通用电机数字控制平台硬件设计(精品).ppt

数字信号控制（DSC）技术基础物理与机电学院自动化系宁 宇1 DSP控制系统1.1 2810最小系统1.2 2812加外扩RAM基本系统1.3 外部接口扩展模块XINTF2 电机数字信号控制实验开发平台2.0 电机控制平台功能与结构2.1 功率驱动电路原理2.1.1整流电路2.1.2IPM逆变器电路2.1.3光电耦合驱动电路2.2电流及电压检测及处理电路2.3位置与转速信息输入及处理电路2.4故障综合及保护电路2.5串行通信监控电路2.6与单片机通信的SPI电路2.7 双口RAM及DMA电路 本章小结第五章 通用电机数字控制平台的硬件设计 从单片机中我们有一个最小系统的概念。DSP也可有最小系统。TMS320F2810最小系统如图所示。C28xDSP的最小系统的电路主要由F2810、30M有源晶振、电源芯片TPS767D318组成，外加复位电路及14脚的JTAG仿真口以方便烧写程序。图中x符号表示空脚。由于F2810内含Flash，因此不用外扩程序存储器。该最小系统不管是在仿真模式下还是在实时运行模式下都可正常使用。TMS320F2810 最小系统TPS767D318为5V输入，可产生3.3V和1.8V 的输出电压供DSP使用。同时该芯片产生的复位信号也可给DSP使用。TMS320F2810 最小系统2810无外部接口无外部接口XINTF，也无外部总线。也无外部总线。该电路在程序该电路在程序长度小于长度小于16K字时用起来很字时用起来很方便，因为仿方便，因为仿真时可将程序真时可将程序导入到导入到H0 SARAM和和L0 SARAM、L1 SARAM中运中运行，仿真完成行，仿真完成后再通过修改后再通过修改.cmd文件等方文件等方法将程序烧进法将程序烧进Flash中运行。中运行。但如果程序长但如果程序长度大于度大于16K字字则片内则片内SARAM的空的空间用于仿真就间用于仿真就不够用了。不够用了。X1/XCLKIN 振荡器输入。注意该脚由数字电源VDD供电,为1.8V(或1.9V),而不是3.3V的I/O电源.可以用一个二极管钳位或采用1.8V振荡器，确保输入电压不超过1.8V(或1.9V)。X2 振荡器输出。也可和X1/XCLKIN一起外接外部无源晶振，组成振荡电路。XRS 复位脚(输入)和看门狗复位(输出)。XRS可引起DSP运行的结束，PC指针将指向保存在0 x3FFFC0 中的地址。当XRS为1后，开始运行PC指向地址中所包含的代码。看门狗复位时该脚变低。该脚为漏极开路，内部上拉。外部也应接漏极开路驱动器。F2812外扩RAM系统 F2812可以通过XINTF外扩CY7C1041CV33(256K16位静态RAM，最大读写时间为8ns)存储器。如图1.10为2812外扩两片CY7C1041CV33时的电路示意图，电路其他部分略。这样整个系统就有了0.5M的外部RAM。在外扩了RAM后，仿真时程序可以导入外扩RAM中进行仿真，程序长度不受限制，这样程序的设计和调试就非常方便。在调试完后可通过修改.cmd文件等方法将程序烧进Flash运行，同时外扩RAM可以开放给其它任务。但在使用中发现，外扩RAM运行不是很稳定，容易引进干扰。因此在设计一个程序较为复杂的DSP系统时，可以先采用2812外扩RAM的方式进行设计。在系统调试完毕后再重新设计一个2810的系统，使程序在内部Flash中运行，这样既提高了开发速度，又防止了外部总线的干扰。F2812外扩RAM硬件电路TMS320F2812 基本系统WE=XWECE=XZCS2*XA18OE=XRDCE=XZCS67*XA18外部接口模块XINTFTMS320F2812通常能够实现与常用外围芯片的时序匹配，如RAM，D/A等。但是，当遇到读、写周期十分缓慢的输入输出设备，如液晶显示模块、打印机、键盘时，就需要设计相应的外部硬件等待电路。F2812的外部接口XINTF是一种非多路选通的异步总线。F2812中，对外部器件的读、写访问都是通过外部接口模块XINTF来实现的。它类似于C240X的外部接口，但做了改进：(1)原来的TMS32OLF240X系列，程序存储空间、数据存储空间和I/O空间都映射在相同的地址(O000FFFF)，对它们的访问是通过不同的指令来区分的；而在TMS320F2812中，外部接口模块分成了5个固定的存储映像区域：XZCSO、XZCS1、XZCS2、XZCS6、XZCS7，可寻址1MB的片外存储器空间，具有了独立的地址。(2)TMS320F2812的每个XINTF区都有一个片选信号。其中，有些区域的片选信号在内部是“与”在一起的，组成了一个共享的芯片选择，比如XZCS0和XZCS1共享一个片选信号XZCS0 AND1，XZCS6和XZCS7共享一个片选信号XZCS6AND7。在这种方式下，同一个外部器件可被连到两个区或者我们可以用外部译码逻辑来区分这两个区。(3)5个固定存储映像区域的每一个区还可以分别对等待状态数、读写选通信号的建立时间、激活时间和保持时间进行编程。可编程的等待状态、芯片选择和可编程的选通时间使得该接口与外部存储器及外设脱离了联系，可以灵活、独立地进行外部扩展。这里，对外部器件进行读、写访问的基时钟是XINTF内部时钟XTIMCLK。通过写XINTFCNF2寄存器的XTIMCLK位，可以将该时钟配置成与SYSCLKOUT相等和等于SYSCLKOUT的1/2。/文件：DSP281x_Xintf.h/标题：DSP281x 设备外部接口寄存器定义 XINTF寄存器XINTF 信号（仅2812）19位XINTF地址总线 XA18016位XINTF数据总线 XD150 微处理器/微计算机模式选择。为高时选外部接口的Zone7，为低时选片内BOOT-ROM。复位时该信号在XINTFCNF2寄存器内锁存，用户可软件修改该位。复位后该引脚的状态被忽略。XHOLD XMP/MC 外部保持请求。为低时请求XINTF释放外部总线，外部总线保持高阻抗。在当前操作完成后总线被释放，XINTF不再有其他操作。XHOLDA 外部保持应答。XINTF确认一个XHOLD请求时为低，所有XINTF总线和选通信号为高阻。XHOLD信号释放时XHOLDA释放。外部设备只有在XHOLDA有效(低)时才能驱动外部总线。XZCS0AND1 XINTF的Zone0和Zone1选择，为低时表示正在读写XINTF的Zone0和Zone1区。XZCS2 XINTF的Zone2选择。为低时表示正在读写XINTF的Zone1区。XZCS6AND7 XINTF的Zone6和Zone7选择，为低时表示正在读写XINTF的Zone6和Zone7区。XWE 写使能。低有效，表明一个写选通过程。过程由起始、有效和收尾周期组成，定义在XTIMINGx寄存器中。XRD 读使能。低有效，表明一个读选通过程。过程由起始、有效和收尾周期组成，定义在XTIMINGx寄存器中。XRD和XWE信号互异。XR/W 读非写选通，通常为1。为低时表示写正在进行；为高时表示读正在进行。XREADY 准备好信号，插入1时表示外围已经准备好完成一个读写过程。XREADY可以配置成同步或异步输入。XCLKOUT 时钟输出。来自SYSCLKOUT，用于外部等待状态的产生或作为通用时钟源。复位后XCLKOUT=SYSCLKOUT/4。通过将XINTCNF2寄存器中的位3(CLKOFF)置1，XCLKOUT可被关掉，以节省功耗。/文件：DSP281x_Xintf.h/标题：DSP281x 设备外部接口寄存器定义 XINTF 控制寄存器 XINTF由5个独立的存储器映射的区间构成，选择Zone0 还是Zone1区由XZCS0AND1管脚决定，选择Zone6 还是Zone7区由XZCS6AND7管脚决定，选择Zone2区由XZCS2管脚决定。每个区有各自独立的等待状态、选通信号建立和保持时间。对于读和写过程，等待状态、建立和保持时间可以分别设置。另外，各区可由外部XREADY信号扩展等待状态。可编程的等待状态、芯片选择、可编程的选通时间可使2812和外部存储器之间无缝连接。可通过XTIMINGx寄存器来配置建立/保持和等待时间。时基由内部时钟XTIMCLK决定。XTIMCLK可设成和SYSCLKOUT一样，也可设成SYSCLKOUT的一半，见图1.12。图中阴影表示复位后的缺省值。因为XINTF配置参数的改变可以引起处理时间的变化，所以用于配置参数的代码不能放在XINTF中执行。XINTF模块中有两个时钟XTIMCLK和XCLKOUT，所有的XINTF总线周期都从XCLKOUT的上升沿开始，所有的定时和事件都是从XTIMCLK的上升沿开始。一个XINTF的区是一个存储器映射的地址区域，可直接访问外部接口。对XINTF的读、写操作可以分为下面的三部分：起始、活跃、收尾。每部分的等待周期可以在相应区的XTIMING寄存器中配置。读和写过程的定时可以分开配置。另外，为了和外部慢速设备匹配，XTIMING寄存器中的X2TIMING位可以使起始、活跃、收尾等部分的等待周期加倍。a.起始部分在起始阶段，每区的芯片选择信号变低，地址总线有效。XTIMING中可配置整个起始周期。缺省值是最大值6，即读和写的起始周期都为6个XTIMCLK周期。b.活跃部分如果是读，则读选通XRD信号变低，数据锁存进DSP。如果是写，写使能XWE信号变低，数据被放在数据总线上。如果要采样XREADY信号，外部设备可以控制XREADY信号从而扩展活跃周期，使其大于编程的等待状态。如果不采样XREADY信号，全部的活跃周期是一个XTIMCLK时钟周期加在XTIMING寄存器中指定的等待状态数。活跃周期的等待状态数的缺省值是14个XTIMING周期。c.收尾部分在读或写信号由低回到高后但芯片选择仍保持低时，收尾周期决定该状态的保持时间。在XTIMCLK中的缺省值是最大值6。起始、活跃、收尾周期的值要根据外部设备的情况配置，以使系统性能最佳。除了用XTIMING定时外，2812可利用XREADY采样信号扩展存取时间。XINTF中所有区共用同一个XREADY输入信号，但是不同区可以单独配置成采样或不采样XREADY。另外采样也可指定为同步或异步方式。当程序从一个区跳到另一个区时，慢速设备要花更多的周期来释放总线。BANK操作可以使用户指定一个特殊的区，在程序进入、跳出该区时外加额外的周期，从而适应不同外设的要求。可在XBANK寄存器中配置该周期数。复位后，XINTFCNF2寄存器就将MCXMP/管脚的电平高低状态采样进来。该状态决定BOOT ROM和XINTF的Zone7哪个被采用。如果复位时MCXMP/1，Zone7使能，复位矢量从Zone7的外部存储器中读取，你必须保证复位矢量指向合法的存储器地址以便代码能正确执行。如果复位时MCXMP/0，BOOT ROM使能，而ZONE7屏蔽，复位矢量从内部的BOOT ROM中取指令。复位后，通过修改XINTFCNF2寄存器中的MP/MC模式位，令该位为1，可使系统能从BOOT ROM中启动后访问Zone7区。配置XINTF寄存器XINTF信号定时可以被调整以便匹配特殊的外设要求，比如读和写访问的设置和保持时间。每个XINTF的区都可以单独配置。每个区可选择忽略XREADY或采样。这可以使XINTF的效率最大化。下表显示了可在XTIMING寄存器中配置的参数和XTIMCLK周期时间tc之间的关系。其中tc是指XTIMCLK一个周期的时间，WS指用XREADY时硬件自动插入的等待状态数。如果区被配置成忽略XREADY，WS0。在每个区的XTIMING寄存器中必须要写入最小的等待状态。这些等待状态的要求是在的外设定时要求之外额外要求的。如果有非法设置，内部将无法检测到错误。对任何一个映射在XINTF区的外部器件进行读、写访问都可划分为三个阶段：建立阶段、激活阶段和跟踪阶段。我们可以通过相应的XTIMING0/1/2/6/7寄存器来设置这三个阶段的周期，使之满足系统的需要。由图可知，在建立阶段，相应XINTF区的片选信号变为低电平，地址有效。默认情况下该阶段的周期为最大值：6个XTIMCLK周期；在激活阶段，对外部器件进行访问：在读访问时，读选通信号(XRD)变低并将数据锁入DSP；在写访问时，写使能信号(XWE)变低并将数据放置在数据总线上。默认情况下该阶段的周期为最大值：14个XTIMCU；在跟踪阶段，读或写选通信号变回为高电平，但其地址仍保持有效。默认情况下该阶段的周期为最大值：6个XTIMCLK周期。由此可得，TMS320F2812的读、写周期(激活阶段)的最大值为l4个XTIMCLK周期，如果将XTIMCLK的频率设置为SYSCLKOUT的12，则读、写周期的最大值为180ns；并且，其读、写操作数据的保持时间最大可以达到6个XIIMMCLK周期 80ns。因此，F2812能够实现与常用外围芯片的时序匹配，如RAM，D/A等。但是，当遇到读、写周期十分缓慢的输入，输出设备，如液晶显示模块、打印机、键盘时，就需要设计相应的外部硬件等待电路。以深圳市拓普微公司的LM19264A汉字图形液晶显示模块为例，该液晶模块的使能信号E的周期最小为1500ns，使能信号脉冲宽度、最小为700ns。在E为高电平时，该液晶模块处于读、写周期。如果采用直接控制方式，即CPU采用总线方式控制液晶模块，DSP的读、写周期最大值为180ns，而液晶模块的读、写周期，即E的高电平信号，最小为700ns。DSP的读、写时序不能满足该液晶模块的要求。如果采用间接的控制方式，即CPU采用并口方式控制液晶模块，可以实现二者的时序匹配，但会降低接口效率。显然，最好的方法就是设计相应的外部硬件等待电路来扩展DSP的读、写周期。F2812通过采样XREADY信号，可以扩展读、写访问的激活阶段。因此，可以利用F2812的XREADY信号和相关的外部读、写控制信号，通过硬件扩展，实现与外部缓慢设备进行直接的连接访问。利用XREADY信号扩展硬件等待电路该模块共有13条信号线，RS是寄存器选择，低电平选择指令寄存器，高电平选择数据寄存器。R/W是读写控制端，低电平写显示模块，高电平读显示模块。CSA、CSB为驱动器片选信号线，可以选择相应的显示区域。E为允许输人信号线(数据读、写操作允许信号)，高电平有效。DBO-DB7为数据线。功能框图如图所示。在实际电路设计中还需注意，由于该液晶显示模块是5V设备，所以在连接控制线、数据线时需要加电平隔离和转换设备，可以使用74LS245芯片。外部硬件等待电路采用了SGS-THOMSON公司的12级的二进制分频计数器M74HC4040。在Vcc=5v的情况下，该芯片的最高工作频率可以达到73MHz，满足系统要求。这里，它的输入时钟为TMS320F2812的输出信号XCLKOUT。对XINTF模块来说，所有读、写访问都是从XCLKOUT的上升沿开始的。XCLKOUT默认情况下为SYSCLKOUT的1/4(2667ns)，所以我们可以设置的最大的等待时间为2122667ns。扩展了25个XCLKOUT周期。等待状态为853ns，满足了液晶模块的时序要求。且当F2812访问XINTF模块的其它区域时，XREADY始终为高电平，不影响其它器件的访问速度。电机控制数字开发实验平台电机控制通用实验开发平台主电路主要由整流、中间滤波和逆变等部分组成。主电路采用典型的交一直一交电压源 型通用变频器结构，输入功率级采用二相桥式不可控整流电路，整流输出经中间环节大电容滤波，获得平滑的直流电压。逆变部分通过功率器件的导通和关断，输出交变的脉冲电压序列。交流220V通过全波整流可以得到所需的直流电源。工频交流电经型滤波器滤除电网中的谐波以及干扰噪声后，由全波整流后得到直流电，送入三相逆变电路，驱动交流电动机。整流滤波电路电源滤波器 由于公共电网中存在诸多的干扰，如雷击所产生的过电压、负荷的变动、电焊机的电火花放电和继电器动作所产生的干扰等，去除这些干扰行之有效的办法是在整流电路前端加入滤波器，以防止电磁干扰影响系统的正常工作。通常，电网中的瞬时过电压可以在相线与零线之间并接一压敏电阻，当电压在极短的时间内上升到一个很高的电压阀值时，压敏电阻的阻值会变得很小，从而旁路可能对系统产生影响的瞬时过电压。一般的电源滤波主要考虑两种干扰，即共模干扰和差模干扰。共模干扰是指公共电源线的相线、零线及安全地线均感应等幅值、同相位的干扰。这种干扰主要来源于架空输电线在传输中受到周围空间电磁环境的辐射。差模干扰是指公共电源线的相线与零线所感应的幅度大体相等、但相位相差1800电角度的干扰。这种干扰主要来源于公共电源线上连接的其他设备，如当某一设备进行开关操作时，引入的通常为差模干扰。共模干扰和差模干扰常同时存在，滤波电路的设计需要统一考虑各种干扰。如图所示，T2为共模扼流圈。T2的两个线圈绕向一致，当电源电流流过T2时，两个线圈中的电流方向相反，产生的磁场可以互相抵消，相当于没有电感效应。T2对共模干扰来说，相当十一个电感量很大的电感，它能有效地抑制共模干扰。为了提高对干扰的抑制能力，扼流圈使用高磁导率的磁芯，这样可提高消除共模干扰的效果。另外，负载输入端两个分别对地并接的电容对共模干扰起旁路作用。共模扼流圈两端并联的电容C，能对差模干扰起抑制作用，R4为C40 的放电电阻。只要选取的电感和电容值合适，该电路可以有效地滤除共模干扰和差模干扰信号。变频器高频开关电源小型变频器的辅助电源是整个系统的心脏，必须提供稳定，可靠，纯净，足够的电能给系统工作。变频器需+15V,+12V和两路+5V及3.3V电源,分别向IPM 驱动电路和模数转换电路、继电器电路和光耦隔离电路以及DSP2812供电。控制电源的性能直接决定着系统工作的稳定性和可靠性。开关电源因具有体积小、效率高、输入电压范围宽、性价比高和开发周期短等特点而得到广泛的应用。由于去除了工频变压器，开关电源的体积可以大大缩小，效率可达70%95%。开关电源的设计主要是高频变压器的设计或选用。利用软件VIPer2.24可快速创建开关电源的原型，便于在制作样机前解决可能遇到的技术问题，缩短开发时间。如图所示，即为所设计的二次调节和RCD钳位的路开关电源原理图。图显示了设计电路的波形。输入整流滤波电路 整流滤波电路包括输入交流滤波、整流、电容稳压二部分。交流滤波使用如型滤波电路。在供电电压为220 VAC(士15%)时，开关电源电容C,的电容值可根据输出功率选取，每瓦特对应1U所选择电容的耐压值可由下式计算得到:输出整流滤波电路 输出整流滤波电路由整流二极管和滤波电容构成。输出整流二极管的开关损耗占系统损耗的1/61/5，是影响开关电源效率的主要因素，它主要包括:正向导通损耗和反向恢复损耗。由于肖特基二极管导通时正向压降较低，反向恢复时间短，在降低反向恢复损耗以及消除输出电压中的纹波方面有明显的性能优势，选用肖特基二极管作为整流二极管。参照最大反向峰值电压选取肖特基二极管，副方各绕组的最大反向峰值电压由下式获得反馈电路 输出电压的精度要求决定采用何种反馈回路形式，采用“光耦+TL431”的方案，可将输出电压的波动控制在士1%的范围。电压反馈信号经分压网络(R20,R21）引入TL431的比较控制端，转化为电流反馈信号，经过光耦隔离后输入到VIP22A管的控制端。实际上构成了一个电压电流双闭环控制系统。变频器保护电路保护电路包括过流保护、欠压保护和过压保护电路二部分。电机控制系统需要电流的闭环控制或过电流保护，必须使用电流传感器来检测电流。常用的电流传感器有霍尔电流传感器、电阻传感器和光学电流传感器等三种。考虑到传感器的成本、体积和电气隔离性能等因素，霍尔型电流传感器是该场合使用最多的一种。要进行三相电流闭环控制，在低成本方案中通常使用两个电流传感器检测电流。过去常用的高精度闭环补偿式霍尔电流传感器价格较高，若使用传统的直接测量式霍尔电流传感器，则达不到预期的性能。因此就有学者提出取消电流传感器，然后通过估算电流大小进行电流闭环控制。估算电流的方法自然给控制器的运算单元带来负担，同时该方法对电机参数比较敏感，对于一般设计者很难达到预期的检测精度，也就达不到对电流进行有效控制的目的。电流检测Allegro公司结合其半导体设计加工技术和磁参数霍尔传感技术而开发的ACS706系列电流传感器，与高精度的闭环补偿式霍尔电流传感器相比，既保留了较高的精度，又降低了成本、缩小了体积。在低成本高性能的小功率伺服驱动器中，该系列传感器是一个不错的选择。ACS706系列电流传感器是一种基于霍尔效应的双向线性电流传感器，可测的电流有5A，15A，20A等规格。传导被测电流的导体部分与测量电路之间的交流隔离电压有效值为2500V，直流隔离电压为5000V。该器件采用SOIC8表贴封装，运行温度4085。IR2175与霍尔电流传感器实现电流检测IR2175是一个单片式线性电流传感器，针对于电机驱动应用而设计的。电流反馈采用采样电阻结合IR2175作为电流的反馈回路。采用采样电阻对伺服电机的相电流进行采样，输出260mV以内的采样电压信号，将该信号输入到电流传感器IR2175中，通过它的内部处理后输出一个占空比随电流幅值大小改变脉冲信号，该脉冲信号经过光电隔离后送入DSP中作为电机的电流反馈信号。由于IR2175的输入电压限制在260mv之间，当采样电阻一定时，主回路的最大电流就被限制，即系统的功率等级被限制，很难实现功率型伺服系统。可采用霍尔电流传感器加取样电阻和IR2175的方法来解决功率等级受限的问题，实现功率型的位置伺服系统。用霍尔电流传感器(可以根据功率等级的需要进行选型)对电机相电流进行采样，输出接一个取样电阻获得一个260mv之间的电压，将该电压作为IR2175的输入，IR2175的输出通过光耦送入DSP中进行计算。采用Allegro公司的霍尔电流感应元件ACS712ELCTR-05B-T 最大输入电流5A。该元件精度高，电压偏移小，霍尔元件感应在-55A工作于线性的范围线性好。通过磁感应元件把高电压，大电流的隔离，转换为05V的低电压量输出电流检测电流检测电路是为了防止电动机在过载、起动和异常运行时由于电流过大对功率开关管和电动机本体产生损害而设计的。此外，电流检测电路能监测电动机起动过程中电流的大小，保证电动机的平稳起动。电流检测电路如图所示，图中为电流采样电阻，为了减小功耗，电阻阻值越小越好。电容C可以滤除电流中的干扰信号。由于电阻很小，采样到的信号经过放大，送入到DSP的AlD转换口，转换成数字信号，经DSP处理后，判断是否过流，如果发生过流，触发功率驱动保护不可屏蔽中断，关闭PWM发生器。基于智能功率模块IPM的逆变器电路采用三菱第五代IPM 模块PS21265(600V/20A)构成逆变器,，其内部封装了六个IGBT，是变频器的核心器件。IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便。开关频率为5-20KHz，具有以下特点：（1）控制电压为15V，低于13.5V时模块本身发出欠压保护信号；高于20V时会损耗模块内部驱动电路。（2）每一路驱动电源之间要相互隔离。以防止噪声干扰。（3）驱动电路输出端滤波电容不能太大，否则容易引起触发错误；（4）信号隔离电路应采取快速光耦隔离，而且传输延时要小于0.8微秒；（5）驱动电路与IPM模块之间的连线要尽可能短，防止高频信号传输过程中造成信号失真，驱动电路的线路板与IPM模块直接焊在一起。PS21265模块有专用的HVIC，因此在连接CPU时，可以不用接快速光耦或者其他隔离电路。是集电极开路输型输出端。外部保护电路应设定在使IGBT在1.52ms内关断。电信号线要尽可能靠近IPM端子。1.5V。它具有以下特点：（1）驱动电压为 15一定要处理好，基于智能功率模块IPM的逆变器电路1.5V。它具有以下特点：（1）驱动电压为 15一定要处理好，为保证系统安全，IPM采用光耦隔离电路驱动，将DSP发出来PWM信号与IPM的驱动信号接口连接起来，防止IPM的扰动信号对DSP造成的干扰，另外，在IPM出现故障信号过程之中，可以通过关闭快速光耦来关闭DSP的PWM信号传输，实现IPM的保护作用。本设计采用快速光耦HCPL4504。IPM光耦隔离驱动电路采用Allegro公司的霍尔电流感应元件ACS712ELCTR-05B-T 最大输入电流5A。该元件精度高，电压偏移小，霍尔元件感应在-55A工作于线性的范围线性好。通过磁感应元件把高电压，大电流的隔离，转换为05V的低电压量输出为了实现转速闭环控制，必须测量转速。要求转速测量具有较高的精度和良好的动态响应。现在普遍采用光电编码器(Pulse Light Generator，PLG)检测电动机转速，这是一种精度较高、实用简便的测速元件，而且产生的信号是数字脉冲，适用于数字控制系统。PLG测速的原理是：光码盘每转一周输出的脉冲数一定，随着电动机转速不同，输出脉冲频率不同，即频率与转速成正比，若测量出脉冲频率，通过软件计算就能得到电动机转速。光电编码器有很多种：旋转编码器，增量式编码器，复合式编码器。旋转编码器价格高，用来较少。常用的是增量式编码器。复合式光电编码器是一种带有简单磁极定位功能的增量式光电编码器。它输出两组信息：一组信息为A（A）、B（B）、Z（Z），与增量式光电编码器的输出信号完全相同；另一组为U（U）、V（V）、W（W）用于检测磁极位置，带有绝对信息功能。其中A、B为基本信号，经过处理可以方便地判断转向和测速；Z脉冲每转一个，用于基准点定位。U、V、W三路脉冲彼此相位相差1200，每转的脉冲个数与电动机的极对数一致。根据U、V、W三路脉冲的高低电平关系就可粗略地估计电动机磁极现在的位置。使用U、V、W信号可以作为起始时粗测转子位置之用，用于实现电动机的自启动。待电动机启动起来之后，精确的角位置由A、B信号获得。电动机启动之后，U、V、W三路信号也可用于检测永磁同步电动机转子磁极位置信号的诊断，如果U、V、W信号的周期数和电动机极对数不一致，或者信号的相位顺序出错，就可以做出相应的处理起到保护系统的作用。基本信号处理电路A、B两路信号为光电编码器的基本信号，对这两路信号经过一定的处理可以实现电动机转速和精确位置值的检测，也可以进行电机转向的判别。差分驱动和信号隔离如果光电编码器离处理电路较远，长距离的信号传输会造成信号衰减、跳变并引入干扰解决办法是在处理电路信号接收端使用差分接收器。有的同时还要采用光电耦合器分别六路信号进行隔离，这是抗干扰的一种方法；由于光电编码器切断了现场和信号处理电路之间的地线回路，消除了两地间电位差带来的危害，所以还可对系统起到安全保护作用。针对不同的光电编码器的分辨率和电动机的最高转速，可以选用不同响应速度的光耦。输出的A、A-、B、B-、Z、Z-六路信号，经过滤波以后，为提高反馈信号的抗干扰能力，送入正交线性接受器DS3486，最后输出有关转速、转向、原点位置及相对角位移的数字信号A、B、Z。正交线接收器正交线接收器DS3486Quad RS-422,RS-423 Line Receiver无刷直流电机霍尔位置检测电路无刷直流电机霍尔位置检测电路