運動控制模塊在直流無刷電機伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用(05-100)

　　圖3是一個典型的運動控制模塊的編碼信號輸入接收器電路(即運動控制模塊與正交編碼器輸出之間的接口電路)。

　　從正交編碼器發(fā)出的信號通過雙絞線傳送到接收電路,每對互補信號線A、 或B、 之間跨與接一個150Ω電阻提供適當(dāng)?shù)亩私?。?dāng)發(fā)生電纜斷裂或脫離等開路故障時,要使運動控制模塊采取適當(dāng)?shù)膭幼?首先必須檢測到這些故障。作為一種失效保護措施,當(dāng)輸入信號線開路時,MAX3095接收器會輸出邏輯高。1kΩ偏置電阻使輸入端“A”的電壓至少比輸入端“B”高200mV。當(dāng)有輸入端接電阻時,它們?nèi)孕璞３质ПＷo輸出。這個電路具有ESD防護、開路檢測和輸出短路保護,但不能檢測輸人短路。

　　另一種改進的電路(圖4)包含了2片MAX3098,每片都包含三路RS—422/RS-485接收器。

 

　　圖4 圖3的改造電路

　　各接收器均具有內(nèi)置的故障檢測、±15kV ESD(靜電釋放)保護和32Mbps的數(shù)據(jù)速率。而MAX3098E能檢測接收器輸入開路和短路故障,也能檢測低電壓差分信號和共模范圍超限等其它故障。它的邏輯電平輸出能夠指示哪一路接收器輸入發(fā)生了故障。這種直接的故障報告降低了軟件開銷,并將外部邏輯元件減到最少。

　　任何一路正交編碼器輸出即控制模塊的編碼輸入發(fā)生故障都會立即在相應(yīng)輸出發(fā)出邏輯高信號：ALARM A、ALARM B和ALARM Z。伺服系統(tǒng)移動緩慢時,會在正交編碼器信號的過零區(qū)域產(chǎn)生瞬時故障,觸發(fā)“假故障”。通過選擇電容C-延遲的值,可將ALARM D輸出(ALARM A、ALARM B和ALARM Z的邏輯或)延遲適當(dāng)?shù)臅r間。120Ω電阻為RS422電纜提供適當(dāng)?shù)亩私印?/p>

　　關(guān)于反饋編碼器

　　由于為實現(xiàn)精確定位,伺服系統(tǒng)必須有一個反饋信號使反饋形成閉環(huán)。而能提供這種反饋信號的裝置包括光電編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器和正交磁致伸縮線性位移傳感器。

　　光電編碼器輸出一個數(shù)字方波信號,包括正交(增量)型、絕對值型和偽隨機型。一個典型的光電編碼器包括光發(fā)射器、光接收器、輸出原始模擬信號的編碼輪。模擬信號被送至編碼器的處理電路,轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸出。信號輸出方式有集電極開路輸出和單端輸出,邏輯電平為5V至24V。為了降低噪聲干擾,最可靠的輸出是互補、差分的RS-422。正交光電編碼器輸出的反饋信號有A、B、Z三種形式的脈沖。信號A和B來自編碼器碼輪并具有90º的相差。當(dāng)A超前于B時,表明編碼器是順時針旋轉(zhuǎn)的,反之,編碼器為逆時針旋轉(zhuǎn)。因而由這兩個信號就可得到位置、方向和速度數(shù)據(jù)。信號Z表示電機轉(zhuǎn)子的位置和編碼器的軸是否轉(zhuǎn)過360º。它還能校驗信號A和B的誤算。采用 RS-422接口時, 編碼器提供互補的A、B和Z輸出。