基于TMS320F2812 DSP捕獲單元的柴油發(fā)電機組的轉速
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應用于高層建筑、銀行、機場(chǎng)和油田等場(chǎng)合的柴油發(fā)電機組，必須采用相應方法控制其供電電壓和頻率，以確保在機組運行中具有良好的電氣性能，滿(mǎn)足應用要求。其頻率控制一般是通過(guò)轉速控制實(shí)現，目前應用較多的為模擬式轉速調節器。由于模擬式調節器不易實(shí)現復雜控制規律、結構復雜。故采用數字式控制器。數字式控制器具有算法靈活．可實(shí)現復雜控制規律、抗干擾能力強等特點(diǎn)，是實(shí)現柴油發(fā)電機組轉速的高精度調節的理想選擇。因此，這里提出了一種以TMS320F2812 DSP為核心的轉速數字控制器的測速功能系統設計．該設計方案是進(jìn)一步實(shí)現轉速數字控制的基礎。
2 轉速測量原理
在測量和控制柴油發(fā)電機組轉速時(shí)，需用轉速傳感器檢測機組轉速．柴油發(fā)電機組經(jīng)常使用磁電式轉速傳感器(圖1)，該轉換傳感器是在永久磁鐵上安裝一感應線(xiàn)圈．并將傳感器安裝于柴油機飛輪附近．與柴油機的測速飛輪構成一個(gè)磁回路。當柴油發(fā)電機組轉動(dòng)時(shí)．由于飛輪帶有齒槽，就會(huì )使回路磁阻發(fā)生變化，從而在轉速傳感器的線(xiàn)圈中產(chǎn)生感應電勢，即轉速電壓信號，轉速傳感器線(xiàn)圈輸出的平均電壓值為0．5~6 V，其頻率為：
f=Zn/60 (1)
式中：Z為柴油機飛輪齒數，n機組轉速。
將傳感器輸出信號調理后變成速度頻率的數字信號輸入TMS320F2812 DSP的捕獲單元，捕獲被測信號電平的跳變沿(比如上升沿)，從而可在被測信號的一個(gè)周期內，對標準時(shí)鐘f0的周期數計數，若得到的周期數為K，則顯然被測信號的周期(T)可表示為：
T=K/f0 (2)
于是，由(1)式和(2)式可得柴油發(fā)電機組的轉速為：
n=60f0/ZK (3)
通過(guò)DSP程序按(3)式即可計算機組轉速。
3 轉速測量系統設計
3．1 硬件電路設計
若飛輪齒數Z為159，柴油機額定轉速為1 500 r／min，根據上述測量原理，給出以TMS320F2812 DSP為核心的轉速測量系統的硬件設計，如圖2所示。
磁電式轉速傳感器的輸出信號首先由R1和C組成的濾波電路濾波，其截止頻率fc根據柴油機在額定轉速時(shí)傳感器輸出信號的頻率確定，而因fc=l／(2πR1C)，從而確定R1和C，可見(jiàn)這兩者的取值與柴油機轉速和飛輪齒數有關(guān)。需要注意的是這兩者取值應按實(shí)際設備參數確定。傳感器輸出模擬信號，要送入DSP需將其轉換為數字信號，因此采用VQ開(kāi)關(guān)狀態(tài)，經(jīng)VQ轉換后其集電極輸出信號需由反相施密特觸發(fā)器變換后(即經(jīng)過(guò)信號整形后)再送入DSPTMS320F2812的捕獲單元CAPl。該捕捉單元有一個(gè)專(zhuān)用的2級深度FIF0堆棧．頂層堆棧由CAPI FIF0組成，底層由CAPlFBOT組成。測速分兩次捕捉．第一次捕捉到引腳發(fā)生的指定變化時(shí)，捕獲單元將捕捉所選用計數器的計數值并把該值寫(xiě)入FIF0堆棧的頂層寄存器．如果在第一次捕捉的值讀取之前發(fā)生第二次捕捉．新的捕捉值會(huì )被送入底層寄存器。捕獲單元捕捉到數值后．相應的中斷標志位置1，如果沒(méi)有屏蔽中斷，則產(chǎn)生外圍設備中斷請求。響應中斷，通過(guò)中斷服務(wù)程序讀取一對捕捉的數值。該捕捉值正好是被測信號一個(gè)周期的兩次計數。根據這兩次捕獲值，計算標準時(shí)鐘的周期數K，進(jìn)而得出被測轉速。
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