基于dsp的加热辊旋转温度变送器设计

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1、扬州大学大学生科技创新基金项目结题报告书项目名称：基于DSP的加热辊旋转温度变送器设计项目序号：C11048负责人：杜佳玮所在学院：扬州大学水利与能源动力工程学院起止时间：2011年4月至2012年3月结题时间：2012年3月扬州大学大学生科技创新基金项目结题报告书结题者代表情况姓名杜佳玮性别男出生年月1990.11学校扬州大学学院系所能源与动力工程学历博士专业电气工程及其自动化学制四年入学时间2008.9作品名称光伏电池-水泵供电转化器通讯地址江苏省扬州大学扬子津校区90128信箱邮政编码225127移动电话15298466757其他作者情况姓名性别

2、年龄学历所在单位陈磊男23本科能动电气0802刘储元男23本科能动电气0802王炳星男22本科能动电气0801吴斌男23本科能动电气0801张俞骋男23本科能动智能0802王树人男22本科能动电气0901指导者情况姓名蒋伟性别男职称讲师/博士通讯地址江苏省扬州市扬州大学扬子津校区能动学院工作单位扬州大学能动学院邮政编码225127固定电话0514-87978607移动电话13092076085一、研究计划要点及执行情况概述。（项目任务书规定的研究开发内容和目标，项目执行情况的评价，包括哪些内容作了必要的调整和变动，哪些研究内容未按计划进行，原因何在。）

3、1.1研究内容和目标1)研究内容执行情况A．提出的设计方案采用铂热电阻（Pt100），设计测温范围在0℃～400℃。整个系统由转子和定子组成，定子通过线圈将电能传给转子，然后转子的温度信号再通过线圈传回定子，并通过两块DSP分别控制。DSP芯片选用Freescale公司的MC56F8013；B．转子被制作成环形PCB，直接安装在加热辊转轴上，随转轴一起旋转，实时采集Pt100的电阻值，通过采样电路转换成0～3.3V电压，再利用DSP芯片将其转换成对应占空比的PWM信号传回定子进行后续处理。；C．定子安装在加热辊外部，一方面，利用DSP芯片产生PWM信号

4、驱动开关管产生交变电压给转子供电；另一方面，接收转子回传的与温度呈对应关系的PWM信号，经过处理转换成电压信号送到DSP进行转换。根据转子回传的PWM信号的占空比不同，被转换成电压信号的电压也不一样，如此反应温度的不同，再由DSP精确完成电压信号至与最终输出标准信号呈对应关系的PWM信号的转换，并通过AD标准电流信号；2)研究目标评价计划设计出一套电磁感应供电多路传输旋转温度变送系统，用于对高速旋转转子的温度进行测量。符合当代工业技术改造、创新的要求。并且旋转温度变送器的报警监测功能的实现，为工业现场危险情况的及时预警、应对，提供了便利条件，有利保障工

5、人人身安全，减少突发事件对企业造成的损失。1.2项目执行情况1)项目已有的基础在对项目原理深入理解的基础上，已完成对系统原理图的绘制，并通过计算机仿真，在理论上得到实现。非接触式供电仿真电路由变压器、初级变换电路和次级变换电路组成。初级变换电路由驱动模块电路、功率开关管和缓冲卸荷电路组成，驱动电路产生一组互补的PWM触发信号来驱动一对推挽式功率开关管，通过开关管的开通、关断产生交流电压，再通过变压器将能量耦合到副边次级变换电路，最后通过整流滤波得到直流供电电压。从仿真结果可以看出，非接触式供电电压能达到5V，满足旋转采样装置的稳压要求。从理论上认为此方

6、法具有可行性。在已有原理图基础上进行了简单硬件制作，并进行了调试。1)拟解决的问题a.实现转子在高速状态下的温度测量；b.解决转子在高速旋转状态下测量电路的供电问题；c.解决多路测量时测温信号的串行通信传输问题。一、二、研究工作主要进展和所取得的成果。（主要解决的关键技术与创新点，主要技术与经济指标完成情况，项目实施的绩效等，包括代表性成果介绍，说明其水平和影响，并简要阐述其科学意义或应用前景等）2.1关键技术与创新点1)关键技术1.系统设计，包括转子硬件设计，定子硬件设计选择；2.转子的dsp软件设计；3.定子的dsp软件设计；4.电机的V/F控制在

7、软件中的实现。2)创新点A.给旋转采样装置供电和进行多路测温是本设计的关键。转子在工作时高速旋转，因此旋转采样装置的电源不能以有线方式连接，所以本设计利用电磁感应耦合非接触电能传输技术进行供电，以及利用基于Manchester编码的串行通信技术解决多路测温信号的传输问题。B．非接触电能传输技术与传统的有线传输方式比较，优势在于可以实现非接触传输。而实现这一过程主要在于原边线圈和副边线圈之间存在大气隙。而空气的磁阻远大于铁芯的磁阻，所以磁路的磁动势降主要分布在空气磁路上，随着空气磁路磁阻的增加，需要在原边线圈产生较大的激励电流，激励电流增加，一方面增大电

8、磁结构体积和质量，另一方面降低了电能传输的效率。为了减小电磁结构体积和增加传输效率，在原边线圈