CPLO在電機(jī)測速系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　1 引言

　　在大多數(shù)情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速是對(duì)其進(jìn)行閉環(huán)控制時(shí)必不可少的量，由于對(duì)電機(jī)的控制大多要求檢測到的速度必須實(shí)時(shí)和精確，這就需要測速系統(tǒng)能高速且精確地將速度檢測出來。

　　由于CPLD的集成度很高且速度很快，比較容易滿足測速系統(tǒng)的要求，同時(shí)使系統(tǒng)可靠性比采用通用IC芯片更高。另外，CpLD還具有設(shè)計(jì)方便、靈活和校驗(yàn)快的特點(diǎn)，并且設(shè)計(jì)可隨時(shí)改變。隨著CPLD性能和集成度的不斷提高，同時(shí)成本和價(jià)格的不斷降低，使其得到日益廣泛的應(yīng)用[1一2]

　　2速度測量原理

　　在傳統(tǒng)的電機(jī)轉(zhuǎn)速檢測中，可以采用測周法(簡稱T法)和測頻法(簡稱M法)兩種方法。

　　測周法是通過測量速度脈沖周期來獲得電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，適用于測量低的轉(zhuǎn)速;測頻法是通過測量速度脈沖頻率來獲得電機(jī)轉(zhuǎn)速的方法，適用于測量高的轉(zhuǎn)速f3l。然而，在電機(jī)的旋轉(zhuǎn)過程中，電機(jī)的速度范圍變化很大，若想準(zhǔn)確且實(shí)時(shí)地檢測出電機(jī)的轉(zhuǎn)速，需要在測周法和測頻法這兩種方法間進(jìn)行切換，為避免這種切換，可采用M/T法。

　　M/T法的原理:給定一個(gè)頻率較高的定頻信號(hào)作為標(biāo)準(zhǔn)頻率信號(hào)Fl，并保證測量的閘門時(shí)間為被測速度脈沖信號(hào)F2的整數(shù)倍，在閘門時(shí)間同時(shí)對(duì)信號(hào)Fl和信號(hào)FZ進(jìn)行計(jì)數(shù)。其原理圖如圖1所示。

　　在測量過程中，根據(jù)電機(jī)實(shí)際的轉(zhuǎn)速情況設(shè)定預(yù)置門控信號(hào)的高電平時(shí)間(預(yù)置閘門時(shí)間)Tl，在預(yù)置門控信號(hào)的上升沿到來時(shí)，系統(tǒng)并沒有開始計(jì)數(shù)，一直等到信號(hào)F2的上升沿到來時(shí)，才開始用兩個(gè)計(jì)數(shù)器分別對(duì)信號(hào)Fl和信號(hào)F2的脈沖個(gè)數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù)。在預(yù)置門控信號(hào)的下降沿到來時(shí)，計(jì)數(shù)器繼續(xù)計(jì)數(shù)，需等到信號(hào)F2的上升沿到來時(shí)，才停止計(jì)數(shù)，同時(shí)讀取此時(shí)兩個(gè)計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值。這樣，實(shí)際的計(jì)數(shù)閘門時(shí)間為幾。設(shè)信號(hào)F1的頻率為fl，在兀時(shí)間內(nèi)信號(hào)Fl和信號(hào)F2的脈沖個(gè)數(shù)分別為Nl，從，則被測速度信號(hào)FZ的頻率九可由下式求得:

　　在這種方法下，當(dāng)速度信號(hào)的周期大于預(yù)置閘門時(shí)間Tl時(shí)，相當(dāng)于采用的是測周法，而當(dāng)速度信號(hào)的周期小于Tl時(shí)，則采用的是測頻法。所以，根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)速的快慢，M/1，法自動(dòng)完成了T法與M法間的切換。另外，由于計(jì)數(shù)器總是在速度脈沖信號(hào)的上升沿到來時(shí)開始或停止計(jì)數(shù)，這就保證了實(shí)際測量的閘門時(shí)間為被側(cè)信號(hào)的整數(shù)倍，從而實(shí)現(xiàn)了信號(hào)在頻率測量范圍內(nèi)的測量精度相等，所以該測量方法同時(shí)實(shí)現(xiàn)了寬頻帶和高精度測量的要求。