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DSP和CAN總線在直流電機(jī)測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

作者: 時(shí)間:2009-09-27 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
隨著電子工業(yè)的迅速發(fā)展,對小型的需求量越來越大。這一類在出廠前往往需要對其電流和轉(zhuǎn)速進(jìn)行測試。具體的方式是給電機(jī)提供多種占空比的PWM控制信號,在不同的占空比下分別測試電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)速。傳統(tǒng)的測試方法需采用多臺通用儀器:用信號發(fā)生器提供電機(jī)所需的PWM信號,通過電阻采樣電機(jī)的電流,并送電壓表頭顯示,使用光電感應(yīng)的方法測轉(zhuǎn)速,通過示波器觀察波形。目前在我國采用的大多是傳統(tǒng)的測試方法,傳統(tǒng)方法要求在車間的每個(gè)生產(chǎn)線上設(shè)置多個(gè)檢測點(diǎn),每個(gè)測試點(diǎn)只能測量一種占空比下PWM信號控制的電機(jī)電流和轉(zhuǎn)速。因此,在每個(gè)測試點(diǎn)都要配備測試員和一套完整的測試儀,使得成本很高。而且在測試過程中,要完成一個(gè)電機(jī)的測試必須經(jīng)過多個(gè)測試點(diǎn),每個(gè)點(diǎn)測試時(shí)都要測試員插拔電機(jī)的接線,使得測試效率很低。因此,傳統(tǒng)的測試方法嚴(yán)重制約了生產(chǎn)企業(yè)的效率。針對這種狀況,筆者設(shè)計(jì)了一種基于控制器TMS320F2810的新型直流電機(jī)自動測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)給電機(jī)提供各種占空比的PWM控制信號,通過采樣電機(jī)的電流信號和輸出脈沖信號,計(jì)算出電機(jī)的電流和轉(zhuǎn)速,并送到顯示屏上顯示,同時(shí)還通過把數(shù)據(jù)送到上位機(jī)保存和分析,并能通過上位機(jī)給各個(gè)控制接點(diǎn)發(fā)送指令和數(shù)據(jù)。此系統(tǒng)可同時(shí)測試多個(gè)電機(jī),在一個(gè)測試點(diǎn)上一次接線就能完成所有占空比下的電流和轉(zhuǎn)速的測試,大大提高了測試效率。

1.系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和TMS320F2810簡介

本文引用地址:http://butianyuan.cn/article/195708.htm

  系統(tǒng)結(jié)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)主要由上位計(jì)算機(jī)及監(jiān)控軟件、基于PCI智能網(wǎng)絡(luò)通信適配器及與其相配套的設(shè)備驅(qū)動程序(WDM)、現(xiàn)場控制節(jié)點(diǎn)單元和基于現(xiàn)場其他功能模塊組成。


圖1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

  TMS320F2810是TI公司的高集成高性能,采用高性能靜態(tài)CMOS技術(shù),工作頻率150MHz,低功耗和3.3V閃存編程電壓,支持邊界JTAG掃描,高性能32位CPU能進(jìn)行16x16和32x32MAC運(yùn)算,16x16雙MAC。片內(nèi)存儲器有多達(dá)128Kx16閃存,128Kx16ROM,1Kx16OTPROM,L0和L1為2個(gè)4Kx16區(qū)塊,每個(gè)為單存取RAM(SARAM),H0為8x16SARAM區(qū)塊,M0和M1為1Kx162個(gè)區(qū)塊,每個(gè)是SARAM,引導(dǎo)ROM為4Kx16外接接口能連接高達(dá)1M總存儲器和可編等待狀態(tài),有看門狗計(jì)時(shí)器模塊,三個(gè)外接中斷和三個(gè)32位CPU計(jì)時(shí)器,最高采樣率為12.5MSPS,自動排序器可以提供高達(dá)16路的通道自動切換,也可以分成兩個(gè)獨(dú)立的8通道自動切換。F2810最多可提供16路PWM波形輸出,支持SCI、SPI、MCBSP、eCAN等多種通信方式。多達(dá)56個(gè)單獨(dú)編程的復(fù)接GPIO輸出引腳,有先進(jìn)的仿真和調(diào)試特性,工作溫度從-40℃到85℃和從-40℃到125℃,F2810可用于要求嚴(yán)格的控制系統(tǒng)中[1][4]。

2.系統(tǒng)控制節(jié)點(diǎn)硬件組成

  系統(tǒng)的控制節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)如圖2所示,可以同時(shí)測試四個(gè)電機(jī)。硬件部分主要包括:電機(jī)的電流和輸出脈沖(OP)信號采集和信號調(diào)理電路、PWM輸出電路、復(fù)位上電電路、組合邏輯電路CPLD,CAN通信和鍵盤顯示接口等部分。其中DSP采用的是TI公司的高集成高性能DSP芯片TMS320F2810。CAN通信部分采用了PHILIPHIS公司的集成CAN控制芯片SJA1000(CAN總線控制器)和PCA82C250(CAN總線收發(fā)器),系統(tǒng)中設(shè)置CAN總線的最大傳輸量為500Kb/s,且晶振頻率定為16MHZ,CAN總線系統(tǒng)任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的最大距離為130M,此時(shí)總線定時(shí)BTR0值為00H,BTR1值定為1CH。當(dāng)IMP708復(fù)位上電時(shí),F2810控制器通過通用I/O(GPIO)口給電機(jī)加電,同時(shí)通過F2810片內(nèi)的PWM模塊輸出占空比可調(diào)的矩形波信號控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。電機(jī)的電流信號和輸出脈沖信號經(jīng)過信號調(diào)理芯片MAX472進(jìn)入到F2810的片內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換器,轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號供DSP處理。DSP計(jì)算出來的電流和轉(zhuǎn)速值顯示在液晶顯示器上,同時(shí)通過CAN總線傳送到上位PC機(jī)。各個(gè)節(jié)點(diǎn)通過鍵盤可以輸入測試參數(shù),包括PWM信號的占空比、轉(zhuǎn)速和電流的上下限參數(shù)等,也可以通過CAN總線由上位PC機(jī)設(shè)置。


圖2測試節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)圖

  2.1電機(jī)電流和輸出脈沖信號的采集調(diào)理電路

  由于所檢測的電機(jī)的電流會因型號不同而差別很大,范圍在幾十毫安到二、三安培。本系統(tǒng)中,采用了美國MAXIM公司的雙向精密電流傳感放大器MAX471[2]。MAX471內(nèi)置35mΩ的精密傳感電阻,可測量的電流范圍是±3A,在工作溫度范圍內(nèi),其精度為2%,其響應(yīng)時(shí)間、速度和漂移等指標(biāo)均很理想,可以適應(yīng)3A以內(nèi)的各種規(guī)格直流電機(jī)的電流測量。電流信號通過RS+和RS-輸入到MAX471的采樣電阻RSENSE上,MAX471通過一個(gè)2kΩ的輸出電阻將電流轉(zhuǎn)換成0~3V的電壓信號,直接送到DSP的A/D轉(zhuǎn)換器中。輸出脈沖信號是從電機(jī)的I/O端直接輸出的一串方波信號,其頻率和電機(jī)的轉(zhuǎn)速成正比,用于檢測電機(jī)的轉(zhuǎn)速。輸出脈沖信號是電壓信號,經(jīng)電阻分壓轉(zhuǎn)換到0~3V內(nèi),然后經(jīng)過一個(gè)電壓跟隨器傳送到F2810的A/D輸入端。

  


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