一种非接触式光电滑环装置控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种非接触式光电滑环装置控制系统，其特征在于，包括AD采集模块、控制模块、激光接收模块和显示模块，所述激光接收模块包括串并转换模块、串行接收模块、信号调理模块和以太网封装模块，所述AD采集模块和控制模块电连接，所述控制模块和激光接收模块电连接。本发明专利技术将信号或能量从一个高速旋转的平台通过非接触方式不间断传输到另一静止平台，在功能实现上相当于非接触式的光电滑环。这种非接触光电数据传输装置具有长寿命、适应转速范围宽、体积小、质量轻、速率快、功耗低、抗干扰能力强等优点,非常适合应用于高速离心旋转的机械设备的数据采集实时传输。

【技术实现步骤摘要】
一种非接触式光电滑环装置控制系统
本专利技术涉及无线激光通信
，尤其涉及一种非接触式光电滑环装置控制系统。
技术介绍
电滑动环依靠电刷与环壁接触，从转动的金属环向静止环传输电力电流和数据信号。电滑动环的技术出现的较早，相对比较成熟，应用广泛。然而随着对信号带宽要求越来越高，如视频信号、多媒体信号等等，电滑动环明显表现出潜在的局限性。带宽低是电滑动环一个较大的弱点，此外电互连本身存在的时钟扭歪、能耗大和抗干扰性差等缺点使得电滑动环只适合一些速率较低的信号传输。对于一些高频和高速信号，信号的误码率会显著增加。由于电滑动环是依靠电刷传输信号，电刷的质量将严重影响信号的传输质量。电刷与环壁之间的摩擦是不可避免的，这也限制了其在高速离心旋转设备中的应用。目前,国内外纷纷开始针对高速运动物体和各类旋转部件的近距遥测系统进行基于无线数据传输技术的参数遥测研究和应用。如在航空发动机研究方面,国外大型航空公司GeneralElectric，Rolls-Royee，Pratt-whiiney等,在其强大的财力支持下,采用目前先进的参数遥测系统,对发动机转子部件特性进行了全面而细致的试验研究,从而使其在先进性能发动机的研制能力上保持世界领先。国内在这些旋转部件设计过程中主要依靠理论计算，即使开展实验研究,一般只能在低转速下,采用电刷式集流器等传统的数据采集设备进行参数的模拟信号传输,测试结果误差较大,并且只具有较少的测量通道,不能满足较多点参数的并行采集,导致实验数据不充分,从而使航空发动机的研制水平受到较大的影响。因此,有必要瞄准国外的先进技术,开展面向旋转部件的参数遥测技术研究,为汽车轮胎等旋转部件参数测量提供高效的测试设备。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种非接触式光电滑环装置控制系统。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种非接触式光电滑环装置控制系统，包括AD采集模块、控制模块、激光接收模块和显示模块，所述AD采集模块用来感应电能处理模块，及数据串行化处理模块集成在一起处理，电路集成程度高，在高速旋转时产生的离心力小，所述控制模块包括并串转换模块、激光控制模块、采样控制模块和电源管理模块，所述并串转换模块将数据串行输出到光电转换模块，所述采样模块按照同步信号要求对32通道模拟信号进行采样，采样频率50KHZ，通过4组多通道的模数转换器完成采样，并控制时序放入FPGA内的FIFO进行缓存,按照非同步信号要求对128通道模拟信号进行采样，使用8路16选1的多路模拟开关切换对每通道采样频率为50KHZ的数据采集，并放入FPGA内的FIFO进行缓存，从而完成160通道50KHZ采样频率的控制，所述激光接收模块包括串并转换模块、串行接收模块、信号调理模块和以太网封装模块，所述AD采集模块和控制模块电连接，所述控制模块和激光接收模块电连接，所述激光接收模块和显示模块电连接。优选地，所述电源管理模块包括稳压器和继电器，稳压器用来稳定电路的，当电路出现不稳定的情况时，继电器可以及时对电路进行控制。优选地，所述控制系统采用非接触式感应模块供电，通过感应的方式进行供电可以避免接触的时候电路出现不稳定的情况或者威胁人体安全。优选地，所述以太网封装模块采用的网络模式为3G网络或者4G网络，通过3G或者4G网络可以有效的将数据传输出去。优选地，所述AD采集模块的硬件电路部分分为模拟及数字处理两部分。模拟部分包括多路模拟通道选择，模拟量信号调理电路，模数转换电路，由精密仪表放大器，AD转换芯片AD8568等硬件电路组成。优选地，所述激光接收模块的接收端模块主要包括:光电探测器、max3747前置放大器，高速数模转换电路，FPGA，USB驱动模块等。本专利技术是一种高速旋转的机械设备上的，实现多通道数据采集并通过光电传输至地面静止设备进行实时显示记录的设备，实现160路模拟量采集，其中32路同步采集，128路非同步采集，采样频率大于50KHZ,采样精度>1%，而且为了克服采集系统高速旋转导致的离心力，数据采集传输模块集成度高，体积小，质量轻，便于进行安装，且整体通过非接触式感应模块供电，然后利用FPGA实现所有通道数据串行化编码后，再通过光电传输模块发送，之后安装在地面上的接收模块接收上述信号，并实时处理送入计算机，最后通过软件显示并存储，最后将多通道AD采集处理模块，感应电能处理模块，及数据串行化处理模块集成在一起处理，电路集成程度高，在高速旋转时产生的离心力小。在装置中使用了无线激光传输技术，这是一种非接触式通讯模式，较其他通信方式（如红外、无线电射频技术）具有更高的可靠性、更快的数据传输速率，更强的抗电磁干扰能力，该专利技术将信号或能量从一个高速旋转的平台通过非接触方式不间断传输到另一静止平台，在功能实现上相当于非接触式的光电滑环。这种非接触光电数据传输装置具有长寿命、适应转速范围宽、体积小、质量轻、速率快、功耗低、抗干扰能力强等优点,非常适合应用于高速离心旋转的机械设备的数据采集实时传输。附图说明图1为本专利技术提出的一种非接触式光电滑环装置控制系统的连接框图；图2为本专利技术提出的一种非接触式光电滑环装置控制系统的FPGA内采集控制时序图；图3为本专利技术提出的一种非接触式光电滑环装置控制系统的FPGA内接收处理时序图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1-3，一种非接触式光电滑环装置控制系统，包括控制系统，控制系统采用非接触式感应模块供电，通过感应的方式进行供电可以避免接触的时候电路出现不稳定的情况或者威胁人体安全，所述控制系统包括AD采集模块、控制模块、激光接收模块和显示模块，所述AD采集模块用来感应电能处理模块，及数据串行化处理模块集成在一起处理，电路集成程度高，在高速旋转时产生的离心力小，AD采集模块的硬件电路部分分为模拟及数字处理两部分，模拟部分包括多路模拟通道选择，模拟量信号调理电路，模数转换电路，由精密仪表放大器，AD转换芯片AD8568等硬件电路组成，所述控制模块用来对系统整体进行控制，所述激光接收模块用来接收或者处理后的采集的数据，主要包括:光电探测器、max3747前置放大器，高速数模转换电路，FPGA（逻辑处理电路），USB驱动模块等，所述显示模块用来将激光接收模块接收的数据呈现到显示屏上，所述控制模块包括并串转换模块、激光控制模块、采样控制模块和电源管理模块，所述并串转换模块将数据串行输出到光电转换模块，所述激光控制模块可以产生激光信号，然后通过放大电路转换为电信号并同时将串行的电信号转换为并行的数字信号，所述采样模块按照同步信号要求对32通道模拟信号进行采样，采样频率50KHZ，通过4组多通道的模数转换器完成采样，并控制时序放入FPGA内的FIFO进行缓存；按照非同步信号要求对128通道模拟信号进行采样，使用8路16选1的多路模拟开关切换对每通道采样频率为50KHZ的数据采集，并放入FPGA内的FIFO进行缓存，从而完成16本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非接触式光电滑环装置控制系统，其特征在于，包括AD采集模块、控制模块、激光接收模块和显示模块，所述AD采集模块用来感应电能处理模块，及数据串行化处理模块集成在一起处理，电路集成程度高，在高速旋转时产生的离心力小，所述控制模块包括并串转换模块、激光控制模块、采样控制模块和电源管理模块，所述并串转换模块将数据串行输出到光电转换模块，所述采样模块按照同步信号要求对32通道模拟信号进行采样，采样频率50 KHZ，通过4组多通道的模数转换器完成采样，并控制时序放入FPGA内的FIFO进行缓存,按照非同步信号要求对128通道模拟信号进行采样，使用8路16选1的多路模拟开关切换对每通道采样频率为50 KHZ的数据采集，并放入FPGA内的FIFO进行缓存，从而完成160通道50 KHZ采样频率的控制，所述激光接收模块包括串并转换模块、串行接收模块、信号调理模块和以太网封装模块，所述AD采集模块和控制模块电连接，所述控制模块和激光接收模块电连接，所述激光接收模块和显示模块电连接。

【技术特征摘要】
1.一种非接触式光电滑环装置控制系统，其特征在于，包括AD采集模块、控制模块、激光接收模块和显示模块，所述AD采集模块用来感应电能处理模块，及数据串行化处理模块集成在一起处理，电路集成程度高，在高速旋转时产生的离心力小，所述控制模块包括并串转换模块、激光控制模块、采样控制模块和电源管理模块，所述并串转换模块将数据串行输出到光电转换模块，所述采样模块按照同步信号要求对32通道模拟信号进行采样，采样频率50KHZ，通过4组多通道的模数转换器完成采样，并控制时序放入FPGA内的FIFO进行缓存,按照非同步信号要求对128通道模拟信号进行采样，使用8路16选1的多路模拟开关切换对每通道采样频率为50KHZ的数据采集，并放入FPGA内的FIFO进行缓存，从而完成160通道50KHZ采样频率的控制，所述激光接收模块包括串并转换模块、串行接收模块、信号调理模块和以太网封装模块，所述AD采集模块和控制模块电连接，所述控制模块和激光接收模块电连接，所述激光接收模块和显示模块电连接。2.根据权利要求1所述的非接触式光电滑...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡军，聂宜云，倪濛，王宏远，刘彬，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：北京,11