X射線檢測儀控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
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2．1 共有模塊
2．1．1 微控制器(MCU)
X射線檢測儀控制系統(tǒng)各個(gè)單元在電路設(shè)計(jì)中都有一些共有模塊，其中4個(gè)單元都采用Infineon 16位微控制器系列中的XC164CS作為每個(gè)單元的控制芯片。Infineon系列微控制器在汽車助力轉(zhuǎn)向、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火控制、車身控制以及汽車安全控制方面有廣泛的應(yīng)用，適應(yīng)在惡劣環(huán)境下工作，是汽車電子領(lǐng)域的主流高檔單片機(jī)品牌之一，并且現(xiàn)在也廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)控制領(lǐng)域，所以選用這款微控制器能提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
2．1．2 IO隔離
每個(gè)控制單元的MCU與外圍芯片之間都采用ADI公司iCoupler系列數(shù)字隔離器進(jìn)行數(shù)字隔離?；趇Coupler工藝的數(shù)字隔離器在集成度、性能、功耗、易用性和可靠性方面都要優(yōu)于光耦合器，高達(dá)到5 000 Vrms高壓隔離性能，并且iCoupler器件是配套齊全的器件，除了常用的旁路電容以外無需外部元件，同時(shí)能以較高的數(shù)據(jù)速率(達(dá)100 Mbps)和較短的傳播延遲(18 ns)比較快速地工作，它們還具有延長的工作壽命，不存在LED的耗壞問題。因此選用iCoupler系列數(shù)字隔離器作為IO數(shù)字隔離，能進(jìn)一步提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
2．1．3 CAN總線
CAN總線是一種有效支持分布式控制或?qū)崟r(shí)控制的串行通信網(wǎng)絡(luò)。由于CAN總線具有通信速率高、開放性好、報(bào)文短、糾錯(cuò)能力強(qiáng)以及控制簡單、擴(kuò)展能力強(qiáng)、系統(tǒng)成本低等特點(diǎn)，越來越受到人們的關(guān)注，應(yīng)用的領(lǐng)域也越來越廣。所以選用CAN總線作為整個(gè)控制系統(tǒng)的總線。
CAN節(jié)點(diǎn)一般采取CAN控制器或CAN接口芯片和總線驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成，具體有3種構(gòu)成形式：1)獨(dú)立CAN通信控制器和驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成；2)帶控制功能的I／O器件和CAN驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成；3)帶在片CAN微控制器和CAN驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成。本系統(tǒng)采用第3種形式，有利于簡化電路設(shè)計(jì)，在冗余設(shè)計(jì)時(shí)便于程序控制，如圖3所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/162223.htm
CAN冗余有完全冗余和部份冗余兩種。完全冗余就是雙控制器冗余：雙控制器+雙驅(qū)動(dòng)器+雙總線。部分冗余有兩種形式：1)雙驅(qū)動(dòng)器冗余：單控制器+模擬開關(guān)+雙驅(qū)動(dòng)器+雙總線；2)雙總線冗余：單控制器+單驅(qū)動(dòng)器+模擬開關(guān)+雙總線。而XC164CS采用了強(qiáng)大的增強(qiáng)的C166S V2內(nèi)核架構(gòu)并帶有TwinCAN模塊，其包含兩個(gè)可以獨(dú)立操作的CAN節(jié)點(diǎn)，完全能履行CAN2．0B規(guī)范，所以本系統(tǒng)采用部分冗余中的雙驅(qū)動(dòng)冗余，這樣的冗余設(shè)計(jì)增強(qiáng)了控制系統(tǒng)穩(wěn)定性。
2．2 運(yùn)動(dòng)控制單元
步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量，從而達(dá)到精確定位的目的；同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。X射線檢測儀共有4個(gè)步進(jìn)電機(jī)，采用日本東方電機(jī)AS66AC步進(jìn)電機(jī)，分別控制載物臺(tái)的二維移動(dòng)、X射線管上下移動(dòng)、以及像增強(qiáng)器和X射線CCD成像器的上下移動(dòng)，它們是整個(gè)檢測系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)完成單元，所以步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)至關(guān)重要。
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