TMS320F2812和编码器测量电机转速的方法1212

南京信息工程大学2015-2016（2）DSP原理与应用课程论文题目基于TMS320F2812和编码器测量电机转速姓名学号系别专业课程教师二〇一六年五月目录一、正交编码脉冲电路(QEP)简介...................................................-1-二、光电编码器测速原理..................................................................-1-三、TMS320F2812DSP在异步电机测速中的应用实例....................-2-3．1事件管理器中相关寄存器的初始化.....................................................................-2-3．2定时中断程序中计算转速部分程序.....................................................................-3-3．3验证上述测得异步电机转速方法.........................................................................-3-四、结束语.........................................................................................-4-参考文献.............................................................................................-5--1-摘要：利用TMS320F2812的正交编码电路及HEDSS的增量式编码器测异步电机转速，介绍了测速原理，提供了调试成功的c源程序，采用两种方法验证测得的异步电机转速，给出了该方法在实际应用中的注意事项。关键词：TMS320F2812；QEP；测速；光电编码器TMS32OF2812是美国TI公司最新研制的2000系列数字信号处理器，其片内带Flash存储器、工作频率达到150MHz，在电机控制等测控场合有广泛的应用。其上有两个事件管理器，每个事件管理器模块都有一个正交编码脉冲(QEP)电路，通过对该电路引脚上的正交编码脉冲进行解码和计数，可以确定电机的转动方向根据脉冲的个数和频率，可以确定电机的转速。一、正交编码脉冲电路(QEP)简介对于时间管理器A(EVA)，通用定时器2为QEP电路提供基准时钟。通用定时器作为QEP电路的基准时钟时，必须工作在定向增／减计数模式，并且以光电编码器发出的正交编码脉冲为时钟源。两列正交输入脉冲两个边沿都被正交编码脉冲电路计数，因此，产生的时钟频率是每个输入序列的四倍。正交编码脉冲的方向检测逻辑检测出两个脉冲序列中哪一个是先导系列，接着它就产生方向信号DIR作为通用定时器2的计数方向输入，使通用定时器2工作在增或减计数模式。正交编码电路的结构框图如图1：图1正交编码电路的结构框图二、光电编码器测速原理典型的光电编码器结构原理如图2。它有三组输出信号，相应的有三组光电转换元件。当转动盘上的槽与固定盘上的槽相重合时，位于固定盘后面的光敏元件可接收到来自转动盘侧的相应发光元件的光，然后转变为电信号当转动盘随电机轴转动时，该编码器可输出三组电压信号。根据码盘结构的不同，有增量式和绝对式两种编码器嘲。-2-图2光电编码器结构图增量式编码器的输出波形如图3，输出有A、B两路正交脉冲。选用HEDSS的IHA6010—102G720BZ3—5—12E型增量式编码器A、B端口每转输出720个脉冲，若要区别电机转子旋转的方向，就要根据A、B两路脉冲信号的相位来判断正转和反转。图3增量式编码器的输出波形采用光电编码器检测转速通常有两种方法：M法(测频法)和T法(周期法)。实际中调试异步电机的中高转速，因此选用适于测较高转速的M法。M法测量转速：M法测速度指在给定的时间AT(S)内，传感器每周产生N个脉冲信号，读取码盘脉冲个数m，由m／A7计算出转速为n的单位是r／min。当时间固定时，通过统计盘脉冲个数，可以得出转子旋转过的角度，再除以时间即可得转子转速。它实际上是测定频率，转速越高，则一个周期中的脉冲数目也越多，精度也越高。三、TMS320F2812DSP在异步电机测速中的应用实例3．1事件管理器中相关寄存器的初始化EvaRegs．T2CON．all=0xD870；//定向增减，时钟源QEPEvaRegs．T1PR=0x0EA6；//EA6对应十进制3750=50*75//50usoneinterrupt-3-EvaRegs．T2CNT=0x7FFF；//32767EvaRegs．T1CNT=0x0000；GpioMuxRegs．GPAMUX．all|=Ox0600；／*Setupthecapturepinstoprimaryfunctions*／3．2定时中断程序中计算转速部分程序j++;if(j=100){m[1]=EvaRegs．T2CNT；Dir=0x4000&EvaRegs．GPTCONA．all；Dir=Dir14;//获得转向if(Dir==1){m_delt=m[1]-m[0]；}elsem_deh=m[0]一m[1];Speed=_IQmpy(8738133，_IQ(m_delt))；Speed0=_IQtoF(Speed)；m[0]=0x7FFF；EvaRegs．T2CNT=0x7FFF；／／32767j=0；}对上述程序的说明：(1)从初始化设置可以得知一个中断周期为50us，实际中5ms(根据实际需要确定)计算一个计算电机转速值即可，因此设一个变量j表示进入中断次数，每进入100次计算一次转速，且将j值清零。(2)Speed表达式中873813为用M法计算转速的系数60／(720*4*0．005)用IQ21表示的定点数；(3)由于需要判断正反向，即计数器为增减计数，因此设置定时器计数器T2的初值为其范围的中值0x7FFF。3．3验证上述测得异步电机转速方法通过DSP测得一台电机的转速为700r／min，分别应用高精度转速表和一套数据采集系统测量电机的转速并与DSP测得的电机转速进行对比。3．3．1用HG一1800系列高精度数字转速表直接进行测量HG--1800系列高精度数字转速表为接触式测量方式，测速范围为1—99999r／min，测量精度为全量程范围内士O．02％；动态液晶浮点显示转速，5位有效数字，实际测得电机转速为700r／min士2r／min。3．3．2利用快速原型工具DSPACE与Matlab／Simu—link结合，采集光电编码器输出信号，采用M法计算电机转速。其模型如下图4：-4-图4A／D模块采集的编码器脉冲信号在模型中经过处理，变成标准方波信号，作为真实的光电编码器输出信号到clk端，Rst端定时对计数器复位，即DSP程序中5ms获得一次计数值。同样除以用M法计算转速的系数，获得电机转速为700r／min~5r／min，变化曲线见图五。图5四、结束语通过采用高精度数字转速表与数据采集系统验证了应用TMS320F28l2的QEP电路测量电机转速的正确性。应用上述方法测得异步电机转速不稳定，一是因为电机转速本身有波动，另一个原因是测速传感器的安装问题。该方法在实际应用中有以下注意事项：(1)严格按照要求安装编码器编码器属于高精度机电一体化设备，要求编码器轴与用户端输出轴之间采用弹性软连接，避免振动较大。与编码器相连的电机等设备，应接地良好。(2)确保进入DSP的编码器输出脉冲信号质量高，减少误计数由转速的计算公式可以看出，若采用M法测速，误计一个数，转速误差为M法计算转速的系数。-5-参考文献[1]陈哲．《模拟电子技术》课要引导学生过好“三关r，[J]．职业教育研究，2006(9)：112．[2]马淑芳，钟仙凤．《模拟电子技术》课程教学的几点思考FJI．中国教育研究与创新杂志，2006(8)：26—27．[3]许燕青，马淑芳，高然．《模拟电子技术》教学改革初探[J]．华北航天工业学院学报，2006(7)：26—27．[4]徐柳娟．《模拟电子技术》课程教学改革[J]．浙江永利水电专科学校学报，2005(6)：47—48．