一種應用于汽車渦輪增壓器葉片溫度檢測的雙通道數(shù)據(jù)采集卡，該卡由峰值檢測、串行A/D構成模擬電路和由FPGA構成整個數(shù)字電路而組成。重點設計了FPGA內(nèi)部串并轉(zhuǎn)換電路和FIFO，經(jīng)仿真和實驗驗證，串并轉(zhuǎn)換和FIFO的應用大大簡化了采集卡的復雜程度，提高了系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，在信號高速處理方面具有一定的應用價值。
　　0引言
　　渦輪增壓近年來是一個熱門話題，早些年主要是大眾汽車推出了一些渦輪增壓車型，比如寶來、帕薩特車型就都是渦輪增壓的典型代表。最近兩年，渦輪增壓有方興未艾之勢，不僅大眾以及通用品牌推出了小排量的1.4TSI渦輪增壓和1.6T渦輪增壓動力，就連一些自主品牌也紛紛大打渦輪增壓的好牌。
　　渦輪增壓實際上是一種空氣壓縮機，通過壓縮空氣來增加進氣量。它是利用發(fā)動機排出的廢氣慣性沖力來推動渦輪室內(nèi)的渦輪，渦輪又帶動同軸的葉輪，葉輪壓送由空氣濾清器管道送來的空氣，使之增壓進入氣缸。當發(fā)動機轉(zhuǎn)速增快，廢氣排出速度與渦輪轉(zhuǎn)速也同步增快，葉輪就壓縮更多的空氣進入氣缸，空氣的壓力和密度增大可以燃燒更多的燃料，相應增加燃料量和調(diào)整發(fā)動機的轉(zhuǎn)速，就可以增加發(fā)動機的輸出功率了。
　　汽車上安裝的渦輪增壓器在全負荷工作狀態(tài)下其轉(zhuǎn)速可達每分鐘8萬到12萬轉(zhuǎn)。工作溫度高達600～900℃，如圖1.而渦輪葉片會產(chǎn)生1000℃的高溫，可以說它的工作條件最為惡劣。
　　
　　圖1 渦輪增壓發(fā)動機引擎排氣管工作狀態(tài)
　　看到這些渦輪增壓工作時的照片，就不難理解配置渦輪增壓發(fā)動機的車為什么容易自燃了，這就是一塊燒紅的鐵，不出事故則已，一旦燃油泄漏，沾上高溫工作中的渦輪增壓器，瞬間高溫會引燃汽油，繼而導致爆炸。為什么會產(chǎn)生這么高的溫度呢？因為渦輪增壓器溫度=廢氣溫度+渦輪快速轉(zhuǎn)動摩擦溫度+進氣空氣壓縮溫度。不難理解渦輪燒紅是正
　　常工作狀態(tài)。改善這一工作條件的辦法就是散熱，渦輪本體內(nèi)部有專門的機油通道（散熱和潤滑）和水道，通過油冷和水冷雙重散熱，降低增壓器的溫度。
　　1雙通道渦輪增壓葉片溫度采集卡
　　針對上述情況，對增壓器散熱尤其重要，所以設計一套根據(jù)增壓器工作溫度不同而做相應調(diào)整的冷卻系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的難點在于對渦輪葉片溫度的采集。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中通常采用并行數(shù)據(jù)總線方式進行控制信號傳輸和數(shù)據(jù)交換。在以往的設計中，大量使用中小規(guī)模集成電路及分立元件搭建總線數(shù)據(jù)采集和控制功能模塊，不僅占用較大的印制板面積，而且設計工作量大，時序控制復雜，采集速度不理想。
　　將FPGA應用到該系統(tǒng)的設計中可以有效地解決上述問題。FPGA可以實現(xiàn)許多中小規(guī)模集成電路的功能，因此可以有效地減少印制板上功能模塊的面積，同時減少系統(tǒng)體積。利用FPGA的在線編程和仿真功能可以模擬系統(tǒng)各類信號的時序，大大提高設計效率。所以設計了基于FPGA的雙通道溫度數(shù)據(jù)采集卡，原理框圖如圖2所示。整個采集系統(tǒng)分為采集模塊、高速緩存模塊、邏輯控制及接口模塊三大部分。