增量式编码器输出两列正交的方波脉冲信号(A,转轴每扭转一周,光电编码器分为增量式、绝对式以及夹杂式3类,脉冲发生器输出必然的脉冲数,增量式编码器因为性价比高而使用普遍。Z脉冲可用于计较转速,也可用于消弭计较中所发生的堆集误差[2]。脉冲编码器取被测轴刚性毗连。

信号处置系统电如图1所示,以DSP芯片做为伺服驱动器的焦点处置器,完成数据处置和节制算法;做为脉冲或模仿量输出接口,对信号的每一位都用门电进行驱动,以高速婚配其他芯片进行消息互换。因为FPGA内部是硬件电,能实现实正的并行处置,这种预处置或后处置操做能够使DSP专注于复杂算法的实现,系统运转正在准并行形态,加速了处置速度[1]。

永磁同步电机的速度闭环节制过程中,必需及时检测电机转子及转速消息,其检测切确性间接影响对电机的节制精度。永磁同步电动机采用光电脉冲编码器检测电动机转子检测。间接闭环节制时必需及时丈量轴的进给,进给轴的采用光栅尺来检测。

被普遍使用于数字交换伺服电机中检测转子。增量式编码器还输出一每转一周脉冲(Z)的信号,所以能够通过脉冲频次来丈量实现转速。光电脉冲编码器是一种把角位移量为脉冲信号的检测元件,计较A或B列脉冲的个数能够获得偏移量,B),其输出脉冲的频次取转速成反比,操纵其相位关系能够确定电机的扭转标的目的。增量式脉冲编码器输出波形如图2所示。

按照设想要乞降分析估算整个电所需要的管脚个数,本设想选用APA300。它是Actel公司PA系列产物之一,是一种嵌入式可编程逻辑器件。APA300采用CMOS SRAM制制工艺,利用SRAM来存储编程数据,具有高密度(可用逻辑门30万,2个PLL)、高速度、低功耗等特点,并且APA300的I\O口有290个,完全合适本伺服系统设想的需要。

光栅尺是将光源、两块长光栅(动尺和定尺)、光电检测器件等组合正在一路形成的光栅传感器。光栅尺输出的是电信号,动尺挪动一个栅距,输出电信号便变化一个周期,它是通过对信号变化周期的丈量来测出动就取定就职相对位移。目前利用的光栅尺的输出信号一般有两种形式:相位角相差90的2方波信号和相位顺次相差90的4正弦信号。这些信号的空间周期为W。本系统光栅尺输出的信号为方波信号,输出同样能够发生A相、B相和Z相3个电信号,A相信号为从信号,B相为副信号,两个信号周期不异,均为W相位差90,Z信号能够做为较准信号以消弭累积误差[3]。因为光电编码器取光栅尺发生特征不异的信号,因而本文只引见光电编码器信号的处置。

编码器输出的相差为90的方波信号PBA、PBB别离经D触发器处置后输入到辨向电。D触发器感化是对信号进行整形,从而消弭了输入信号中尖峰脉冲带来的影响,提高了系统的抗干扰机能。由图3可知细分辩向电的输入是编码器经整形滤波后的A、B信号,时钟clkh、clkl,复位信号reset,输出有错误信号error,标的目的信号updown,输出的细分信号pulse。仿线 计数电

图2给出了编码器A、B、Z信号的变化环境。正在A信号的下降沿采集B信号,就能够判断出活动标的目的。图中前半部门为正向活动,A信号的上升沿及下降沿均比B信号超前1/4周期,正在A信号下降沿采集的B信号为“1”;后半部门为反向活动,A信号的上升沿及下降沿均比B信号畅后1/4W,正在A信号下降沿采集到的B信号为“0”。按照采集到的活动信号标的目的和A信号变化的周期数用计数器进行计数(正向计数或逆向计数),就能够测算出偏移量。正在本伺服系统中,用到的电机编码器为6000线,为了获得更高精度的偏移量,A、B信号需要进行细分。若是同时考虑A、B信号上升沿和下降沿的各类环境,就能够实现信号四细分,其次要电有:细分辩向、计数电等。以上功能能够由通用数字集成电来完成,但这种设想方式所用芯片多,布局复杂。也能够通过单片机以及一些外围芯片来完成,只是这种方式通用性差,编程复杂,并且增大了单片机的承担,使单片机响应其他事务的及时性变差。 跟着大规模可编程逻辑器件(CPLD:复杂可编程逻辑器件;FPGA:现场可编程门阵列)的飞速成长,保守的电设想方式已大为改不雅。很多保守的逻辑电完全能够用可编程逻辑器件来取代,而且可提高系统的靠得住性,减小PCB的面积,使产物小型化,还有益于学问产权。操纵EDA(电子设想从动化)手艺设想可编程逻辑器件已成为现代电子设想的一种必然趋向。本文所引见电就是基于FPGA芯片完成的。 该电设想有如下要求:操纵FPGA芯片完成双编码器信号处置、四细分及辨向功能、32位可逆计数器、取DSP的并行接口电。编码器A、B信号做为输入信号,经四细分、辨向后,为32位可逆计数器供给计数脉冲和标的目的信号[4]。

本电采用Actel公司的Libero IDE 开辟平台进行设想。Libero IDE 为Actel公司的特地开辟平台,它包罗设想输入、编译、仿实、器件编程等功能。该平台利用便利,答应用户用道理图、VHDL言语、SmartDesign等多种输入方式进行设想。