風(fēng)機(jī)光電編碼器信號(hào)處理電路設(shè)計(jì)
作者:石家莊風(fēng)機(jī) 日期:2015-9-9 瀏覽:2069
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石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬系統(tǒng)中,由于慣量補(bǔ)償及其風(fēng)剪、塔影效應(yīng)補(bǔ)償?shù)男枰仨殞?shí)時(shí)計(jì)算原動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、加速度、及其轉(zhuǎn)子所在位置。故本文采用無(wú)錫科瑞特公司生產(chǎn)的E682.CWZlX型增量式光電編碼器,計(jì)算原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)子位置計(jì)算,該編碼器由50t電源供電,脈沖信號(hào)差動(dòng)輸出,每轉(zhuǎn)可以產(chǎn)生2048個(gè)脈沖。而DSP2812具有兩個(gè)事件管理器(EV),每個(gè)事件管理器具有三個(gè)捕獲單元,同一事件管理器模塊的兩個(gè)捕獲單元可設(shè)置成正交捕獲模式,連接電機(jī)測(cè)速編碼器可獲得四倍頻的脈沖和旋轉(zhuǎn)方向輸出。光電編碼器信號(hào)處理電路。差分信號(hào)接收芯片AM26LS32將增量式光電編碼器輸出差動(dòng)信號(hào)合成單端信號(hào)A、B、Z,單端信號(hào)A、B、Z經(jīng)過(guò)高速光耦6N137進(jìn)行光耦隔離并送入事件管理器相應(yīng)的捕獲口。利用差動(dòng)信號(hào)傳輸,可以有效解決干擾和遠(yuǎn)距離傳輸問(wèn)題,為進(jìn)一步消除干擾,編碼器脈沖輸出線采用8芯屏蔽線進(jìn)行信號(hào)傳輸。而且增量式光電編碼器反饋脈沖信號(hào)的4倍頻,更加提高了信號(hào)分辨率。
這里有必要對(duì)高速光耦6N1 37作以簡(jiǎn)單介紹,6N1 37光耦合器是一款用于單通道的高速光耦合器,轉(zhuǎn)換速率高達(dá)1 0MBit/s,其內(nèi)部有一個(gè)850nm波長(zhǎng)的A1GaAs LED和一個(gè)集成檢測(cè)器組成,其檢測(cè)器由一個(gè)光敏二極管、高增益線性運(yùn)放和一個(gè)肖特基二極管鉗位的集電極開(kāi)路三極管組成。具有溫度、電流和電壓補(bǔ)償功能,高的輸入輸出隔離,LSTTL/TTL兼容,高速(典型為10MBd),5mA74的極小輸入電流。信號(hào)從腳2和腳3輸入,發(fā)光二極管發(fā)光,經(jīng)片內(nèi)光通道傳到光敏二極管,反向偏置的光敏管光照后導(dǎo)通,經(jīng)電流一電壓轉(zhuǎn)換后送到與門的一個(gè)輸入端,與門的另一個(gè)輸入為使能端,當(dāng)使能端為高時(shí)與門輸出高電平,經(jīng)輸出三極管反向后光電隔離器輸出為低電平。
當(dāng)輸入信號(hào)電流小于觸發(fā)閾值或使能端為低時(shí),輸出高電平,但這個(gè)邏輯高是集電極開(kāi)路的,可針對(duì)接收電路加上拉電阻或電壓調(diào)整電路。6N137光耦合器的使用需要注意兩點(diǎn):第一是6N1 37光耦合器的第6腳Vo輸出電路屬于集電極開(kāi)路電路,必須上拉一個(gè)電阻;第二是6N137光耦合器的第2腳和第3腳之間是一個(gè)LED,必須串接一個(gè)限流電阻。利用SCI串行通訊實(shí)現(xiàn)上位PC機(jī)與DSP之間的實(shí)時(shí)通信,完成后續(xù)的石家莊風(fēng)機(jī)廠模擬器的監(jiān)控,例如原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信息、原動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩信息等的實(shí)時(shí)反饋檢測(cè),有利于下一步雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)模擬平臺(tái)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。實(shí)驗(yàn)所設(shè)計(jì)的SCI通訊電路既可用于RS.485方式,亦可以用于RS.232方式,眾所周知,RS.485以差分信號(hào)進(jìn)行信號(hào)傳輸,抗干擾性強(qiáng),傳輸距離長(zhǎng),接口一般使用兩根信號(hào)線和兩根信號(hào)返回線傳輸形式,且~般使用屏蔽線。而RS.232為電壓型信號(hào)傳輸,其損耗大,傳輸距離短,接口使用一根信號(hào)線和一根信號(hào)返回線而構(gòu)成共地的傳輸形式。
顯然RS.485更適合于后續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)通信,然而為簡(jiǎn)單起見(jiàn),實(shí)驗(yàn)調(diào)試中僅用NRS.232調(diào)試,故僅對(duì)其作以簡(jiǎn)單介紹。PC機(jī)配置的是RS.232標(biāo)準(zhǔn)串行接口,RS.232是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)指定的一種串行總線的物理接口標(biāo)準(zhǔn),此標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了串行通信中主控模板和從屬模塊之間的物理連接線路的機(jī)械、電氣、功能和過(guò)程特性,兩端都必須遵循共同約定。其標(biāo)準(zhǔn)總線為25線,但實(shí)際中常用簡(jiǎn)化了的9線接口或者是本設(shè)計(jì)中采用的3線(地線、發(fā)送線、接收線)傳送的方式。由于RS-232接口與TTL電平不兼容,故必須采用接口芯片予以處理,文中采用MAX31 60實(shí)現(xiàn)RS一232電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換,高速光耦6N1 37實(shí)現(xiàn)了75SCI模塊與外部電路的光耦隔離。下面對(duì)串口接口芯片作以簡(jiǎn)單介紹,MAX3 160是MAXIM公司推出的可編程多協(xié)議收發(fā)器件,通過(guò)對(duì)其管腳的編程控制可實(shí)現(xiàn)雙收雙發(fā)RS.232接口或單路RS485/422收發(fā)功能。該芯片采用獨(dú)特的低壓差發(fā)送輸出級(jí)和內(nèi)部雙電荷泵結(jié)構(gòu),在+3V~+5.5V電源供電時(shí),可滿足RS.232和RS一485/422協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。