Болл С.Р. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров (2007) (1264220), страница 43
Текст из файла (страница 43)
7.27. Энкодер с датчиком Холла Щелеаой датчик -Е Диск анкодера Рис. 7.28. Стеклянный диск простого знкодера двигателя чика, расположенных один возле другого. Длина непрозрачной метки больше, чем расстояние между датчиками. Как только метка попадает в датчик А, на его выходе (канал А) формируется ВЫСОКИЙ логический уровень. И когда метка доходит до датчика В, на его выходе (канал В) также формируется ВЫСОКИЙ логический уровень. При дальнейшем вращении оси, сигнал становится НИЗКИМ в канале А, а затем и в канале В.
Если двигатель меняет направление вращения, то первым переключается канал В, а за ним — канал А. Такой двухканальный энкодвр, называемый также квадратурным энкодвром (опадга~пге епсодег) предоставляет полную информацию: о позиции, скорости и направлении. Типичные энкодеры такого типа способны формировать от 50 до 1000 импульсов на один оборот осн. 236 ° Глава 7. Двигатели Оптический Оптический энкодер В энкодерд Иепроэрачнаялента Е:Л вправление вращения Крандиска ФОрмасигнала Канал д Канал В Вращение в обратную сторону Канал д Канал В Метка индекса )только одна) ! Оптический энкодер 8 Датчик индекса Оптический энкодерд чная л Направление вращения Рис. 7.29.
)ьвадратурный знкодер Выпускаются также энкодсры с индексным выходом (1пдех опгрпг). В них используется третий датчик и дополнительная метка, расположенная ближе к центру диска. Метка индекса (Рис. 729) всего одна на диске и датчик индекса производит один импульс за оборот.
Эта опция предоставляет системе информацию об абсолютной стартовой позиции оси двигателя. На Рис. 7.30 показан трафарет диска абсолютного знкодера (аЬзо1пге епсот)ег). Абсолютный энкодср кодирует непрозрачные метки в двоичные числа, что всегда позволяет судить об абсолютной позиции. Естественно, что в таком знкодере требуется столько же датчиков и колец с метками, каково разрешение датчика. На рисунке показаны четыре внешних кольца. Энкодер с шестью кольцами, например, потребует б датчиков и обеспечит 7 2.
Двигатели настоенного тока ° 237 разрешение в 64 уникальных кода. Энкодеры абсолютной позиции чрезвычайно дороги. В основном, они используются в системах, где необходимо знать положение оси двигателя при включении. Рис. 7.30. Энкодер абсолютной позиции 7.2.4. ИС контроллеров двигателей постоянного тока Промышленностью выпускаются ИС контроллеров, разработанные специально для управления двигателями постоянного тока.
Типичным примером являются 6М62В/6М629 Фирмы Хагюпа) $ет(сопдисгог. На Рис. 7.31 показано, как данные устройства могут работать в системе. ИС (.М628 формирует 8-битное или 12-битное (на выбор, в зависимости от требуемого разрешения) цифровое слово для управления двигателем с использованием ЦАП.
ИС 1.М629 формирует сигнал с ШИМ для управления двигателем с помощью моста. В обеих ИС используется подобный микропроцессорный интерфейс. Он включает 8-битную шину данных, сигналы «чтение» (КВАТ) и «запись» (%ИТЕ), «выбор кристалла» (сЫр ае!есг), «начальная установка» (гезег) и «выбор регистра» (ге81агег ае!есг). В ИС (.М628/629 также предусмотрен выход сигнала прерывания для микропроцессора. Интерфейс двигателя включает выходной (ШИМ или ЦАП) и входной двухканальный квадратурный энкодер.
Предусмотрен также вход импульсов индекса энкодера; вход является дополнительной опцией, и использовать его не обязательно. 238 ° Глава 1. Двигатели Энкодер нанси цв628 8 кк и Энкадар на аси О. о н Рае. 7.31. ИС ЬМ628/629 фирмы Ханова! Бепйсопппсюг Соединенные с ЦАП и мощным ОУ (ЬМ628) или драйвером моста (1.М629), ИС 1.М628/629 образуют готовую систему управления двигателем.
Микропроцессор формирует наборы команд, таких как «переместить в позицию х с ускорением у», а 1.М628/629 обеспечит движение по трапецеидальному закону, то есть достижение двигателем с определенным ускорением некоторой скорости, движение с этой постоянной скоростью, замедление до остановки в заданной позиции.
Позиция — это отсчет определенного числа импульсов энкодера, хранящийся в 32-битном регистре. В ИС ЬМ628/629 используется 2 адреса. Первый — это адрес команды, второй — адрес данных. Последовательность команд начинается с 8- битного кода операции (орсоде), записываемого в регистр команд микропроцессором. За ним следует от 0 до 14 байт данных либо считываемых, либо записываемых в регистр данных. Команды для 1.М628/629 следующие: 7.2. Двигателы постоянного тока ° 239 Описание Команда ВЕЗЕТ Сброс РОКТ8 Выбор 8-битного выхода НАП 00 05 РОКТ12 Выбор 12-битного выхода НАП Определение начальной позиции ОГН 02 Установка индексной позиции (запись позиции в регистр индекса) 5!Р 03 Загрузка позиционгюй ошибки для прерывания ЕРЕ! 1В ЕРЕ5 Загрузка позиционной ошибки дпя остановки 1А 5ВРА Установка контрольной точки, абсолютная позиция 20 Установка контрольной точки, относительная позиция 21 5ВРК Прерывания по маске Сброс флагов прерываний КВТ! 1О ЕЕ!Е Загрузка параметров фильтра Обновление параметров фильтра !Е 2.„10 ПОР 04 1.ТИ Загрузка параметров траектории 2...14 5ТТ Начатьдвижение 01 КОЗТАТ И)ИО5 Чтение байта состояния Чтение регистра сигналов ОС Чтение индексной позиции (позиции, записанной в регистр индекса) КО!Р 09 Чтение желаемой позиции К00Р 08 КОКР Чтение реального положения Чтение желаемой скорости ОА И)0У 07 Чтение реальной скорости КОКУ ОВ КОЯ)М Чтение интегральной суммы 00 Вход индекса ИС !.М628/629 предназначен для использования совместно с энкодером, который имеет выход индекса.
При появлении импульса индекса в ИС ВМ628/629 записывается отсчет позиции энкодера и сохраняется в отдельном регистре. Как бы то ни было, вход индекса не обязательно должен быть соединен с выходом энкодера. Я, например, использовал индексный вход ) М628/629 для других целей. Например, одна система была оснащена вращающейся каруселью, соединенной с осью 240 ° Глава 7.
Двигаатвли двигателя через редуктор. Нам не нужно было знать позицию оси двигателя, однако местоположение карусели было для нас важно. Поэтому выход датчика (шелевой оптический датчик) присоединялся к входу индекса. Одно предостережение: ИС ЕМ628/629 воспринимает индексный вход, когда на обоих каналах НИЗКИЕ уровни. Для избегания многочисленных вводов индекса от одного датчика, удостоверьтесь, что сигнал на вход индекса ЕМ628/629 подается только за один цикл энкодера безотносительно того, как долго продолжается сигнал датчика. В реальных приложениях на вход индекса устанавливается небольшая логическая цепь.
На Рис. 7.32 изображены временные диаграммы индекса. Входы каналов А и В от энкодера на оси мотора Сигнал индекса отдатчика позиции карусели Сигналдатчика налогнчвскую цепь Энкодер канала д Энкодер канала В Выход индекса для циезз Логическая цепь гарантирует, что только один импульс будет сформирован независимо от того, как долго вход датчика останется активным Рас. 7.33. Временные диаграммы индекса к ЕМ628/629 Выход прерывания может быть применен к любым условиям, включая точку астапова, импульс индекса, возврат, ошибку позиционирования или ошибку команды. Установлением байта маски в ЕМ628/629 программа определяет по какому условию произошло прерывание. Вывод прерывания чувствителен к уровню и является истинным, когда уровень высокий.
При использовании контроллера ЕМ628/629 следует учитывать определенные программные особенности: 7.2 Двигантели ного(олиного горка ° 241 После прерывания, программа, не относящаяся к обработке прерывания, снова получает управление и пытается считат~ оставшиеся 3 байта данных, но получает ошибочный результат Микропроцессор записывает 04 (считывает реальную позицию) в регистр команд и считывает один байт 4-байтной величины позиции Регистр команд [сл) ( с(П Регистр данных яд ( ьгнли2ХЙХЙ (Б?~~Б~ Прерывание индекса происходитздесь выдает команду 09(считываетпозицию индекса) и считывает 4 байта данных Рис. 733. Временныедиаграммы прерывания для ЕМ628/629 ° Регистры позиции имеют ограниченный размер: 32 бита для ЕМ628/629. Это означает, что, если произведено слишком быстрое или слишком продолжительное движение, регистры могут переполниться.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
