的加速度数据进行采集与处理，利用多从站设计通过EtherCat实现各个点数据的同步传输，可以及时反馈出该设备的振动状态，为主动降噪减振提供有效的数据支持。
实用新型内容
本实用新型的目的在于针对上述现有技术的不足，提供了一种基于FPGA的信号采集控制从站系统，提供了多个采样点的数据，降低样本误差。
为实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：
本实用新型提供了一种基于FPGA的信号采集控制从站系统，从站单元包括通信相连接的AD模块、FPGA主控单元和EtherCat工业以太网模块；
所述AD模块包括激励源，为传感器信号提供0.015mA～50mA可调恒流源驱动；
放大器，接收传感器信号，并实现信号放大；
滤波器，接收放大后的信号，并进行模拟信号滤波去除杂波干扰；
AD采集转换模块，将滤波后的信号转换成数据信号传送给所述FPGA主控单元。
进一步，各从站EtherCat工业以太网模块获取主站发送的指令，解析后发送给所述FPGA主控单元，所述FPGA主控单元获取到指令后，控制所述AD模块采集数据。
进一步，所述FPGA主控单元将采集到的数字信号缓存在DDR3L中，并同步进行数字信号处理和FFT变换，以得到频谱关系。
进一步，通过CORDIC计算得到幅值以及与所述频谱对应的频率，发送给EtherCat工业以太网模块，以实现数据上传。
进一步，上传所述数据的波形能在主站端显示。
本实用新型的有益效果为：使用FPGA实现采集通道选择和增益控制、实现多从站的数据同步采集；采用EtherCat作为从站协议，板卡可实现数据同步采集与传输；使用多个从站的设计模式。
各从站可置于不同位置，通过EtherCat互联，实现对多点信号的同步采集；各从站采用相同设计，可相互替换，可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型一种基于FPGA的信号采集控制从站系统的框架图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
请参阅图1，一种基于FPGA的信号采集控制从站系统，从站单元包括通信相连接的AD模块1、FPGA主控单元2和EtherCat工业以太网模块3；
AD模块1包括激励源101，为传感器信号提供0.015mA～50mA可调恒流源驱动；
放大器102，接收传感器信号，并实现信号放大；
滤波器103，接收放大后的信号，并进行模拟信号滤波去除杂波干扰；
AD采集转换模块104，将滤波后的信号转换成数据信号传送给FPGA主控单元2。
信号采集控制从站单元主要分为AD模块1、FPGA主控单元2、EtherCat工业以太网模块3三部分。
AD模块1实现振动信号的采集，并将模拟信号转换成数字信号传输至FPGA主控单元2中，在FPGA主控单元2中对数据进行缓存与FFT变换，得到噪声的频谱分布，通过EtherCat工业以太网模块3将数据同步传输给主站并显示波形。
AD模块1部分由激励源101、传感器信号、放大器102、滤波器103、AD采集转换模块104组成，激励源101为传感器信号提供0.015mA～50mA可调恒流源驱动，接入到放大器102后实现信号放大，放大信号接入到滤波器103，进行模拟信号滤波去除杂波干扰，滤波后的信号经AD采集转换模块104转换成数据信号传送给FPGA主控单元2。
各从站EtherCat工业以太网模块3(其中，主站为可操控终端，例如PC端)获取主站发送的指令，解析(其中，解析是指根据EtherCat的包数据得到采集控制指令、读取数据指令等)后发送给FPGA主控单元2，FPGA主控单元2获取到指令后，控制AD模块1采集数据。
FPGA主控单元2将采集到的数字信号缓存在DDR3L，其，中(DDR3L属于FPGA主控单元2的数据缓存部分)中，并同步进行数字信号处理和进行FFT变换，以得到频谱关系。
通过在FPGA主控单元2中进行CORDIC计算(CORDIC通过FPGA逻辑程序实现，属于FPGA主控单元2)得到幅值以及与频谱对应的频率，发送给EtherCat工业以太网模块3，以实现数据上传。
所有从站单元上传数据的波形能在主站端显示。
单个从站单元由AD模块1，FPGA主控单元2，EtherCat工业以太网模块3构成，多从站指的是多个从站单元构成的系统，所有从站单元均可通过EtherCat与主站通信。
每个从站单元均有一个EtherCat工业以太网模块，多个从站单元的EtherCat工业以太网互联，即构成了多从站的工业网络设计。
从站单元采用EtherCat工业以太网实现数据上传，从站单元内部AD模块1由4路AD通道组成，每路AD通道通过配置参数，可覆盖采集10Hz～8kHz/65dB～145dB传感器信号，FPGA主控单元2根据EtherCat工业以太网3解析采集控制指令，同步获取AD通道数据，进行频谱计算，EtherCat工业以太网实现数据上传。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (5)
1.一种基于FPGA的信号采集控制从站系统，其特征在于：从站单元包括通信相连接的AD模块(1)、FPGA主控单元(2)和EtherCat工业以太网模块(3)；
所述AD模块(1)包括激励源(101)，为传感器信号提供0.015mA～50mA可调恒流源驱动；
放大器(102)，接收传感器信号，并实现信号放大；
滤波器(103)，接收放大后的信号，并进行模拟信号滤波去除杂波干扰；
AD采集转换模块(104)，将滤波后的信号转换成数据信号传送给所述FPGA主控单元(2)。
2.根据权利要求1所述的一种基于FPGA的信号采集控制从站系统，其特征在于：各从站EtherCat工业以太网模块(3)获取主站发送的指令，解析后发送给所述FPGA主控单元(2)，所述FPGA主控单元(2)获取到指令后，控制所述AD模块(1)采集数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于FPGA的信号采集控制从站系统，其特征在于：所述FPGA主控单元(2)将采集到的数字信号缓存在DDR3L中，并同步进行数字信号处理和进行FFT变换，以得到频谱关系。
4.根据权利要求3所述的一种基于FPGA的信号采集控制从站系统，其特征在于：所述FPGA主控单元(2)通过CORDIC计算得到幅值以及与所述频谱对应的频率，发送给EtherCat工业以太网模块(3)，以实现数据上传。
5.根据权利要求4所述的一种基于FPGA的信号采集控制从站系统，其特征在于：上传所述数据的波形能在主站端显示。
Priority Applications (1)
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| CN202122866576.4U CN216286236U (zh) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 一种基于fpga的信号采集控制从站系统 |
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Family Applications (1)
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