運動(dòng)控制模塊在直流無(wú)刷電機伺服系統中的應用(05-100)

　　圖3是一個(gè)典型的運動(dòng)控制模塊的編碼信號輸入接收器電路(即運動(dòng)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(guò)雙絞線(xiàn)傳送到接收電路,每對互補信號線(xiàn)A、 或B、 之間跨與接一個(gè)150Ω電阻提供適當的端接。當發(fā)生電纜斷裂或脫離等開(kāi)路故障時(shí),要使運動(dòng)控制模塊采取適當的動(dòng)作,首先必須檢測到這些故障。作為一種失效保護措施,當輸入信號線(xiàn)開(kāi)路時(shí),MAX3095接收器會(huì )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。當有輸入端接電阻時(shí),它們仍需保持失效保護輸出。這個(gè)電路具有ESD防護、開(kāi)路檢測和輸出短路保護,但不能檢測輸人短路。

　　另一種改進(jìn)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

　　各接收器均具有內置的故障檢測、±15kV ESD(靜電釋放)保護和32Mbps的數據速率。而MAX3098E能檢測接收器輸入開(kāi)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(kāi)銷(xiāo),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(huì )立即在相應輸出發(fā)出邏輯高信號：ALARM A、ALARM B和ALARM Z。伺服系統移動(dòng)緩慢時(shí),會(huì )在正交編碼器信號的過(guò)零區域產(chǎn)生瞬時(shí)故障,觸發(fā)“假故障”。通過(guò)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)延遲適當的時(shí)間。120Ω電阻為RS422電纜提供適當的端接。

　　關(guān)于反饋編碼器

　　由于為實(shí)現精確定位,伺服系統必須有一個(gè)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、旋轉變壓器和正交磁致伸縮線(xiàn)性位移傳感器。

　　光電編碼器輸出一個(gè)數字方波信號,包括正交(增量)型、絕對值型和偽隨機型。一個(gè)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,轉換為數字信號輸出。信號輸出方式有集電極開(kāi)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(lái)自編碼器碼輪并具有90º的相差。當A超前于B時(shí),表明編碼器是順時(shí)針旋轉的,反之,編碼器為逆時(shí)針旋轉。因而由這兩個(gè)信號就可得到位置、方向和速度數據。信號Z表示電機轉子的位置和編碼器的軸是否轉過(guò)360º。它還能校驗信號A和B的誤算。采用 RS-422接口時(shí), 編碼器提供互補的A、B和Z輸出。