基于ARM7的精确测速系统设计.pdf

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1、《电气自动化)2010年第32卷第2期设计实例DesignIdeas．．．．．．．——基于ARM7的精确测速系统设计六ADesignofAccurateSpeedMeasurementSystemBasedonARM7广州航海高等专科学校(广州510725)李汉(GuangzhouMaritimeCollege，GuangzhouGuangdong510725)LiHan摘要：提出一种基于光电编码器的抗振动测速和判向的方法，并据此研制出以32位嵌入式处理器(LPC2114)为控制器的精确测速系统，同

2、时给出系统的硬件设计、软件设计及测试结果曲线图。本系统已应用于海船螺旋桨直流发电机模拟装置中，证实在转速和转速变化率测量方面具有较高的精度，完全满足该装置的技术要求。关键词：转速测量转速变化率ARM7Abstract：Thispaperintroducesamethodofvibration—proofspeedmeasurementanddirectiondeterminingbasedonopticalencoder，basedonthis，anaccuratespeedmeasuringsys

3、temisdevelopedwitha32一bitembeddedprocessor(LPC2114)asitscontroller．Anditshardwareandsoftwaredesignandthediagramoftestingresultsarealsoprovided．ThissystemhasbeenappliedtothesimulatingdevicesofmarineshippropellerbyusingtheDCgenerator．Ithasbeenprovedthatt

4、hissystemisaccurateinmeasuringthespeedandrelativespeedvariationandcantechnicallymeetthedemandofthedevice．Keywords：speedmeasurementrelativespeedvariationARM7【中图分类号】TP216f文献标识码]B【文章编号]1000—3886(2010)02—0082—041前言形。光电编码器输出A、B两相信号，以A相信号为测速脉冲信号，螺旋桨的直流发电机模拟装

5、置如图1所示，图中为船舶推B相信号为参考信号。由图2(a)可看出，当A相信号的上升沿时进电动机，G为模拟海船螺旋桨的他励直流发电机，m为发电机刻测得B相信号的电位与A相信号的下降沿时刻测得B相信号的负载，为变速器。为了利用直流发电机模拟海船螺旋桨，发电的电位不同时，此次脉冲为真实脉冲，反之脉冲为干扰脉冲。具体机应提供的阻转矩为：如下：在A相信号的上升沿时刻测量B相信号的电位，下降沿时刻测量B相信号的电位，则dn=375dt+Kr(1)dt当≠时，判定本次脉冲为真实脉冲；式中n为推进电动机的转速(r／

6、rain)．GD为模拟螺旋桨及传动当=时，判定本次脉冲为干扰脉冲。部件的飞轮矩，为发电机及传动部件的飞轮矩，K为桨矩常在测速程序中只对真实脉冲给以计数，而忽略于扰脉冲，这样数。由此可见，为了准确调节推进电动机的阻转矩，要求在一定的在传动轴出现振动的情况下，使用光电编码器测速的精度将大大时间内精确测量出推进电机的转速及转速变化率。提高。指标如下：测速范围：3～1500r／min；测速周期：100ms；测速A厂’]厂]厂_]A0几0r_1000r_]精度：±0．5％；最大转速变化率：±400r／min／

7、s。厂_]广_]厂-]e』广]0．0r_]0厂]02测速原理(a)(b)2．1干扰脉冲的识别图2光电编码器输出波形图为了在电动机低速时仍然能准确地测量转速，必须处理传动轴振动带来的问2．2抗振动M／T方法题。光电编码器的设定测速周期为，系统接收到脉冲之后，识别出A相的干垃输出信号如图2所扰脉冲，从而决定是否对脉冲进行计数或作为计时开始／结束时示，其中(a)为传动刻。测速系统从A相信号真实脉冲的下降沿开始计时，在期间轴平稳运行时的波对A相信号不断判定输入脉冲的真实性，如果输入为真实脉冲，形，(b)为传

8、动轴有则测速计数器mp加1，如果输入为干扰脉冲，则测速计数器保持径向振动时的波原值不变，直到计时时间到，记录测速计数器的脉冲数mp、到图1海船螺旋桨模拟示意图达前一个真实脉冲下降沿来临时刻的实际计时长度，由此计算-k基金项目：广州航海高等专科学校科研项目(200812B06)82IElectrica1Automation——————————————————————《电气gt动化》2O10年第32卷第2期．．．．一．．．．设计实例Design1aeas．．，．．——号输