8位串行；AD轉(zhuǎn)換器);
負(fù)載重量傳感器:XJC-Y04稱重傳感器；
AD轉(zhuǎn)換器:TLC1543(10位串行AD轉(zhuǎn)換器);
高度傳感器:超聲波測距儀；
AD轉(zhuǎn)換器:TLC1543(10位串行AD轉(zhuǎn)換器)；
貨叉升降速度傳感器:MPU6050 ;
AD轉(zhuǎn)換器:TLC1543(10位串行AD轉(zhuǎn)換器);
踏板輸出電壓AD轉(zhuǎn)換器:TLC549 (8位串行AD轉(zhuǎn)換器)。
[0026]如圖1所示，F(xiàn)PGA為核心的微控制器內(nèi)部主要包含以下幾個(gè)部分，分別是不同AD轉(zhuǎn)換器對應(yīng)AD轉(zhuǎn)換控制模塊，顯示控制模塊，RAM,電源控制模塊，DSP模塊，速度輸出選擇模塊。各模塊的作用如下所述。
[0027](1) AD轉(zhuǎn)換控制模塊:AD轉(zhuǎn)換控制模塊主要產(chǎn)生AD轉(zhuǎn)換器正常工作所需的時(shí)序，并通過該模塊接收AD轉(zhuǎn)換后的結(jié)果。
[0028](2)顯示控制模塊:顯示控制模塊主要用于產(chǎn)生顯示屏顯示所需的時(shí)鐘電路，接收要顯示的數(shù)據(jù)，并發(fā)送給顯示屏顯示。
[0029](3) RAM模塊:RAM模塊主要用來存儲AD轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后的結(jié)果，需要使用這些結(jié)果的模塊通過地址選擇取出所需要的值。
[0030](4)電源控制模塊:電源控制模塊主要起到保護(hù)的作用，具體實(shí)施方案為:電源控制模塊對接收到的電流、電壓采樣模塊的值進(jìn)行判斷，當(dāng)產(chǎn)生電機(jī)堵轉(zhuǎn)或短路時(shí)，電流將會超出規(guī)定的值，這時(shí)電源控制模塊會迅速做出判斷并輸出相應(yīng)的信號，打開繼電器開關(guān)，關(guān)斷電源，禁止控制脈沖信號輸出，保護(hù)電機(jī)以及控制器。
[0031](5)速度輸出選擇模塊:速度輸出選擇模塊主要是針對防止駕駛員誤操作導(dǎo)致物料損壞而設(shè)計(jì)的。具體實(shí)施方案為:當(dāng)駕駛員踩動踏板，使貨叉升降時(shí)，速度輸出選擇模塊會進(jìn)行判斷此時(shí)的門架狀態(tài)，如果門架處于前傾或水平狀態(tài)，駕駛員踩動踏板時(shí)不會控制貨叉升降，速度輸出選擇模塊輸出信號為0 ;當(dāng)門架處于向后傾斜時(shí)，駕駛員踩動踏板時(shí)，速度輸出選擇模塊輸出對應(yīng)的速度值，并將其發(fā)送給DSP，DSP輸出相應(yīng)的脈寬調(diào)制信號，通過驅(qū)動模塊控制電機(jī)轉(zhuǎn)動。
[0032]圖2是本發(fā)明電動叉車起升電機(jī)控制器工作的流程圖；控制器上電后，檢測控制器的狀態(tài)，但檢測到無異常，控制器檢測是否有起升控制信號輸入，同時(shí)控制器實(shí)時(shí)采集起升電機(jī)的溫度、電流和電壓信號并判斷信號是否異常。全部信號正常情況下，F(xiàn)PGA接收駕駛員踩動踏板后產(chǎn)生的信號，F(xiàn)PGA通過速度輸出選擇模塊判斷電動叉車貨叉及門架的狀態(tài)決定是否輸出給定的速度信號。
[0033]速度選擇模塊的具體實(shí)施過程流程圖如圖3所示。速度選擇模塊的輸出分成以下幾種情況。
[0034](1)當(dāng)FPGA的速度輸出選擇模塊檢測貨叉上沒有帶負(fù)載，并且貨叉門架處于垂直狀態(tài)或后傾狀態(tài)，輸出給定速度信號。
[0035](2)當(dāng)FPGA的速度輸出選擇模塊檢測貨叉上沒有帶負(fù)載，并且貨叉門架處于前傾狀態(tài)，輸出速度信號為0。
[0036]3)當(dāng)FPGA的速度輸出選擇模塊檢測貨叉上帶有負(fù)載，并且貨叉門架處于后傾狀態(tài)，則輸出給定轉(zhuǎn)速信號給DSP，通過DSP內(nèi)部的矢量控制算法產(chǎn)生脈寬調(diào)制信號，并發(fā)送給驅(qū)動板驅(qū)動電機(jī)正或反轉(zhuǎn)。
[0037](4)當(dāng)FPGA的速度輸出選擇模塊檢測貨叉上帶有負(fù)載，并且貨叉門架處于垂直狀態(tài)或前傾狀態(tài)，輸出速度信號為0。
[0038]圖4、圖5、圖6、圖7、圖8是本發(fā)明電動叉車起升電機(jī)控制器中FPGA內(nèi)部部分功能模塊圖。圖4是TLC549控制模塊，圖5是電源控制模塊，圖6是TLC1543控制模塊，圖7是速度輸出選擇模塊，圖8是IXD12864顯示控制模塊。各模塊均用Verilog HDL硬件描述語言構(gòu)建而成，充分利用了 FPGA的并行執(zhí)行和抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。整個(gè)FPGA內(nèi)部采用模塊化設(shè)計(jì)思想，功能劃分清晰，具有很強(qiáng)的靈活性，同時(shí)為以后控制器的升級提供了便利條件。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于FPGA的電動叉車貨叉起升控制器，其特征在于:所述控制器包括以FPGA為核心的微控制器模塊、DSP模塊、輸入信號采集模塊、電源模塊、電源控制模塊以及電機(jī)驅(qū)動模塊，其中輸入信號采集模塊與FPGA模塊相連，電源模塊的輸入連接電動叉車的蓄電池，輸出連接FPGA和DSP模塊相連，DSP通過I/O接口與FPGA相連，DSP通過I/O 口與電機(jī)驅(qū)動模塊相連。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的電動叉車貨叉起升控制器，其特征在于:所述FPGA微控制器為Altera公司Cyclone II系列EP2C5Q208C8型號的FPGA芯片。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的電動叉車貨叉起升控制器，其特征在于:所述DSP模塊為TI公司TMS320F28335型號DSP芯片。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的電動叉車貨叉起升控制器，其特征在于:所述輸入模塊由檢測控制貨叉升降的踏板信號模塊，電機(jī)溫度檢測模塊，貨叉帶載重量、貨叉高度、貨叉起升速度檢測模塊組成，所述控制貨叉升降的踏板選用電子式踏板，輸出的電壓信號通過8位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC549與FPGA相連，所述電機(jī)溫度傳感器采用熱敏電阻，通過8位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC549與FPGA相連，所述貨叉帶載重量傳感器采用XJC-Y04稱重傳感器，通過10位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC1543與FPGA相連，所述貨叉高度傳感器采用超聲波測距儀，通過10位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC1543與FPGA相連，所述貨叉起升速度傳感器采用MPU6050，通過10位串行A/D轉(zhuǎn)換器TLC1543與FPGA相連。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的電動叉車貨叉起升控制器，其特征在于:所述的電源模塊為DC/DC轉(zhuǎn)換器，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入直接與叉車上的80V的直流電源轉(zhuǎn)相連，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出5V電壓與FPGA及DSP模塊相連，輸出的12V電源與外部的燈具相連。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于FPGA的電動叉車貨叉起升控制器，其特征在于:所述電源控制模塊是由FPGA輸出兩路信號與控制電源開關(guān)的繼電器相連。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于FPGA的電動叉車貨叉起升控制器，控制器通過檢測系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測貨叉起升控制信號，控制貨叉升降的起升電機(jī)的溫度，貨叉所帶負(fù)載的重量，貨叉相對地面的高度以及貨叉的升降速度；在FPGA內(nèi)部建立隨機(jī)存儲器(RAM)，通過地址查找，將FPGA檢測到的電機(jī)溫度、貨物重量、貨叉高度及貨叉升降速度實(shí)時(shí)保存到隨機(jī)存儲器中；所述控制器包括微處理器、電機(jī)驅(qū)動模塊、DSP模、若干個(gè)傳感器、AD轉(zhuǎn)換器，以及顯示模塊等；本發(fā)明所提到的控制器成本低，響應(yīng)速度快，集成度高，可以方便改進(jìn)、升級以及增加新的功能。
【IPC分類】B66F9/24
【公開號】CN105347266
【申請?zhí)枴緾N201510944632
【發(fā)明人】周原, 尚文東, 劉明山, 李曉坤, 曾穎
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月17日