多总线式光电编码器的设计与应用.doc

《多总线式光电编码器的设计与应用.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、多总线式光电编码器的设计与应用*卜树坡1，邹潇2，孟桂芳1，程磊1（1.苏州工业职业技术学院电子与通信工程系，苏州215104；2.河海大学理学院，南京211100）摘要：介绍一种新型多圈绝对值光电编码器的结构及原理，设计了基于DSP芯片的数据接口与多总线式协议转换装置，给出了软硬件设计方法，使其适应不同现场总线的工业应用领域。实现了对风电控制系统变桨电机转子旋转速度和位置的精确测控。关键词：现场总线；光电编码器；DSP；变桨距系统；协议转换中图分类号：TM933文献标识码：B文章编号：1001-1390（2014）00-0000-00DesignandApplicat

2、ionofMulti-BusPhotoelectricEncoderBuShu-po1，ZouXiao2,MengGui-fang1，ChengLei1(1.DepartmentofElectronicandCommunicationEngineering,SuzhouInstituteofIndustrialTechnology,Suzhou215104,China.2.CollegeofScience,HohaiUniversity,Nanjing211100,China)Abstract:Thestructureandprincipleofanovelmulti-

3、turnabsoluteopticalencoderarehavebeenintroduced,andthedatainterfaceandmultiple-busagreementprotocolconversiondevicebasedonDSPchiphavebeenaredesigned.Thedesignmethodofhardwareandsoftwarehavebeenisgivenout,makingitwhichcansuitablefordifferentiindustrialapplicationswithdifferentfieldbuses,.

4、theTheprecisemeasurementandcontrolofrotationalspeedandpositionofforpitchrotorinwindpowercontrolsystemhavebeenisherebyrealized.Keywords:fieldbus,photoelectricencoder,DSP,pitchsystem,agreementconversion0引言现代化工业生产要求高精度测量和高可靠性运行。绝对值光电编码器是直接输出数字量的传感器，具有位置唯一性、抗干扰性、记忆性等优点，广泛应用于工业系统中角度测量和定位控制[1]

5、。多圈绝对值编码器虽然将测量范围扩大到单圈编码器的几百倍甚至上千倍，但其双盘片的结构，造成系统结构复杂、体积增大、成本上升[2,3],为此设计了一种新颖的多圈绝对值编码器。另外，随着现场总线技术在实际工业生产中的广泛应用，针对不同总线间的数据协议互不兼容，不同数据协议的设备不能挂接到其它总线网络中去等问题[4]，设计了可实现与同步串行(SSI)通讯协议、PROFIBUS以及MODBUS三种目前应用最为广泛的总线协议相兼容的接口装置，以扩展编码器的应用领域。1基本结构与原理本文设计了一种结构新颖的多圈绝对值编码器，由单圈绝对值编码器和多个带有两个码道的减速齿轮组成。图1为

6、单圈绝对值编码器的结构图。图1结构图Fig.1Structurediagram在一个码盘上，刻有规则的多个码道，从抗干扰的角度考虑，通常采用格雷码的编码格式，其主要优点是输出数字量每次只跳变一位，因此可检测出错误的跳变数据。对于减速齿轮，均采用相同的结构，如图2所示。(a)齿轮原理图(a)Principlediagramofagear(b)各齿轮位置图(b)Positiondiagramofthegears图2新型编码器结构原理图Fig.2Structureandprinciplediagramofthenewencoder每个齿轮上带有两道格雷码形式的码道，以及减速比

7、为4：1的大小两个齿轮。这相当于将多圈的码盘分散到多个齿轮上，节省一个多码道码盘。通过设计相应的光电发送/接收电路，即可实现多圈的数据输出。对于可记录圈数为256的编码器，所需的齿轮数由下式得到：(1)由上式计算得：通过上述分析，编码器的新型结构具有位置的多圈不重复测量，抗干扰，节省码盘，缩小体积等特点。2信号处理与协议转换所设计的协议转换与接口装置工作原理如图3所示。图3数据接口及协议转换装置原理图Fig.3Schematicsofthedevicefordatainterfaceandprotocolconversion装置接收光电编