Transcript Wlasciwa Uklad sterowania linijka CCD

POLITECHNIKA KOSZALIŃSKA
WYDZIAŁ ELEKTRONIKI
i INFORMATYKI
PRACA DYPLOMOWA MAGISTERSKA
Grzegorz Glinka
„Układ sterowania linijką CCD”
Kierunek: Elektronika i Telekomunikacja
Rodzaj studiów: Dzienne magisterskie
Specjalność: Optoelektronika i Fotoenergetyka
Promotor: dr inż. Leszek Bychto
KOSZALIN 2006
Cel pracy
Celem pracy było zaprojektowanie oraz
wykonanie układu służącego do sterowania
linijką CCD
Realizacja celu pracy wymagała
wykonania następujących zadań:
 Analiza działania oraz sposobów sterowania sensorami
liniowymi CCD
 Opracowanie projektu oraz wykonanie układu sterującego
linijką CCD
 Analiza poprawności działania układu sterującego
Zastosowanie sensorów liniowych
CCD
Sensor do detekcji obrazów
barwnych
4
14
Clamp
Vout-R
2
Clamp
Bramka odczytu
Rejestr CCD
D14
D15
Driver
11 ΦROG-B
2700
Driver
12 ΦROG-G
2700
Driver
13 ΦROG-R
D63
S1
3
2700
D63
S1
Clamp
Vout-G
Bramka odczytu
Rejestr CCD
D14
D15
Vout-B 20
D63
S1
Φ2
D14
D15
Vcc
Bramka odczytu
Rejestr CCD
Clamp Pulse
Generator
Driver
21
1
10
GND
ΦRS
Φ1
SONY ILX533K
System detekcji z wykorzystaniem
sensora liniowego CCD
Sekcja przetwarzania sygnałów
z sensora liniowego CCD
Sensor liniowy
CCD
Układ
CDS
ADC
Sygnały sterujące sensorem
Sekcja sterowania
Pamięć
Logika
sterująca
Interfejs
Możliwe sposoby realizacji
sterowania sensorem



Moduł sensora ILX533K
Złącze doprowadzenia sygnałów sterujących oraz
odbioru wyjściowych sygnałów analogowych CCD
Sensor SONY
ILX533K
Sygnały sterujące sensorem
Początek odczytu sygnału „nowej linijki”
Odczyt ładunku z
elementów fotoczułych
do rejestru CCD
ROG
Transfer ładunku w rejestrze CCD
jeden piksel
1
2
RS
Schemat blokowy systemu
sterującego – logika sterująca
Licznik
Funkcje
dodatkowe wyzwalanie
Blok
wyjściowy
Sygnał
enable
Sygnał
zegarowy
Dzielnik
częstotliwości
Sygnały
dodatkowe
(impulsy wyzwalania
oscyloskopu)
Φ1
Sygnały
Φ2
sterujące
ΦRS
sensorem
ΦROG
Blok wstępnego
formowania
sygnałów
sterujących
Układ reprogramowalny
Środowisko programowe: MAX+PLUS II
Logika sterująca – schemat ideowy
Blok wstępnego formowania
sygnałów sterujących
Licznik
Blok wyjściowy
Funkcje
dodatkowe
Dzielnik
częstotliwości
Wejście zegarowe
Wejście enable
Wyjścia sygnałów sterujących
sensorem oraz sygnałów
dodatkowych
Wynik symulacji logiki sterującej –
otrzymane sygnały sterujące
Ustalenie właściwych parametrów czasowych sygnałów sterujących:
poprzez dobór częstotliwości sygnału zegarowego oraz
stopnia podziału w bloku dzielnika częstotliwości.
Układ sterujący
Blok
zasilania
Gniazda Cinch wyprowadzeń sygnałów wyjściowych
R G B sensora oraz sygnałów dodatkowych
Źródło sygnału
zegarowego
Złącze do
połączenia
z modułem
sensora CCD
Układ reprogramowalny
Złącze
JTAG
Złącza portów I/O
Interfejs programujący
Interfejs
ByteBlaster™ parallel port
download cable
zgodny ze standardem JTAG
Uzyskane sygnały sterujące
Odczyt ładunku z
elementów fotoczułych
ROG
Transfer ładunku w rejestrze
1
2
RS
Częstotliwość sygnałów sterujących wynosi 750kHz,
uzyskane sygnały sterujące posiadają kształt i parametry
właściwe dla sterowania sensorem ILX533K.
Sygnał wyjściowy sensora
5
napięcie [V]
4,8
4,6
4,4
4,2
4
5
Jeden
piksel
Fragment sygnału niosący
informacje o oddziałującym świetle
Piksele optycznie ciemnie linijki
czas
Piksele efektywne
napięcie [V]
4
3
2
1
0
czas
Sygnał wyjściowy sensora c.d.
Impuls powstały w wyniku oświetlenia środkowego
obszaru linijki CCD
4,8
napięcie [V]
4,6
Sygnał linii
następnej
Sygnał linii
poprzedniej
4,4
4,2
4
3,8
Czas odczytu całej linijki ≈ 4ms
czas
Podsumowanie
Dla realizacji celu pracy został zaprojektowany oraz wykonany układ
sterujący sensorem liniowym ILX533K.
Wykorzystany został reprogramowalny układ logiczny
Otrzymane sygnały sterujące posiadają kształt oraz parametry zgodne z
wynikami otrzymanymi podczas symulacji, jednocześnie kształt i parametry
uzyskanych sygnałów są właściwe dla sterowania linijką ILX533K
W końcowym etapie stopień wykorzystania układu reprogramowalnego
wyniósł 22%  możliwość dalszego rozszerzania funkcji układu
Kolejny etap: zaprojektowanie oraz wykonanie sekcji przetwarzania sygnałów
z sensora liniowego. Ostateczny cel: umożliwienie obserwacji efektu działania
sensora liniowego na monitorze komputera PC
Propozycja realizacji sekcji
przetwarzania A/D
Układ
reprogramowalny
convert
CNV
CNV
CNV
data in
SDI
A
IN+
SCK
SDO
SDI
IN+
B SDO
SCK
SDI
IN+
C SDO
SCK
clk
R
G
Sygnały wyjściowe sensora
liniowego
 250kSPS
 16-bitowa rozdzielczość
 Szeregowy interfejs
 Możliwość łączenia wielu
przetworników A/D w łańcuch
B
Pamięć
Logika
sterująca
PC
Dziękuję za uwagę