運動控制模塊在直流無刷電機伺服系統中的應用(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電阻提供適當的端接。當發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的動作,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。當有輸入端接電阻時,它們仍需保持失效保護輸出。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生故障都會立即在相應輸出發出邏輯高信號：ALARM A、ALARM B和ALARM Z。伺服系統移動緩慢時,會在正交編碼器信號的過零區域產生瞬時故障,觸發“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)延遲適當的時間。120Ω電阻為RS422電纜提供適當的端接。

　　關于反饋編碼器

　　由于為實現精確定位,伺服系統必須有一個反饋信號使反饋形成閉環。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性位移傳感器。

　　光電編碼器輸出一個數字方波信號,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A超前于B時,表明編碼器是順時針旋轉的,反之,編碼器為逆時針旋轉。因而由這兩個信號就可得到位置、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。