印刷电路板( PCB)是集成各种电子元器件的信息载体,在各个领域得到了广泛的应用。近年来随着印刷电路板生产复杂度和产量的提高,传统PCB缺陷检测方式因接触受限、高成本、低效率等因素,已经逐渐不能满足现代检测需要,因此研究实现一种PCB缺陷的自动检测系统具有很大的现实意义和实用价值。 @@ 本论文根据机器视觉检测理论,运用数字图像处理技术,构建了一套PCB缺陷自动检测系统方案。该系统主要由光照、CCD摄像机、图像采集卡、运动控制台及计算机图像处理软件组成。其中图像处理软件部分作为本论文的核心,着重研究了其关键功能模块包括图像预处理、阈值分割、图像识别几个部分算法的选择与设计,并在MATLAB 7.0的环境下进行仿真。 @@ 运用现代成熟的数字图像处理技术,本文实现了PCB缺陷的软件检测方案。在预处理模块中,结合PCB板的特点运用图像预处理手段得到高质量的PCB图像。在阈值分割模块中,实现了四种当前成熟的阈值分割算法,以得到特征清晰、低噪声的PCB二值图像。在识别模块中结合电路板的短路、断路、毛刺、缺损、空洞五大缺陷的特征,设计相应算法并予以实现,并提示缺陷信息。 @@关键词:缺陷检测;图像预处理;图像分割;图像识别
上传时间: 2013-06-23
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随着电力电子技术的发展,高压换流设备在工业应用中日益广泛。其核心元件晶闸管(SCR)的电压与电流越来越高(已达到10KV/10KA以上),应用场合要求也越来越高。在国际上,晶闸管的光控技术发展日益成熟。根据对国内晶闸管技术发展前景和需求的展望,本文采用自供电驱动技术与光控技术相结合,研发光控自供电晶闸管驱动控制板,然后与晶闸管本体相结合即形成光控晶闸管工程化实现模型,其可作为光控晶闸管的替代技术。 在工程应用中,光控晶闸管的典型应用场合为四象限高压变频器和国家大型直流输变电系统等。随着国家节能工程的实施,高压变频器的应用范围越来越广泛,已成为工业节能中的重要环节。高压直流换流系统难度大,技术复杂,要求高,本论文研究的光控晶闸管替代技术只作为其储备技术之一。本论文以电流源型高压变频器作为该光控晶闸管替代技术的应用背景重点阐述。 电流源型高压变频器为了提高单机容量,通常是数个SCR串联使用。随着系统容量越来越大,装置对高压开关器件的要求也越来越高。如果一组串联SCR中某一个SCR该导通时没有导通,那么加在该组SCR上的电压都将加到该SCR上形成过电压,造成该器件的击穿损坏,甚至于一组串联SCR都被烧坏。为了克服上述问题,保证高压变频器中串联晶闸管能够安全可靠的工作,提高系统可靠性,有必要为晶闸管配备后备驱动系统。本文提出了给SCR驱动电路增设自供电驱动系统——SPDS (Self—Powered Drive System)的解决办法。SPDS基本功能是通过高位取能电路利用RC缓冲电路中的能量为监测电路和后备触发电路提供正常工作所需要的能量。它的优点是由于缓冲电路与晶闸管同电位,自供电驱动系统要求的电压隔离水平可以从几千伏降低到几百伏,节省了高压隔离变压器,节省了成本和体积,提高了系统可靠性。国外对相关内容已经有了深入研究,并将其应用在高压变频器产品中。在国内,目前还没有查到相关文献。本文为基于晶闸管的电流源型高压变频器设计了一种高压晶闸管自供电驱动系统,填补了国内空白,为自供电驱动系统的推广应用和其他高压开关器件自供电驱动系统的研制提供了参考。 本文详细介绍了串联高压晶闸管驱动系统的要求和RC缓冲电路的工作特 点,进而提出了SPDS的工作原理和具体实现方式,阐述了SPDS各部分组成及其功能。SPDS的核心技术是取能回路和触发方式的设计。本文在比较各种高压取能方式和触发方式优缺点的基础上,选择采用RC缓冲取能方式和光纤触发方式。 论文基于Multisim10仿真软件,结合高压晶闸管自供电驱动系统取能电路的原理,对高压晶闸管自供电驱动系统的核心部分——SPDS取能电路进行了仿真。通过搭建带SPDS取能电路的单相晶闸管仿真电路和电流源型高压变频器前侧变流电路的仿真模型,详细讨论了影响RC取能回路正常工作的各种因素。同时,通过设定仿真电路的参数,分析了其工作状况。根据得到的仿真波形图,证明了高压晶闸管自供电驱动系统可以达到有效触发晶闸管导通的设计目标,具有可行性。 为考察SPDS的实际工作性能,本文搭建了简易的SPDS低压硬件实验平台,为其高压条件下的工程化应用打好了基础。 在论文的最后,对高压晶闸管自供电驱动系统的发展方向进行了展望。 关键词:高压变频器;晶闸管驱动;自供电系统;高压换流;光控晶闸管
上传时间: 2013-05-26
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Sigma-Delta A/D转换器利用过采样,噪声整形和数字滤波技术,有效衰减了输出信号带内的量化噪声,提高了信噪比。与传统的Nyquist转换器相比,它降低了对模拟电路性能指标和元件精度的要求,简化了模拟电路的设计,降低了生产成本。 本论文在对Sigma-Delta A/D转换器原理研究的基础上,基于TSMC0.18um工艺,采用1.8V工作电源,128倍的过采样率,6.4MHz的采样频率,设计了一个主要应用于音频信号处理的Sigma-Delta A/D转换器,分辨率达到16位。在调制器的设计中,本文采用了多级噪声整形MASH(2-1)级联调制器结构,同时,考虑了各种非理想因素对系统性能的影响,在SDtoolbox工具的帮助下使用Simulink进行调制器系统设计。并使用Cadence Spectre对模块电路进行设计仿真,包括运放,比较器,带隙基准电压源,CMOS开关,非交叠时钟产生电路等。在数字抽取滤波器的设计中,采用了分级抽取技术,使用MATLAB软件中的SPTool和FDATool工具对各级抽取滤波器进行优化设计。并在原有的滤波器算法的基础上,采用了CIC滤波器和半带滤波器,设计出了运算量和存储量都相对少的三级抽取滤波器系统,大大降低了功耗和面积。 论文的仿真结果表明,所设计的Sigma-Delta A/D转换器信噪比达到102.3dB,满足系统需要的16位精度要求。 关键词:Sigma-Ddta; 信噪比; 多级噪声整形; 数字抽取滤波器
标签: SigmaDelta 音频 模数转换器
上传时间: 2013-06-27
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在能源枯竭环境污染日益严重的今天,光伏发电结合其自身的特点,日益得到各国的重视并将成为各国竞向发展的热点。而光伏并网发电又是光伏利用中的发展趋势,基于此,本文对单相并网发电系统进行了研究,并设计了一台1.5KW的单相光伏并网装置。在对主电路拓扑、MPPT、防孤岛效应、逆变并网控制方法详细分析的基础上,选用了一种双重BOOST前级电压匹配、后级全桥逆变的非隔离型的主电路拓扑结构,这种结构具有前级DC/DC变换控制简单、中间直流母线电压波动小、效率高、体积小等优点。MPPT采用后级实现方式;防孤岛效应采用有被动和主动两种方式;逆变并网控制是光伏并网发电系统中最为重要的环节,其功能作用是把前级的直流电转化为与电网电压同频同相的交流电与电网并联,并使其输出电流为单位功率因数、总谐波畸变率小于5%,本文对各种逆变并网控制策略分析比较的基础上,采用了带有电网电压前馈补偿的瞬时电流控制方式来实现。系统整体以UC3875和TMS320LF2812为控制核心,前级有UC3875进行双环控制直流母线电压,后级最大功率跟踪、防孤岛效应、逆变并网、并联通讯及故障保护有TMS320LF2812来实现。本文总体工作包括详细的理论分析、主电路设计、软件及硬件电路的设计、调试及实验波形分析等。
上传时间: 2013-04-24
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随着电力系统自动化技术的发展,电机与通信的结合日益紧密,数据监控方式也在发生着变化。传统的电机监控方式的监控者和被监控对象都是固定的,无论任何一端都无法随意移动;并且针对偏僻、偏远地域监控不容易实现。所以传统的的方式已经无法满足电力系统日益发展的要求。GPRS采用分组交换方式,仅在实际传送和接收数据时才占有无线资源,基于GPRS的无线传输系统能实现远程的无线数据传输,并且组网方便、灵活。随着Internet技术的推广和GPRS通信技术的发展,GPRS网络通信以其更加低廉的价格和永远在线的性能有着不可估量的发展前景。无线传输终端也在各行各业有着广泛的应用前景。 本文首先介绍了GPRS技术的特点和应用,以及基于GPRS网络的传输协议,然后提出了一种基于GPRS的无线传输终端设计方案。基本思想是将GPRS传输终端经由GPRS网接入Internet网,实现数据终端与监控中心的数据交换。设计中选择采用内嵌了TCP/IP协议的Rabbit2000为控制模块,选用SIM100作为无线模块。Rabbit2000微处理器是美国Z-World公司专为面向Internet的嵌入式系统而设计的MCU,它很好地解决了存储空间、运行速度、网络通信以及程序开发的问题。 文中给出了系统的硬件和软件设计。硬件包括控制单元的存储扩展,与模块的接口电路以及外围电路。软件设计采用Dynamic C语言编写,主要包括了两个部分,PPP协议及数据传输的实现,在实现数据传输的基础上,对UDP和TCP传输方式进行比较,选择适合电机远程监控的方案。
上传时间: 2013-07-11
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目前,能源危机与环境污染已经备受关注,被各个国家提上纪事日程。在众多的新能源中,风能以它可再生、清洁、无污染等特点受到人们的青睐。在风力发电技术上也从独立型逐渐向并网型转变,因此并网技术已成为主流。由于变速恒频具有发电量大,对风电场风速的变化适应性好具有较高的叶尖速比等优点,所以变速恒频必然会取代恒速恒频。实现变速恒频的风力发电机组有很多种,其中永磁同步直驱式风力发电机由于不需要齿轮箱,因而改善风能转换效率,减小维护,降低了噪音,提高可靠性,本文以永磁同步直驱式发电系统为研究对象。 本文针对永磁同步直驱式发电双PWM变换器系统,首先在对变速恒频理论研究的基础上,对风力机的数学模型进行了分析,完成了对风力机的最大风力跟踪模拟仿真。由于发电机发出的电随着风速的不断变化,因此就靠控制变换器来实现恒压恒频的电压并送入电网。其次在对永磁同步发电机和变换器的数学模型研究的基础上提出了对整流侧和电网侧变换器分开控制,控制整流器来控制发电机的转速,控制逆变器来实现稳压和恒频的向电网输送电压。并对逆变器侧的直流电容和电感选值给出了范围,在这些理论基础上对逆变器进行了MATLAB/SIMULINK仿真,给出了仿真结果。在前面理论分析的基础上,针对逆变器部分做了硬件和软件的设计。选用智能功率模块(IPM)作为逆变器,采用霍尔电压、电流传感器实现了对电压电流的采样,控制器选用TMS320F2407A,并制作了对采样信号处理电路板、PWM信号处理电路板和传感器电路板,编写了程序。
上传时间: 2013-06-17
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随着煤炭、石油和天然气等化石燃料迅速消耗,以及由此带来的能源危机与环境污染日益加剧,近年来世界各国都在积极寻找和开发新的、清洁、安全可靠的可再生能源。太阳能具有取之不尽、用之不竭和清洁安全等特点,是理想的可再生能源。20世纪70年代后,太阳能光伏发电在世界范围内受到高度重视并取得了长足进展。太阳能光伏发电技术作为太阳能利用的一个重要组成部分,并被认为是二十一世纪最具发展潜力的一种发电方式。太阳能光伏发电系统的研究对于缓解能源危机、减少环境污染以及减小温室效应具有重要的意义。 由于太阳能电池阵列是光伏发电系统的核心部件和能源供给部分,因此在光伏发电系统仿真模型的研究中,太阳电池阵列仿真模型的研究至关重要。本文根据硅太阳电池的工程用数学模型建立了太阳能电池阵列的MATLAB仿真模型,分析了太阳辐射强度和温度对太阳电池阵列仿真模型精度的影响,提出了在不同太阳辐射强度时参数的优化设计计算公式,并将仿真结果与实际太阳电池阵列的测量结果进行了比较。 基于太阳能电池阵列的仿真模型,本文建立了太阳能光伏发电系统最大功率点跟踪MATLAB仿真模型,并对两种常用最大功率点跟踪方法进行了仿真比较研究,验证了理论分析的正确性。 本文针对目前应用广泛的太阳能独立光伏发电系统进行了研究,对系统中常用的DC/DC变换器拓扑及其优缺点进行了总结,并研究了一种新的带有双向变换器的太阳能独立光伏发电系统,对其主电路参数进行了设计,完成了基于TMS320F2812 DSP控制系统的硬件电路设计和软件设计。
上传时间: 2013-04-24
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开关电源具有体积小、重量轻、效率高、发热量低、性能稳定等优点,广泛应用于电子整机与设备中,在以往的AC-DC电路中,由二极管组成的不可控整流器与电力网相接,为在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网,使得功率因数较低。为了提高AC-DC电路输入端的功率因数,采用了功率因数校正。 本文采用TMS320F2812实现开关电源的功率因数校正,分析了DSP实现功率因数校正的控制方法和具体实现,对于软件中参数的标么值实现进行了理论推导,为了使输出功率在输入电压变化的一定范围内保持不变,采用了前馈电压,对于数字PI调节环采用了抑制积分饱和的方法,以防止系统失控。 论文中通过对AC-DC整流电路和加入Boost功率因数校正后的电路进行了Matlab的仿真,通过输入电压和输入电流波形的比较,可以很容易地看到功率因数的提高。 在具体的电路实现中,采用霍尔元件检测输入电感电流、输入电压和输出电压,经过DSP的A/D采样后,在DSP内部经过程序计算,输出PWM波形驱动MOSFET的开通与关断,使输入电感电流波形与输入电压波形一致。 本文实现了系统仿真,给出了仿真波形,分析了硬件设计电路并完成了电路的局部仿真,软件编程方面给出了主程序和各个子程序的软件流程图,提出了以后研究的方向。
上传时间: 2013-06-17
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随着科学技术的快速发展和数据采集系统的广泛应用,人们对数据采集系统的速度、精度、易操作性以及实时性的要求也在不断地提高。通用串行总线USB作为一种新型的微机总线接口规范,以其使用方便、易于扩展、速度快等优点而被广泛地应用于数据采集系统中。现场可编程门阵列最大的特点是结构灵活,开发周期较短,适合于实时信号处理,已被广泛应用于通信、数据采集、图像处理等诸多领域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述优点,设计了一种基于USB2.0技术和FPGA技术相结合的高速数据采集系统。 @@ 首先,对数据采集基本理论及系统相关技术进行了简单地介绍。 @@ 其次,对以ADC转换器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)为控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56,简称FX2)为主的数据采集系统进行了硬件设计和分析,并在此设计的基础上给出相应的原理图、PCB。硬件设计主要包括FPGA与ADC和FX2之间的接口电路设计以及硬件逻辑设计。 @@ 再次,根据系统需求,对系统软件部分进行了设计,分三部分:一是为满足FX2在USB上的最大传输速率而编写的固件程序;二是在PC机中的WindowsXP系统下利用GPD编写USB设备驱动程序;三是充分了解FX2的主要功能特点,并编写出应用程序。 @@ 最后,对系统的软硬件进行了调试,给出了调试结果和分析,对出现的问题给出了解决方案。结果表明,系统符合设计要求。 @@关键词:USB2.0;FPGA;SOPC;数据采集;固件;
上传时间: 2013-06-21
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互联网、移动通信、星基导航是21世纪信息社会的三大支柱产业,而GPS系统的技术水平和发展历程代表着全世界卫星导航系统的发展状况。目前,我国已经成为GPS的使用大国,卫星导航产业链也已基本形成。然而,我们对GPS核心技术(即如何捕获卫星信号并保持对信号的跟踪)的研究还不够深入,我国GPS产品的核心部分多数还是靠进口。因此,对GPS核心技术的研究是非常紧迫的。 本文首先介绍了GPS的定位原理,之后阐述了GPS接收机的基本原理一直接扩频通信和GPS信号的结构与特性。从这些方面出发研究接收机基带处理器的捕获与跟踪设计方案。 设计过程中,先详细分析了滑动相关的捕获算法和基于FFT的快速捕获算法,并利用matlab进行了验证。由于前者灵活性好且可捕获到高精度的码相位和载波频率,适合于本文的硬件接收机,所以本文确定了滑动相关的捕获方案。 接着分析了跟踪环路的特点,跟踪模块采用码跟踪环和载波跟踪环耦合的方法实现。由于GPS系统通常工作在非常低的信噪比环境中,而非相干环在低信噪比下环路跟踪性能较好,所以码跟踪环采用非相干(DDLL)环实现。这种跟踪环路采用的鉴相器是能量鉴相器,对数据的调制和载波相位都不敏感,鉴相器不会产生不确定量。由于输入信号存在180°相位翻转,而COSTAS锁相环允许数据调制,对I支路和Q支路信号的180°相位翻转不敏感,所以载波跟踪环采用COSTAS锁相环实现。上述算法在matlab环境下得到了验证。 基带处理器电路的主要模块在Quartus II8.0开发平台上利用VHDL硬件描述语言实现。然后利用EDA仿真工具ModelSim-Altera6.1g进行了逻辑仿真。本设计满足系统功能和性能的要求,可以直接用于实时GPS接收机系统的设计中,为自主设计GPS接收机奠定了基础。 最后,由于在弱电磁环境下,捕获失锁后32PPS信号会丢失。所以设计了一个能授时和守时的算法去得到与GPS时同步的精确授时秒信号。并且实现了这个算法。
上传时间: 2013-04-24
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