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嵌入式領(lǐng)域中電機控制應用的可編程片上系統（PSoC）
作者：
時(shí)間：2016-12-15
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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無(wú)論電機負載如何變化，為了確保電機的速度保持在特定值上，我們需要遵循閉環(huán)系統的原則。為了感測和反饋電流轉速，如前所述，我們采用旋轉編碼器。我們對編碼器的選擇取決于所需的轉速和速度準確度。旋轉編碼器的信號通過(guò)使用PSoC Creator工具提供的正交解碼器模塊進(jìn)行編碼。
可將適合的時(shí)鐘頻率路由到正交解碼器模塊，具體取決于每分鐘的最大轉速。例如，如果最大轉速為9000rpm，那就相當于每秒150轉。如果編碼器每次完成旋轉需要4個(gè)脈沖（編碼器特征），那么解碼器模塊所需的時(shí)鐘頻率就是150*4*10 = 6kHz（信號A和B頻率的10倍）。由于我們每秒鐘都要跟蹤計數值，因此我們能夠采用每秒鐘一次的中斷。在中斷服務(wù)例程中，我們能捕獲計數寄存器的值并將其清空（從而能測量下一秒的速度），并用方程式1計算電機的速度。
以下兩個(gè)案例中列出的電源適用于DC電機以及可對其進(jìn)行控制的邏輯。
案例一：DC電機還使用相同的PSoC 3/5通過(guò)電流緩沖驅動(dòng)
例如，DC電機規范要求在無(wú)負載條件下5V供電電壓的流耗為88mA，我們可通過(guò)如圖7所示的電流驅動(dòng)電路將PSoC 3/5輸出接口連接到DC電機。
在該例中，我們給出了常量DC供電電壓，電機全速轉動(dòng)，即9000rpm?，F在光學(xué)旋轉編碼器和電機轉速相同，編碼器輸出采用PSoC 3/5中的解碼器測量。這時(shí)，微控制器檢測到9000rpm的轉速，并將其與所需值進(jìn)行比較（例如，所需值為6000rpm，也就是實(shí)際速度的三分之二）。那么校正響應為-3000rpm，即當前施加給電機的電壓應減少三分之一。
圖7：通過(guò)PSoC驅動(dòng)的DC電機
我們可使用PWM來(lái)實(shí)施電壓差。通過(guò)改變PWM的占空比，可改變平均電壓。PSoC Creator提供拖放式PWM模塊。反饋至PWM模塊的時(shí)鐘頻率取決于應用所需的速度分辨率。
這里：
這里所需的占空比為三分之二。每周期PWM模塊的平均輸出電壓為5*2/3 = 3.33V。PWM模塊的輸出提供給可連接至DC電機的電流驅動(dòng)電路。DC電機現在能實(shí)現6000rpm的所需轉速。旋轉編碼器再次感測速度，檢測到6000rpm，并將其反饋回控制器?，F在的誤差因素為0。PWM保持此前的狀態(tài)且電機保持其速度。
假設向電機添加了負載。雖然占空比保持在2/3，但電機速度下降為5000rpm?，F在旋轉編碼器感測速度，并將誤差因數（即+1000rpm）饋送給控制器。PWM的占空比為1/9。通過(guò)函數將該因數寫(xiě)入中斷中的PWM函數：
案例二：通過(guò)另一控制器為DC電機供電
如果通過(guò)另一個(gè)控制器為DC電機供電，那么PSoC控制器可用來(lái)通過(guò)I2C等接口將電機狀態(tài)饋送給另一個(gè)控制器。如果DC電機通過(guò)外部電池供電，那么如圖8所示的邏輯能夠輕松控制其速度?？蓪SoC的PWM輸出饋送給打開(kāi)后能為電機供電的開(kāi)關(guān)，電機采用特定占空比以便能如前所述滿(mǎn)足相同的標準。
圖8：通過(guò)外部電源（不是PSoC）供電的DC電機
定位控制等其它應用：
對于定位控制等其它電機控制應用而言，我們能采用絕對旋轉編碼器，因為其能給出電機的當前位置。也可將這種輸出饋送回控制器，找出與實(shí)際信號的偏差，并通過(guò)短時(shí)期脈沖確保電機達到目標位置。
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